计算机网络课程设计模拟Ethernet帧的发送过程Word文档下载推荐.docx

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查阅资料，学习算法

第三、四天：

编程调试

第五天：

书写报告

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

1.课程设计概述

局域网技术的发展非常迅速，在企业、机关、学校的信息管理与服务领域得到广泛的应用。

在早期，人们将局域网归为一种数据通信网络。

随着局域网体系结构和协议标准研究的进展、操作系统的发展以及光纤技术的引入，局域网技术得到了快速发展。

目前，应用最广泛的局域网是总线型局域网，即以太网（Ethernet）。

总线型局域网的核心技术是随机争用型介质访问控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD,CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）方法。

CSMA/CD方法用来解决多个结点共享公用总线的问题。

在Ethernet中，任何结点都没有可预约的发送时间，这种介质访问控制属于随机争用型方法。

学习Ethernet技术对深入掌握局域网知识是非常重要的。

本课程设计的目的是模拟Ethernet帧的发送过程，熟悉Ethernet帧的数据发送流程，即CSMA/CD工作流程。

2.以太网的CSMA/CD协议

以太网总线上只要有一台计算机在发生数据，总线传输资源就被占用，因此，在同一时间只能允许一台计算机在发生数据。

Ethernet的核心技术是随机争用型介质访问方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法。

2.1Ethernet帧的发送流程

1）载波侦听过程。

Ethernet中每个结点利用总线发送数据，总线是每个结点共享的公共传输介质。

所以结点在发送一个帧前，必须侦听总线是否空闲。

由于Ethernet的数据采用曼彻斯特编码方式，所以可以通过判断总线电平是否跳变来确定总线是否空闲。

若总线空闲，就可以启动发送，否则继续侦听。

2）冲突检测。

在数据发送过程中，可能会产生冲突（冲突是指总线上同时出现两个或两个以上的发送信号，他们叠加后的信号波形与任何发送结点的输出波形都不相同）。

因为可能有多个主机都在侦听总线，当它们侦听到总线空闲时，就会往总线上发送数据。

所以在发送数据的过程中，也应该进行冲突检测，只要发现冲突就应该立即停止发送数据。

发生碰撞

3）随即延迟后重发。

在检测到冲突、停止发送后，结点进行随机延迟后重发。

若发16次后还没成功，则宣告发送失败，取消该帧的发送。

随机延迟的算法一般采用截断二进制指数退避算法。

2.2Ethernet帧的接收流程

帧的接收流程大致可以分为以下三个步骤：

1）检查是否发生冲突，若发生冲突，则丢弃该帧；

若没有冲突，进入下一步。

2）检查该帧的目的地址看是否可以接收该帧，若可以接收，则进入下一步。

3）检查CRC检验和LLC数据长度。

若都正确，接受该帧，否则丢弃。

2.3截断二进制指数退避算法

当出现线路冲突时，如果冲突的各站点都采用同样的退避间隔时间，则很容易产生二次、三次的碰撞。

因此，要求各个站点的退避间隔时间具有差异性。

这要求通过退避算法来实现。

该算法让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是等待信道变为空闲后就立即发生数据，而是推迟（即退避）一个随机的时间T，才开始监听总线，等总线空闲再重传。

令k=Min【重传次数，10】，然后从整数集合{0,1,……,2^k-1}中随机取出一个数，记为R，则重传等待时间T=R*A，A为冲突窗口值（冲突窗口为总线最大长度和电磁波在介质中传播速度比值的2倍），也叫争用期，因此T为R倍的争用期。

这样做的好处是当连续发生多次冲突，就表明可能有较多的站参与争用信道，使用该算法可以使推迟的平均时间随重传次数增大而增大（动态退避），因而减小发生碰撞的概率，有利于整个系统的稳定。

2.4Ethernet帧的发送流程图

3系统平台、语言和工具

系统：

Windows

语言：

C++

工具：

VC6.0

4.设计思想

从主程序启动2个线程（A和B）来模拟两台主机发送数据（线程本身的ID号）。

使用一个线程计数器Count=0，启动一个线程时加1，某个线程退出时减1，主线程启动2个线程后循环等待，直到Count==0时（即2个线程都退出）主线程结束，退出程序。

主线程流程图：

2个线程函数ThreadFunc_A（）和ThreadFunc_B（）的函数体很相似，2个线程同时循环监听总线Bus，Bus=0时开始发送数据，若经过一个争用期（0.005s）未发现冲突，则表明发送数据成功，若检测到冲突，则停止发送，随机退避一个时间重新监听总线并发送数据（截断二进制指数退避算法）。