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  第38题      
  知识点:   CSMA/CD协议   监听算法   算法的描述
  关键词:   冲突   算法   协议        章/节:   局域网技术基础       

 
CSMA/CD协议可以利用多种监听算法来减小发送冲突的概率,下面关于各种监听算法的描述中,正确的是(38)。
 
 
  A.  非坚持型监听算法有利于减少网络空闲时间
 
  B.  坚持型监听算法有利于减少冲突的概率
 
  C.  坚持型监听算法无法减少网络的空闲时间
 
  D.  坚持型监听算法能够及时抢占信道
 
 
 

 
  第24题    2013年下半年  
   40%
以太网控制策略中有三种监听算法,其中一种是:“一旦介质空闲就发送数据,假如介质忙,继续监听,直到介质空闲后立即发送数..
  第33题    2014年上半年  
   43%
以太网控制策略中有三种监听算法,其中一种是:“一旦介质空闲就发送数据,假如介质忙,继续监听,直到介质空闲后立即发送数..
  第36题    2010年下半年  
   49%
在以太网中产生冲突碎片的原因是(36)。
   知识点讲解    
   · CSMA/CD协议    · 监听算法    · 算法的描述
 
       CSMA/CD协议
        CSMA/CD是一种适用于总线结构的分布式介质访问控制方法,是IEEE 802.3的核心协议。CSMA的基本原理是,当一个站在发送数据之前,先监听信道上是否有其他站发送的载波信号,若有,则说明信道正忙;否则信道是空闲的。然后根据预定的策略决定:
        .若信道空闲,是否立即发送。
        .若信道忙,是否继续监听。
               监听算法
               监听算法并不能完全避免发送冲突,但若对以上两种控制策略进行精心设计,则可以把冲突概率减到最小。据此,有以下3种监听算法。
               1)非坚持型监听算法
               当一个站准备好帧,发送之前先监听信道:
               ①若信道空闲,立即发送;否则转②。
               ②若信道忙,等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后,重复①。
               由于等待了一个由概率分布决定的随机重发延迟,从而减少了冲突的概率;然而,可能出现的问题是因为延迟而使信道闲置一段时间,这使信道的利用率降低,而且增加了发送时延。
               2)1-坚持型监听算法
               当一个站准备好帧,发送之前先监听信道:
               ①若信道空闲,立即发送;否则转②。
               ②若信道忙,继续监听,直到信道空闲后立即发送。
               这种算法的优缺点与前一种正好相反:有利于抢占信道,减少信道空闲时间;但是多个站同时都在监听信道时必然发生冲突。
               3)P-坚持型监听算法
               P-坚持型监听算法吸取了以上两种算法的优点,但较为复杂。
               ①若信道空闲,以概率P发送,以概率(1-P)延迟一个时间单位。一个时间单位等于网络传输时延期τ。
               ②若信道忙,继续监听,直到信道空闲,转①。
               ③若发送延迟一个时间单位τ,则重复①。
               冲突检测(CD)原理
               载波监听只能减小冲突的概率,而不能完全避免冲突。当两个帧发生冲突后,若继续发送,将会浪费网络带宽。如果帧比较长,对带宽的浪费就很可观。为了进一步改进带宽的利用率,发送站应采取边发边听的冲突检测方法。具体如下。
               ①发送期间同时接收,并把接收的数据与站中存储的数据进行比较。
               ②若比较结果一致,说明没有冲突,重复①。
               ③若比较结果不一致,说明发生冲突,立即停止发送,并发送一个简短的干扰信号(Jamming),使所有站都停止发送。
               ④发送Jamming信号后,等待一段随机长的时间,重新监听,再试着发送。
               二进制指数后退算法
               按照二进制指数后退算法,后退时延的取值范围与重发次数n形成二进制指数关系。随着重发次数n的增加,后退时延tζ的取值范围按2的指数增大。即第一次试发时n的值 为0,每冲突一次,n的值加1,并按式(4-5)计算后退时延,即
               
