1CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. CSMA/CD Zugriffsverfahren.
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1CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc.
CSMA/CD Zugriffsverfahren
CSMA/CD Zugriffsverfahren
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2CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-ZugriffsverfahrenCSMA/CD-Zugriffsverfahren
• CSMA/CD
Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection
Trägererkennung (Träger da?), Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung
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3CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-ZugriffsverfahrenCSMA/CD-Zugriffsverfahren
• Carrier Sense
- alle Teilnehmer hören mit, ob das Medium frei ist
- Sendeversuch nur bei freiem Medium „listen before talk“
• Multiple Access
- jeder Teilnehmer darf selbständig auf das Medium zugreifen, Mehrfachzugriff ist möglich
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4CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-ZugriffsverfahrenCSMA/CD-Zugriffsverfahren
• Collision Detection
- Kollisionen ereignen sich nur bei freiem Medium und dem gleichzeitigen Sendeversuch von zwei oder mehr Teilnehmern
- jeder Teilnehmer kann Kollisionen feststellen „listen while talking“
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5CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-Zugriffsverfahren CSMA/CD-Zugriffsverfahren
Framesenden
Trägerda?
senden undhorchen
Kollision
Framegesendet
"JAM"-Signal
Zufalls-verzögerung
nein (Medium frei)
ja
ja
nein
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6CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-Zugriffsverfahren CSMA/CD-Zugriffsverfahren
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7CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
10 Mbit/s Ethernet10 Mbit/s Ethernet
Bekannteste CSMA/CD-Anwendung
- Ethernet (nach IEEE 802.3 / ISO/IEC 8802-3
z.B.- 10Base5 - 10Base2 - 10BaseT- 10BaseFB- 10BaseFL- FOIRL
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8CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
10Base510Base5
• 10Base5
10 = 10 Mbit/s Datenübertragungsrate
Base = Basisbandübertragung
5 = 500 m maximale Segmentlänge mit dickem Koaxkabel (RG8, Yellow Cable)
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9CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
10Base210Base2
• 10Base2
10 = 10 Mbit/s Datenübertragungsrate
Base = Basisbandübertragung
2 = ca. 200 m maximale Segmentlänge (185 m dünnes Koaxkabel, Thin Coax, Cheaper Net, RG58)
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10CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
10BaseT10BaseT
• 10BaseT
10 = 10 Mbit/s Datenübertragungsrate Base = Basisbandübertragung
T = Twisted Pair-Kabel der Kategorie 3 oder höher (symmetrische Kabel) mit 100 m maximaler Segmentlänge
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11CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
10 Mbit/s Ethernet über LWL10 Mbit/s Ethernet über LWL
• 10BaseFB FB = Fiber Backbone
max. 2 km über Multimode LWL 62,5/125µm
• 10BaseFLFL = Fiber Link
max. 2 km über Multimode LWL 62,5/125µm
• Achtung! Die Standards FB und FL sind nicht kompatibel!
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12CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Ethernet DatenrahmenEthernet Datenrahmen
Ethernet-Datenrahmen (nach IEEE 802.3) - minimale Datenrahmenlänge = 64 Byte => gewährleistet Kollisionserkennung
- maximale Datenrahmenlänge = 1518 Byte
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13CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Ethernet DatenrahmenEthernet Datenrahmen
Ethernet-Datenrahmen (nach IEEE 802.3)
Daten Trailer
Präambel SD DA SA L PDU + PAD FCS
7 1 6 6 2 46 - 1500 4 Bytes
Header
Frame
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14CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
BackoffBackoff
Wartezeit nach Kollisionen
- Um die Wiederholung von Kollisionen zu vermeiden, warten die beteiligten Stationen vor dem erneuten Sende- versuch eine Zufallszeit ab.
- Zeitintervall tslot* 2n
tslot = 512 Bit : 10 Mbit/s = 51,2 s
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15CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
BackoffBackoff
Das TBEB-VerfahrenTruncated Binary Exponential Backoff
- Bei einer erneuten Kollision wird das Intervall, dem die Zufallszeit entnommen wird, verdoppelt.
- Durch dieses Verfahren sinkt die Wahr- scheinlichkeit, dass die Stationen erneut miteinander kollidieren, mit jeder Wiederholung.
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16CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-Zugriffsverfahren CSMA/CD-Zugriffsverfahren
Framesenden
Träger da?
senden undhorchen
Kollision
Framegesendet
"JAM"-Signal
Anzahl derVersuche
+ 1
nein (Medium frei)
ja
ja
nein
zu vieleVersuche
Zufalls-verzögerung
Abbruch derSendung
Zeitintervallnach TBEBberechnen
ja
nein
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17CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
CSMA/CD-Zugriffsverfahren CSMA/CD-Zugriffsverfahren
falsch!
