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Protocolli a contenzione

Si dicono protocolli MAC a contenzione quelli che accedono al mezzo fisico in modo non deterministico. Piu' macchine che intendono accedere simultaneamente alla stessa rete fisica se la 'contendono' secondo uno di questi algoritmi: al massimo una avra' successo, anche se entrambe possono fallire.

Il vantaggio di questo tipo di protocolli e' la mancanza di un "overhead" organizzativo di accesso guidato al mezzo, con relativa velocizzazione delle operazioni.

Se il traffico di rete e' basso le collisioni dovute ad accessi simultanei si verificano di rado. La situazione deteriora velocemente all'aumentare del traffico oltre una certa soglia.

CSMA/CD

Il piu' tipico protocollo a contenzione e' detto Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)).

Siano date due stazioni A e B ai lati estremi di un segmento di LAN, a distanza massima tra loro. Col CSMA/CD la distanza massima definita e' di 1500 m. Il cavo di rete e' terminato ai capi, quindi i segnali non vengono riflessi.

Ad un istante t0 la stazione A immette una trama di lunghezza finita (un treno d'onde) sulla rete, destinata ad una stazione X (non rappresentata in figura). Per far cio', A prima 'ascolta' la rete: se vi e' gia' un'onda portante sulla rete (Carrier Sense), allora e' gia' in corso una trasmissione da parte di altri ed A si astiene per un breve periodo di tempo. Se non vi e' portante, A procede a porre la sua trama sulla rete. La trama inizia a propagarsi in entrambe le direzioni; dal lato del terminatore e' presto assorbita, dall'altro procede.

La stazione A sa che deve attendere un tempo massimo dato da due volte il tempo di propagazione su 1500 metri di cavo, prima di poter trasmettere altre trame. Se in questo tempo non percepisce portanti anomale sul mezzo, A assume tacitamente che la sua trama sia arrivata a destinazione.

Purtroppo in un tempo t1 inferiore al tempo massimo, anche la stazione B decide di trasmettere, e lo puo' fare poiche' sente il mezzo libero da portanti, dato che la trama di A non gli e' ancora giunta.

Al tempo t2 le trame di A e B collidono e le due onde portanti si sovrappongono linearmente causando dei picchi anomali.

Al tempo t3 la stazione A riceve i picchi anomali. Dato che non e' ancora trascorso il tempo massimo a partire da t0, A presume (correttamente) che la sua trasmissione abbia avuto una collisione e sia pertanto fallita. Notare che il fallimento non e' dato, poiche' la stazione ricevente X puo' essere molto vicina ad A ed aver ricevuto la trama di A prima della collisione con la trama di B. Ma A mom ha modo di sapere a che distanza si trovi X.

Entrambe A e B attendono che la linea torni vuota al tempo t4. A riprova la trasmissione al tempo t5. La differenza tra t5 e t0 e' garantita diversa per ogni hardware MAC, poiche' e' impostata come funzione dell'indirizzo MAC. Vi e' quindi una elevata probabilita' che al secondo tentativo non vi siano collisioni tra A e B.

Ad ogni modo A compie un massimo di 16 tentativi di invio trama, a ciascuno aumentando esponenzialmente il tempo di attesa, prima di dichiarare fallimento.

Il comportamento pratico di CSMA/CD e' molto migliore di quanto analisi teoriche prevedano: si arriva tranquillamente ed un carico di rete del 30% prima di incontrare sintomi di saturazione.

CSMA/CD e' un protocollo MAC molto diffuso in implementazioni pratiche di rete (p.es. Ethernet).

Standard che usano CSMA/CD

Ethernet II

Questo e' uno standard di fatto sviluppato inizialmente dalla Xerox. Non segue i dettami IEEE e OSI poiche' e' precedente a tali modelli, ma e' altamente compatibile.

La dorsale di rete e' un cavo coassiale (thick ethernet) con caratteristiche elettriche:

La lunghezza massima di un segmento di rete e' di 500 m. Si possono avere fino a tre segmenti collegati da ripetitori e/o rigeneratori di segnale. I segmenti possono essere congiunti in topologia ad H con una dorsale centrale. Un ripetitore puo' consistere fisicamente di apparati detti Mezzi ripetitori, collegati tra loro da un segmento di fibra ottica che non deve superare i 1000 m.

Su una singola stazione e' presente una scheda governo Ethernet che e' collegata da un cavo a 15 poli ad un Transceiver. Il Transceiver si aggancia al cavo Ethernet molto spesso con una connessione detta 'a vampiro'. Il transceiver ha la funzionalita' fisica di trasmissione e ricezione dati sul cavo. Il cavo di collegamento al transceiver e' di lunghezza massima 50 metri; i poli interni seguono una specifica detta Ethernet Standard o Attachment Unit Interface. La distanza minima tra due transceiver su cavo e' di 2.5 metri e non vi possono essere piu' di 100 transceiver sullo stesso segmento di cavo.

IEEE 802.3

Questo standard copre il livello Fisico e il sottolivello MAC del Data Link, e prevede numerosi tipi diversi di mezzi trasmissivi tutti a 10 Mbit/sec massimo. I transceiver usati dipendono dal tipo di mezzo.