局域网与城域网实验1分析.doc

电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学 号 学生姓名： 课程名称： 局域网与城域网 实验项目名称 实验一 一、实验目的 通过对 CSMA、CSMA/CD 协议的模拟测试，分析并比较这两个协议的性能。加 深对 CSMA、CSMA/CD 协议的理解。 二、实验内容 a. 各协议的“信道负载——信道效率”测试 b. 各协议的“信道负载——成功概率”测试 c. 各协议运行相同时间时，发送帧数与成功帧数测试 三、实验器材 PC 机 1 台，协议模拟程序 四、实验原理 CSMA、CSMA/CD 协议是以 ALOHA 为基础发展起来的 MAC 访问控制协议。 CSMA 的基本思想： 对 ALOHA 系统发送时“不侦听信道”进行改进。要求站点发送前先监听信道， 若信道闲，可以启动传输，若信道忙，则必须等待，以避免冲突。等待时间由退 避算法决定。常用的退避算法有三种：非坚持（0 坚持）、1-坚持、P-坚持。 0 坚持 CSMA： ① 若信道闲，立即发送 ② 若信道忙，则不再监听信道，而是等待一个随机时间后再按①进行。 0 坚持 CSM 优点是降低了冲突概率，重负载时，吞吐率较高；缺点是轻负载 时，信道上有较多空闲时间，效率低。 1-坚持 CSMA： ① 若信道闲，立即发送 ② 若信道忙，则继续监听至信道闲，并立即发送。 1-坚持 CSMA 优点是轻负载时，能有效减少信道的空闲时间，提高传输效率； 缺点是发生再次冲突的可能性大，重负载时冲突严重，极限时吞吐量趋于 0。 P-坚持： ① 若信道闲，立即启动发送 ② 若信道忙，则一直监听直到信道闲，以概率 P 立即发送 ，以概率（1-P） 不发送，并等待一个随机时间后再按①进行。 P 值的选取不能太大。若 P 太大，使 np＞1，表示冲突后有多个站试图发送， 会重复冲突，故一般选 np ＜ 1。当然 p 也不能太小，若 p 太小，则站点延迟大。 对于负载未知的网络，p 值应适当选取，对于固定的 p 值，网络的性能会随站点 数量 n 而变化。 P-坚持的优点是可根据不同的负载选取不同的 P 值，最大程度的提高信道利 用率和提高吞吐率；缺点是选取一个合适的 P 值是一件困难的事情。 CSMA/CD 的基本思想： 对 CSMA 再作改进。因为基本的 CSMA 与 ALOHA 和 Slotted ALOHA 相比，虽然 通过发送前侦听信道，能一定程度减少冲突的可能性，但仍然存在以下问题：即 站点一旦发送一帧，就必须将一帧发送完，即使冲突已经产生。而一旦发生冲突 后，继续发送的将是无用信号，会造成信道资源的浪费，同时降低网络的吞吐率。 因此，在 CSMA 的基础上，CSMA/CD 增加站点冲突检测的能力。站点不仅发 送数据前要先侦听信道，开始发送后还要一边发送数据，一边检测信道。一旦检 测到冲突，不必等一帧传完就立即停止受损帧的传输，尽早释放信道，避免资源 的浪费。同时，向总线上发一串阻塞信号（冲突码），通知各站冲突已发生，以 提高信道利用率。如果传输过程中检测到信道无冲突发生，则传输成功。 CSMA/CD 的优点是能及时检测到冲突，停止发送，减少冲突可能性，同时也 能提高信道利用率。 五、实验操作与记录 1、实验步骤 控制域：配置好参数后，选择仿真运行按钮开始运行，中间暂停按暂停，停 止 ① 配置： ? 点击“参数配置”按钮，选择 协议：CSMA(1 坚持)，节点数：50，信 道负载：5%，帧类型：固定，坚持概率：100% ? 点击“颜色配置”按钮，根据自己的喜好选择成功帧、冲突帧以及背景 颜色。也可不选，直接采用默认色。 ? 用鼠标拖动“移动条”，将速度调整到一个合适的位置（通过观察中间运 行区来改变,为了节省时间，建议调到较快的速度）。 ② 运行：点击“仿真运行”按钮开始运行，并观察帧的运行和统计值。 ③ 记录：当运行稳定且在 “运行时间”为 2000 比特时，按“运行停止”，记 录表中所列各项参数（允许 2000～2050 比特范围） ④ 改变信道负载分别为 10%、20%、30%、50%、70%、100%、150%、200%，其 他配置保持不变。在上述每一个设置的信道负载时重复②③步。 ⑤ 在参数配置中分别改变协议为： CSMA(0.5 坚持)、CSMA(0 坚持)、CSMA/CD， 并对每一种协议按①～④步操作。 2、实验记录 表1 CSMA(1坚持) 信道负载% 信道效率% 成功概率% 运行2000比