以太网发送器算法

先决条件：支持以太网协议，且了解以太网帧的格式。

以太网适配器或网络接口卡（NIC）它是一种硬件设备/组件，能够让您向计算机发送和接收数据。它可以通过有线或无线方式连接到网络中。

假设我们有一台拥有以太网适配器的主机计算机。连接计算设备的以太网线，可以通过收发器与主机计算机中的以太网适配器（即NIC卡）相连。收发器既具有发送功能，也具有接收功能。

我们可以将以太网电缆连接到以太网适配器（NIC卡）的接口上。不过，为了将以太网电缆连接到以太网适配器（NIC卡）的接口上，我们需要使用RJ45接口（8针型接口，用于通过铜线连接以太网设备）。

以太网访问协议：

1. 算法通常被称为……以太网媒体访问控制（MAC）该功能是通过以太网适配器（NIC）中的硬件来实现的。
2. 以太网的连接方式CSMA/CD（具有碰撞检测的载波侦测多路访问）
3. 编码方式是什么？曼彻斯特编码技术用于将数据位转换为信号。

采用曼彻斯特编码技术的原因在于：以太网电缆通过端口与以太网适配器相连。因此，应用层的数据会被传输到传输层，然后再被传递到网络层。最终，这些数据会到达数据链路层——也就是现在存在NIC卡所在的位置。

因此，由主机计算机生成的帧需要被放置在以太网电缆上（即通过通道进行传输）。当主机计算机想要将数据或信息发送到通道时，我们需要使用某种编码技术来传输这些数据。

编码对于将主机计算机生成的特定数据/帧转换为信号非常重要。例如，铜缆以电信号的形式传输数据，而以太网电缆则只能传输信号而已。

以太网传输算法：

1. 当适配器（主机计算机）有要发送的帧，且线路处于空闲状态时，它会立即发送该帧。
2. 消息中的数据大小上限为1500字节（即以太网帧中数据或有效载荷的最大尺寸）。这意味着，适配器可以占用固定长度的线路来传输这些数据。
3. 当适配器负责发送数据，而线路（通道）处于繁忙状态时，适配器会等待线路空闲后，立即开始传输数据。
4. 据说，以太网是一种基于CSMA/1协议的持续传输协议。也就是说，当处于忙碌状态的线路变得空闲时，具有要发送数据的适配器的传输概率始终为1。
5. 由于以太网没有集中式的控制方式，因此两个或更多的以太网适配器可以在同一时间开始传输数据。这种情况可能是因为两条线路都处于空闲状态，或者因为两个适配器都等待线路从繁忙状态变为空闲状态。例如，假设有两台主机通过以太网线连接在一起。当两条线路都处于空闲状态时，它们就会在同一时间发送数据，这就导致了数据冲突。
   在以太网中，当帧相互碰撞时，不存在集中式的控制机制。因此，这种算法（即以太网发送器算法）会向主机发出信号，提示发生了碰撞。这就是为什么以太网接入方式被称为CSMA/CD的原因。
6. 当两个以太网适配器同时开始传输数据帧时，这些帧很可能会在网络中发生碰撞。
7. 由于以太网支持碰撞检测功能，因此每个发送方都能及时发现是否存在碰撞现象。
8. 在适配器检测到自己的帧与另一个帧发生碰撞的那一刻，它会立即发送一个32位的干扰序列，以便其他主机能够知道发生了碰撞。这样一来，主机就会立即停止传输数据。
   注意： 
   “干扰序列”是指工具通过以太网网络发送的信号，用于指示网络中发生了冲突。该信号的长度为32位，这样的长度足以覆盖整个冲突域，从而让所有传输站都能检测到冲突的发生。
9. 因此，发射器在出现冲突的情况下，至少会发送 96 比特的数据。64位前导码 + 32位干扰序列. 
   注意： 
   在前置码中，用于实现比特同步。在E模式下，8个字节的前置码以及帧的起始部分共同构成了64位的模式。

主机需要发送96位数据的原因在于：主机必须发送32位的干扰序列来避免冲突，而仅仅32位的数据显然是不够的。因此，主机还需要附加64位的前导码。

Runt Frame： 
我们知道，以太网不会产生长度小于64字节的帧。显然，那些过长的帧通常是由于碰撞所导致的。当两个帧发生碰撞时，就会形成“过长的帧”。

其他导致画面比例失调的原因包括：

1. 网络卡/网卡出现故障。
2. 缓冲区溢出现象（即当缓冲区在处理两个设备或进程之间的数据传输时，传输数据的速度低于从缓冲区读取数据的速度时，就会发生这种情况）。
3. 双工不匹配：线路的一侧处于半双工模式，而另一侧则处于全双工模式。/ 软件问题。

以太网传输器算法——最坏情况下的表现：

1. 主机“A”在时刻‘t1’发送了一个帧。
2. A的帧在时间‘t1+d1’时到达目的地B。（其中，‘d1’表示传输或传播所需的时间延迟。）
3. “B”在时间‘t1+d1’开始传输数据，随后与“A”的框架发生碰撞。
4. “B”帧（32位）在时间‘t1+2d1’时到达点A。

假设一帧中包含200位数据。除了最后一位之外，所有位都由“B”进行传输和接收。 “B”接收到最后一份数据的时刻，与“B”开始发送数据的时刻是同一时间。 因此，会发生单比特冲突。 在这里，当‘B’在‘t1+d1’时刻开始传输时，‘A’发送的数据帧也会在‘t1+d1’时刻到达‘B’。 因此，这两种框架都无法被使用。 这个框架就变成了“瘦弱”的框架了。 “B”开始传输帧的时刻是“t1+d1”，因此，帧到达“A”的时机为“t1+d1+d1”=“t1+2d1”。

指数型退避法：

• 指数退避是一种被以太网所采用的技术，用于降低发生碰撞的概率。
• 一旦以太网适配器检测到冲突并停止传输，它就会等待一段时间。
• 在预测到某个时间段后，以太网适配器会再次尝试传输。如果以太网算法仍然发现信道被占用，那么它会将等待时间加倍，然后再尝试一次。例如，如果节点最初等待了1秒钟，那么它会继续等待2秒钟，然后是4秒钟，最后是8秒钟，直到信道变得空闲为止。
• 当通道最终处于空闲状态时，以太网适配器会将帧放入该通道中。
• 这种在每次重新传输时，将延迟间隔乘以两倍的策略，被称为“指数式退避策略”。