a CSMA/CD (Carrier Sense többszörös hozzáférés Ütközésérzékeléssel) egy média hozzáférés-vezérlés (MAC) protokoll, amelyet a helyi hálózatokban használnak:
korai Ethernet technológiát használ az ütközés leküzdésére, amikor bekövetkezik.
ez a módszer megfelelően szervezi az adatátvitelt azáltal, hogy szabályozza a kommunikációt egy megosztott átviteli közeggel rendelkező hálózatban.
ez az oktatóanyag teljes körű megértést nyújt a Carrier Sense többszörös hozzáférési protokollról.
Carrier Sense többszörös hozzáférés Ütközésérzékeléssel
a CSMA/CD, egy MAC folyamatprotokoll, először érzékeli a csatorna többi állomásáról érkező adásokat, és csak akkor kezdi meg az adást, ha a csatorna tiszta az adáshoz.
amint egy állomás ütközést észlel, leállítja az adást és elakadásjelet küld. Ezután vár egy ideig az újraküldés előtt.
értsük meg a CSMA/CD egyes összetevőinek jelentését.
- CS – a Carrier Sensing rövidítése. Ez azt jelenti, hogy az adatok küldése előtt az állomás először érzékeli a hordozót. Ha a hordozót szabadon találják, akkor az állomás továbbítja az adatokat, különben tartózkodik.
- MA – többszörös hozzáférést jelent, azaz ha van egy csatorna, akkor sok állomás próbál hozzáférni.
- CD – az Ütközésérzékelés rövidítése. Azt is útmutatók, hogy folytassa esetén csomagkapcsolt adatátviteli ütközés.
mi a CSMA/CD
a CSMA/CD eljárás Csoportos beszélgetésként értelmezhető, ahol ha a résztvevők egyszerre beszélnek, akkor nagyon zavaró lesz, és a kommunikáció nem fog megtörténni.
ehelyett a jó kommunikáció érdekében a résztvevőknek egymás után kell beszélniük, hogy világosan megértsük az egyes résztvevők hozzájárulását a vitában.
miután egy résztvevő befejezte a beszélgetést, várnunk kell egy bizonyos ideig, hogy megtudjuk, más résztvevő beszél-e vagy sem. Csak akkor kell elkezdeni beszélni,ha más résztvevő nem beszélt. Ha egy másik résztvevő is beszél egyszerre, akkor meg kell állnunk, várnunk kell, és egy idő után újra meg kell próbálnunk.
hasonló a CSMA/CD folyamata, ahol az adatcsomag-átvitel csak akkor történik, ha az adatátviteli közeg szabad. Amikor különböző hálózati eszközök egyszerre próbálnak megosztani egy adatcsatornát, akkor az adatütközésbe kerül.
a közeget folyamatosan figyeljük az esetleges adatütközések észlelése érdekében. Ha a közeget szabadnak észlelik, az állomásnak egy bizonyos ideig várnia kell az adatcsomag elküldése előtt, hogy elkerülje az adatok ütközésének esélyét.
ha más állomás nem próbálja meg elküldeni az adatokat, és nincs adatütközés, akkor az adatátvitel sikeresnek tekinthető.
algoritmus
az algoritmus lépései a következők:
- először is, az adatokat továbbítani kívánó állomás érzékeli a hordozót, hogy foglalt vagy tétlen. Ha egy hordozót üresjáratban találnak, akkor az átvitel végrehajtásra kerül.
- az átviteli állomás ütközést észlel, ha van ilyen, a következő feltétel alkalmazásával: Tt > = 2 * Tp, ahol Tt az átviteli késleltetés, Tp pedig a terjedési késleltetés.
- az állomás azonnal kiadja az elakadásjelet, amint ütközést észlel.
- ütközés után az adóállomás leállítja az adást, és vár egy véletlenszerű ideig, amelyet ‘back-off time’ – nak hívnak. Ezen idő elteltével az állomás újra továbbítja.
CSMA/CD folyamatábra
hogyan működik a CSMA/CD munka
a CSMA/CD működésének megértéséhez vegyük figyelembe a következő forgatókönyvet.
- ha az a állomás adatokat akar küldeni a B állomásnak, akkor először a hordozót kell érzékelnie. Az adatok csak akkor kerülnek elküldésre, ha a fuvarozó ingyenes.
- de egy ponton állva nem érzékeli az egész hordozót, csak az érintkezési pontot érzékeli. A protokoll szerint bármely állomás bármikor küldhet adatokat, de az egyetlen feltétel az, hogy először érzékelje a hordozót, mintha tétlen vagy elfoglalt lenne.
