CSMA/CD最小帧长和最大帧长、什么是帧

什么是帧？

 

以太网(IEEE 802.3)帧格式：

• 1、前导码（前同步码）：7字节0x55,一串1、0间隔，用于信号同步
• 2、帧开始定界符：1字节0xD5(10101011)，表示一帧开始
• 3、DA(目的MAC)：6字节
• 4、SA(源MAC)：6字节
• 5、类型/长度：2字节，0～1500保留为长度域值，1536～65535保留为类型域值(0x0600～0xFFFF)
• 6、数据：46～1500字节
• 7、帧校验序列(FCS)：4字节，使用CRC计算从目的MAC到数据域这部分内容而得到的校验和。
• 以CSMA/CD作为MAC算法的一类LAN称为以太网。CSMA/CD冲突避免的方法：先听后发、边听边发、随机延迟后重发。一旦发生冲突，必须让每台主机都能检测到。关于最小发送间隙和最小帧长的规定也是为了避免冲突。

什么是最小帧长

 

最小帧长 = 总线传播时延   *   数据传输速率  *   2

从上述公式可以看出，最小帧长是信号往返传播时延内发送的数据长度，若在这个时间段内没有检测到信号冲突，只要信号是在这个时间段持续发送，则信号已经完全占领信道，从而接收方一定接收到没有碰撞的完好信号。

 

什么是最大帧长

情况一：通俗来说，我一直发一直发，你就受不了了。

情况二：我想把你吃下去，但我只能吃三碗饭，你给了我10碗饭

发送和接受端如何感知冲突？

    假设：A、B两地间通过一个传送带链起来，传送带的滚动速度是C(C代表光速)，也就是20.3cm/ns(每纳秒20.3厘米)，A点有个人叫A1，他要把一车苹果分成一小堆一小堆的发送给B点的那个人B1，现则A1需要抉择的是：我在传送苹果给B1的时，如果B1同时也有苹果传给我，这个时候就会产生冲突，而冲突会把传送中的苹果撞碎，破碎的苹果渣会通过传送带反送给我，我很想知道是哪一小堆苹果被撞碎了，如何实现？一个办法就是：在我收到苹果碎片的时候，我仍旧在传着这堆苹果！比如有很多堆苹果，第1堆，第2堆等，当我发送第3堆苹果的过程中，收了苹果碎片，那肯定是第3堆里先发出的苹果出现了碰撞，而不是第2堆或第1堆中的苹果发生碰撞。

    为了实现这一点，假如A到B点的距离是2500米(250000厘米)，传送带上的苹果每纳秒20.3厘米，那么一堆苹果中的第一个苹果到达B点的用时就是250000除以20.3=12500纳秒，在加上碎片返回的时间是12500纳秒，等于25000纳秒，这个时间就是一堆苹果必须持续的时间。
    体力稍好的人，往传送带上放苹果的时候快，体力不好的就慢。体力稍好的人每秒可以往传送带上放100Mbit个苹果，换算一下，也就是说放一个苹果用10纳秒。体力不好的人每秒钟只能往传送带上放10Mbit个，也就是说放一个苹果用100纳秒。
    因为一堆苹果必须持续的时间25000纳秒，那么对于体力不好的人，25000除以100=250个苹果，这个结果就是一堆苹果的数量。所以，理论上一个10Mbit/s的以太网，最小帧长应该是250bit。但为了确保碰撞切实的被检测到，最小帧长被定义为512bit(64字节)。

计算最小帧长

    因为一堆苹果必须持续的时间25000纳秒，对于体力好的人，25000除以10=2500个苹果，这个结果就是一堆苹果的数量。所以，理论上一个100Mbit/s的以太网，最小帧长应该是2500bit。但一个2500bit的帧又太大了，上层来的数据包不可能这么大。所以我们只能缩短A点到B点的距离为250米，一个苹果在传送带上往返的时间也变成了2500纳秒。这时用2500除以10=250个苹果，这个结果就是一堆苹果的数量。所以，理论上一个100Mbit/s的以太网，最小帧长应该是250bit，网络最大有效距离是250米。但为了确保碰撞切实的被检测到，最小帧长被定义为512bit(64字节)。