               为了避免无限制的重发,要对重发次数n进行限制。通常当n增加到某一个最大值时停止发送,并向上层协议报告发送错误,等待处理。
               CSMA/CD的实现
               对于基带总线和宽带总线,CSMA/CD的实现基本上是相同的,但也有一些差别。
               差别一是载波监听的实现。对于基带系统,是检测电压脉冲序列。对于宽带系统,监听站接收RF载波以判断信道是否空闲。
               差别二是冲突检测的实现。对于基带系统,是把直流电压加到信号上来检测冲突。对于宽带系统,有几种检测冲突的方法。方法之一是把接收的数据与发送的数据逐位比较;另一种方法用于分裂配置,由端头检查是否有破坏了的数据,这种数据的频率与正常数据的频率不同。
 
       监听算法
        监听算法并不能完全避免发送冲突,但若对以上两种控制策略进行精心设计,则可以把冲突概率减到最小。据此,有以下3种监听算法。
        1)非坚持型监听算法
        当一个站准备好帧,发送之前先监听信道:
        ①若信道空闲,立即发送;否则转②。
        ②若信道忙,等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后,重复①。
        由于等待了一个由概率分布决定的随机重发延迟,从而减少了冲突的概率;然而,可能出现的问题是因为延迟而使信道闲置一段时间,这使信道的利用率降低,而且增加了发送时延。
        2)1-坚持型监听算法
        当一个站准备好帧,发送之前先监听信道:
        ①若信道空闲,立即发送;否则转②。
        ②若信道忙,继续监听,直到信道空闲后立即发送。
        这种算法的优缺点与前一种正好相反:有利于抢占信道,减少信道空闲时间;但是多个站同时都在监听信道时必然发生冲突。
        3)P-坚持型监听算法
        P-坚持型监听算法吸取了以上两种算法的优点,但较为复杂。
        ①若信道空闲,以概率P发送,以概率(1-P)延迟一个时间单位。一个时间单位等于网络传输时延期τ。
        ②若信道忙,继续监听,直到信道空闲,转①。
        ③若发送延迟一个时间单位τ,则重复①。
 
       算法的描述
        算法的描述方法有很多,若用程序语言描述,就成了计算机程序。常用的算法描述方法有流程图、N/S盒图、伪代码和决策表等。
        (1)流程图。流程图(flow chart)即程序框图,是历史最久、流行最广的一种算法的图形表示方法。每个算法都可由若干张流程图描述。流程图给出了算法中所进行的操作以及这些操作执行的逻辑顺序。程序流程图包括三种基本成分:加工步骤,用方框表示;逻辑条件,用菱形表示;控制流,用箭头表示。流程图中常用的几种符号如下图所示。
        
        流程图的基本符号
        例如,求正整数mn的最大公约数流程图如下图(a)所示。
        
        算法的流程图表示
        若流程图中的循环结构通过控制变量以确定的步长进行计次循环,则可用分别表示“循环开始”和“循环结束”,并在“循环开始”框中标注“循环控制变量:初始值,终止值,增量”,如上图(b)所示。
        (2)N/S盒图。盒图是结构化程序设计出现之后,为支持这种设计方法而产生的一种描述工具。N/S盒图的基本元素与控制结构如下图所示。在N/S图中,每个处理步骤用一个盒子表示,盒子可以嵌套。对于每个盒子,只能从上面进入,从下面走出,除此之外别无其他出入口,所以盒图限制了随意的控制转移,保证了程序的良好结构。
        
        N/S盒图的基本元素与控制结构
        用N/S盒图描述求最大公约数的欧几里德算法,如下图所示。
        
        求mn的最大公约数的N/S盒图
        (3)伪代码。用伪代码描述算法的特点是借助于程序语言的语法结构和自然语言叙述,使算法具有良好的结构又不拘泥于程序语言的限制。这样的算法易读易写,而且容易转换成程序。
        (4)决策表。决策表是一种图形工具,它将比较复杂的决策问题简洁、明确、一目了然地描述出来。例如,如果订购金额超过500元,以前没有欠账,则发出批准单和提货单;如果订购金额超过500元,但以前的欠账尚未还清,则发不予批准的通知;如果订购金额低于500元,则不论以前的欠账是否还清都发批准单和提货单,在欠账未还清的情况下还要发出“催款单”。处理该问题的决策表如下表所示。
        
        决策表
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