- abban az esetben, ha A és B együttesen elkezdik továbbítani az adataikat, akkor valószínű, hogy mindkét állomás adatai összeütköznek. Tehát mindkét állomás pontatlan ütközési adatokat kap.
tehát itt felmerül a kérdés: honnan fogják tudni az állomások, hogy adataik ütköztek?
erre a kérdésre a válasz az, hogy ha a kolloid jel visszatér az átviteli folyamat során, akkor azt jelzi, hogy az ütközés történt.
ehhez az állomásoknak tovább kell adniuk az adást. Csak akkor biztosak lehetnek abban, hogy a saját adataik ütköztek/sérültek.
ha abban az esetben a csomag elég nagy, ami azt jelenti, hogy mire az ütközési jel visszatér az adóállomásra, az állomás továbbra is továbbítja az adatok bal oldali részét. Ezután felismeri, hogy saját adatai elveszettek az ütközés során.
az ütközés észlelésének megértése
az ütközés észlelése érdekében fontos, hogy az állomás tovább továbbítsa az adatokat, amíg az adóállomás vissza nem kapja az ütközési jelet, ha van ilyen.
Vegyünk egy példát, ahol az állomás által továbbított első bitek részt vesznek az ütközésben. Vegyük úgy, hogy négy a, B, C és D állomásunk van. legyen a késleltetés az a állomásról a D állomásra 1 óra, azaz ha az adatcsomag bit 10 órakor mozogni kezd, akkor 11 órakor eléri a D-t.
- 10 órakor mind az a, mind a D állomások szabadnak érzik a hordozót, és megkezdik az adást.
- ha a teljes terjedési késleltetés 1 óra, akkor fél óra múlva mindkét állomás első bitje eléri a félidőt, és hamarosan ütközést tapasztal.
- tehát pontosan 10:30-kor lesz egy ütközés, amely ütközési jeleket fog produkálni.
- 11 órakor az ütközési jelek elérik az A és D állomásokat, azaz pontosan egy óra múlva az állomások megkapják az ütközési jelet.
ezért ahhoz, hogy az adott állomások észleljék, hogy a saját adataik ütköztek, mindkét állomás átviteli idejének nagyobbnak kell lennie, mint a terjedési idejük. azaz Tt> Tp
ahol Tt az átviteli idő, Tp pedig a terjedési idő.
lássuk most a legrosszabb helyzetet.
- az a állomás 10 órakor kezdte meg az adást, és 10:59:59-kor éri el a D állomást.
- ekkor a D állomás megkezdte az átvitelt, miután a hordozót szabadnak érzékelte.
- tehát itt a D állomásról küldött első adatcsomag ütközésbe kerül az a állomás adatcsomagjával.
- ütközés után a hordozó kolloid jelet küld.
- az a állomás 1 óra múlva megkapja az ütközési jelet.
ez az ütközés észlelésének feltétele a legrosszabb esetben, ha egy állomás ütközést akar észlelni, akkor az adatokat 2TP-ig, azaz Tt> 2*Tp-ig kell továbbítania.
most a következő kérdés az, hogy ha az állomásnak legalább 2*Tp ideig kell továbbítania az adatokat, akkor mennyi adatnak kell lennie az állomásnak, hogy ennyi ideig továbbíthassa?
tehát az ütközés észleléséhez a csomag minimális mérete 2 * Tp * B.
az alábbi ábra az első bitek ütközését magyarázza a CSMA/CD-ben:
az A,B,C, D állomás Ethernet vezetéken keresztül csatlakozik. Bármely állomás elküldheti adatcsomagját továbbításra, miután a jelet üresjáratként érzékelte. Itt az adatcsomagok bitekben kerülnek elküldésre, amelyek időbe telik az utazás. Ennek köszönhetően esély van az ütközésre.
a fenti ábrán a T1 A állomás megkezdi az első adatbit továbbítását, miután a hordozót szabadnak érzékelte. A t2 időpontban a C állomás is szabadnak érzékeli a hordozót, és megkezdi az adatok továbbítását. T3-nál az ütközés az A és C állomások által küldött bitek között történik.
így a C állomás átviteli ideje t3-t2 lesz. Az ütközés után a hordozó visszaküldi a kolloid jelet az a állomásra, amely a t4 időpontban eléri. Ez azt jelenti, hogy az adatok küldése közben az ütközés is észlelhető.
miután látta a két átvitel időtartamát, olvassa el az alábbi ábrát a teljes megértéshez.
a Csma/CD hatékonysága
a CSMA/CD hatékonysága jobb, mint a tiszta ALOHA azonban vannak olyan pontok, amelyeket szem előtt kell tartani a CSMA/CD hatékonyságának mérése során.
ezek a következők:
- ha a távolság növekszik, akkor a CSMA/CD hatékonysága csökken.
- helyi hálózat (LAN) esetén a CSMA/CD optimálisan működik, de olyan távolsági hálózatoknál, mint a WAN, nem ajánlott a CSMA/CD használata.
