0109 郭俊铭 模拟ethernet帧的发送过程

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1、计算机网络课程设计报告课题:模拟Ethernet帧的发送过程姓名：郭俊铭学号：201317030109同组姓名：李凌飞专业班级：网络工程13101班指导教师：聂方彦设计时间：2014年下学期第15周评阅意见：评定成绩：指导老师签名：年月日目录一、课程设计目的和意义2二、课程设计题目描述和要求3三、实验报告内容3四、运行结果：9五、总结10六、参考文献10一、课程设计目的和意义局域网技术发展十分迅速，目前已在企业、机关、学校的信息管理与信息服务领域中得到了广泛的应用。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

2、以及光纤技术的引入，局域网技术得到了快速发展。目前Ethernet是应用最广泛的局域网。因此，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。二、课程设计题目描述和要求题目：编写程序模拟Ethernet结点的数据发送流程设计要求：（1）用两个线程a，b来模拟Ethernet上的两台主机。（2）用一个双字类型变量Bus来模拟总线（将其初始化为“/0”，并且总线等于“/0”时表示总线空闲）。（3）两个子线程向总线发送自己的数据。数据用该线程

3、的线程信号进行模拟，发送数据用线程号和Bus的“或”操作进行模拟（即Bus=Bus

4、ID，ID为该线程的线程号）。（4）每台主机须向总线成功发送10次数据，如果其中某次数据发送失败，则该线程结束。（5）发送流程须遵循CSMA/CD。随机延迟算法中的冲突窗口取0.005。在数据发送成功（即Bus==ID）后，报告“IDsendsuccess”，产生冲突（即Bus！=ID）后，报告“IDsendcollision”，发送失败（即冲突计数器值为0）后报告“IDsendfailure”。随着主机发送成功次数的增加，报告其已发送成功的次数，如“主机A发送成功次数=3”。

5、三、实验报告内容（一）相关知识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。1.Ethernet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

6、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。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的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。当一个站点发现线路忙时，要等待一个延

7、时时间M，然后再进行侦听工作。延时时间M由以下算法决定：M=2k*R*a。其中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），R为随机数，k的取值为k=min（n,16）,n为该帧已被发送的次数。图1给出了Ethernet帧的发送流程。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。图1Ethernet帧的发送流

8、程（二）课程设计分析1.设计中的重点及难点1）模拟冲突过程，在这个程序中不要使用任何线程同步机制。2）若程序中不能模拟出冲突，可以在某些地方加入延时。2.核心代码inti=0;//发送成功次数intCollisionCounter=16;//冲突计数器初始值为16doubleCollisionWindow=0.005;//冲突窗口值取值0.005intrandNum=rand()%3;//随机数loop:if(Bus==0)//总线空闲{Bus=Bus

9、ID1;//模拟发送包Sleep(12);if(Bus==ID1)//无冲突{printf("%dSendS

10、uccess",ID1);//