S1 K7.3.4, Bild 9
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18CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
BackoffBackoff
Das TBEB-Verfahren
- Maximale Zahl der Intervallverdopplungen: 10
- Maximale Zahl der Wiederholungsversuche: 16
(danach erfolgt Abbruch mit Fehlermeldung)
Zeitintervall tn = 2n * tslot n = 1, ..., 10
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19CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
BackoffBackoff
Das TBEB-Verfahren
- Inter Frame Gap = 9,6 s (Zeitraum zwischen zwei Frames ohne Kollision)
- 1. Kollision, n = 1 Zeitintervall t1 = 21 * 51,2 s = 102,4 s
- 10. Kollision in Folge, n = 10 Zeitintervall t10 = 210 * 51,2 s = 52.428,8 s
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20CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Backoff Backoff
Zeitintervall nach TBEB (Truncated Binary Exponential Backoff)
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Zeit
s
Anzahl der Wiederholungen
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21CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
NetzprojektierungNetzprojektierung
Konsequenzen für die Netzprojektierung
- Eine Kollision muss von der aktiven Station spätestens nach dem 511. Bit erkannt werden.
- Maximale Signallaufzeit zwischen den zwei entferntesten Stationen in der CSMA/CD-Kollisionsdomäne:
tmax = (511 Bit : 10 Mbit/s)/2 = 25,55 s
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22CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
MAC-ParameterMAC-Parameter
MAC-Parameter für 10BaseX-LANs
Parameter WertSlot Time 512 BitzeitenInter Frame Gap 9,6 s Attempt Limit 16Backoff Limit 10Jam Size 32 BitMin. Frame Size 64 BytesMax. Frame Size 1518 Bytes Address Size 48 Bit
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23CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Eigenschaften von CSMA/CDEigenschaften von CSMA/CD
Wichtige Eigenschaften von CSMA/CD- Das Netz-Design muss die Kollisionserkennung in einer Slotzeit (der Übertragungsdauer eines 64 Bytes langen Datenrahmens) ermöglichen.
- Die Mindestdatenrahmenlänge von 64 Bytes darf nicht unterschritten werden. Zu kleine PDUs werden durch das
PAD-Feld auf die Mindestrahmenlänge aufgefüllt. - CSMA/CD ist nicht deterministisch, eine Zugriffszeit bei gemeinsam genutzten Medien kann nicht garantiert werden.
- Die Kollisionsdomänen müssen möglichst klein gehalten werden.
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24CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Netzausdehnung für 10BaseTNetzausdehnung für 10BaseT
Maximale Netzausdehnung für eine Kollisisionsdomäne für 10BaseT- 4 Repeaterregel Auf dem Weg zwischen zwei beliebigen Stationen dürfen maximal 4 Repeater liegen. >> Maximal 5 Kabelsegmente mit je max. 100 m Länge
>> Maximale Netzausdehnung: 500 m
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25CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Fast EthernetFast Ethernet
Fast Ethernet nach IEEE 802.3u
- 100BaseTX
- 100BaseT4
- 100BaseFX
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26CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Fast EthernetFast Ethernet
• 100BaseTX
- 100 Mbit/s Datenübertragungsrate
- Basisbandübertragung
- Datenübertragung über zwei Paare symmetrisches Kabel (Twisted Pair-Kabel) der Kategorie 5 oder höher
- maximale Segmentlänge: 100 m
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27CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Fast EthernetFast Ethernet
• 100BaseT4
- 100 Mbit/s Datenübertragungsrate
- Basisbandübertragung
- Datenübertragung über vier Paare symmetrisches Kabel (Twisted Pair-Kabel) der Kategorie 3 oder höher - 3 Paare zum Senden - 1 Paar zum Empfangen
- maximale Segmentlänge: 100 m
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28CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Fast EthernetFast Ethernet
• 100BaseFX
- 100 Mbit/s Datenübertragungsrate
- Basisbandübertragung
- Datenübertragung über zwei Fasern Multimode- Glasfaserkabel im Duplexmodus (dx), z.B. von Switch zu Switch
- maximale Segmentlänge: 2000 m
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29CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Netzausdehnung für 100BaseXNetzausdehnung für 100BaseX
Maximale Netzausdehnung für eine Kollisisionsdomäne für 100BaseX
KabelmediumNur Twisted
PairNur Twisted
PairNur Multimode
FiberGemischt Twisted Pair/Multimode
FiberHub-Typ undAnzahl
100BaseTX 100BaseT4 100BaseFX 100BaseT4/FX 100BaseTX/FX
1 Klasse-I-Hub 200 m 200 m 272 m 231 m 260,8 m1 Klasse-II-Hub 200 m 200 m 320 m 304 m 308,8 m2 Klasse-II-Hubs 205 m 205 m 228 m 236,3 m 216,2 m
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30CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Gigabit EthernetGigabit Ethernet
Gigabit Ethernet 1000BaseT nach IEEE 802.3ab
- 1000 Mbit/s = 1 Gbit/s Datenübertragungsrate
- Basisbandübertragung
- Maximal 100 m Segmentlänge
- 4 Paare symmetrische Kabel (Twisted Pair-
Kabel) der Kategorie 5e oder höher
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31CSMA/CD © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de
Gigabit EthernetGigabit Ethernet
• 1000BaseT
- Maximale Netzausdehnung für eine Kollisisionsdomäne nach IEEE 802.3ab: 200 m
- Vergrößerung der minimalen Datenrahmenlänge auf 512 Bytes
- Nur ein Repeater