- ha a csomag hossza nagyobb, akkor a hatékonyság növekszik, de akkor ismét korlátozás van. A csomagok hosszának maximális korlátja 1500 bájt.
előnyök & a CSMA/CD hátrányai
előnyök
- a rezsi kevesebb a CSMA/CD-ben.
- amikor csak lehetséges, az összes sávszélességet kihasználja.
- nagyon rövid időn belül észleli az ütközést.
- hatékonysága jobb, mint az egyszerű CSMA.
- többnyire elkerüli a pazarló továbbítást.
hátrányok
- nem alkalmas nagy távolságú hálózatokhoz.
- a távolság korlátozása 2500 méter. Az ütközés nem észlelhető ezen határérték után.
- a prioritások hozzárendelése nem végezhető el bizonyos csomópontokhoz.
- az eszközök hozzáadásakor a teljesítmény exponenciálisan megszakad.
Applications
a CSMA/CD-t a shared media Ethernet változatokban(10base2,10base5) és a twisted pair Ethernet korai verzióiban használták, amelyek repeater hubokat használtak.
de manapság a modern Ethernet hálózatok kapcsolókkal és full-duplex kapcsolatokkal épülnek fel, így a CSMA/CD már nem használható.
Gyakran Ismételt Kérdések
Q #1) Miért nem használják a CSMA/CD-t teljes duplexen?
válasz: full-duplex módban a kommunikáció mindkét irányban lehetséges. Tehát a legkisebb vagy valójában nincs esélye az ütközésnek,így nincs olyan mechanizmus, mint a CSMA / CD, amely teljes duplexen használja.
Q # 2) a CSMA/CD-t még használják?
válasz: a CSMA/CD-t már nem gyakran használják, mivel a kapcsolók kicserélték az agyakat, és mivel kapcsolókat használnak, ütközés nem történik.
Q # 3) hol használják a CSMA / CD-t?
válasz: alapvetően félduplex Ethernet technológián használják a helyi hálózatépítéshez.
Q # 4) Mi a különbség a CSMA/CD és az ALOHA között?
válasz: A fő különbség az ALOHA és a CSMA/CD között az, hogy az ALOHA nem rendelkezik a vivőérzékelés jellemzőivel, mint a CSMA/CD.
a CSMA/CD az adatok továbbítása előtt érzékeli, hogy a csatorna szabad vagy foglalt-e, hogy elkerülje az ütközést, míg az Aloha nem tudja észlelni az adás előtt, így több állomás képes egyidejűleg adatokat továbbítani, ezáltal ütközéshez vezet.
Q # 5) Hogyan érzékeli a CSMA / CD az ütközést?
válasz: a CSMA/CD ütközéseket észlel más állomások adásainak érzékelésével, és elkezdi az adást, amikor a hordozó tétlen.
Q # 6) Mi a különbség a CSMA/CA & CSMA/CD között?
válasz: a CSMA/CA olyan protokoll, amely ütközés előtt érvényes, míg a CSMA/CD protokoll ütközés után lép hatályba. A CSMA/CA-T vezeték nélküli hálózatokban is használják, de a CSMA / CD vezetékes hálózatokban működik.
Q # 7) Mi a CSMA/CD célja?
válasz: fő célja az ütközések észlelése és annak ellenőrzése, hogy a csatorna szabad-e, mielőtt az állomás megkezdi az adást. Csak akkor engedélyezi az átvitelt, ha a hálózat ingyenes. Abban az esetben, ha a csatorna foglalt, akkor véletlenszerű ideig vár az átvitel előtt.
Q # 8) A kapcsolók CSMA/CD-t használnak?
válasz: A kapcsolók már nem használnak CSMA/CD protokollt, mivel teljes duplexen működnek, ahol ütközés nem fordul elő.
Q # 9) A wifi CSMA/CD-t használ?
Válasz: Nem, a wifi nem használ CSMA/CD-t.
következtetés
tehát a fenti magyarázatból arra következtethetünk, hogy a CSMA/CD protokollt az adatátvitel során bekövetkező ütközés esélyeinek minimalizálása és a teljesítmény javítása érdekében hajtották végre.
ha egy állomás valóban érzékeli a közeget, mielőtt használná, akkor az ütközés esélye csökkenthető. Ebben a módszerben az állomás először figyeli a közeget, majd később küld egy keretet, hogy megnézze, sikeres volt-e az átvitel.
ha a közeg foglalt, akkor az állomás véletlenszerű ideig vár, és amint a közeg tétlen lesz, az állomás elindítja az adást. Ha azonban ütközés történik, akkor a keret újra elküldésre kerül. Így kezeli a CSMA/CD az ütközést.