CSMA/CD (Carrier Sense acces multiplu cu detectarea coliziunilor)

CSMA/CD (Carrier Sense acces multiplu cu detectarea coliziunilor) este un protocol de control al accesului Media (MAC) utilizat în rețeaua locală:

folosește tehnologia Ethernet timpurie pentru a depăși coliziunea atunci când apare.

această metodă organizează transmisia de date în mod corespunzător prin reglarea comunicării într-o rețea cu un mediu de transmisie partajat.

acest tutorial vă va oferi o înțelegere completă a Protocolului de acces multiplu Carrier Sense.

Carrier Sense acces multiplu cu detectarea coliziunilor

CSMA/CD, un protocol de proces MAC, primele simțuri pentru orice transmisii de la celelalte stații din canal și începe să transmită numai atunci când canalul este clar de transmis.

de îndată ce o stație detectează o coliziune, oprește transmisia și trimite un semnal de blocaj. Apoi așteaptă o perioadă de timp înainte de retransmisie.

să înțelegem semnificația componentei individuale a CSMA/CD.

1. CS – este standuri pentru Carrier Sensing. Aceasta implică faptul că, înainte de a trimite date, o stație simte mai întâi transportatorul. Dacă transportatorul este găsit liber, atunci stația transmite date altfel se abține.
2. MA-înseamnă acces multiplu, adică dacă există un canal, atunci există multe stații care încearcă să-l acceseze.
3. CD-standuri pentru detectarea coliziunilor. De asemenea, ghidează să procedeze în caz de coliziune a datelor sub formă de pachete.

ce este CSMA/CD

procedura CSMA/CD poate fi înțeleasă ca o discuție de grup, unde dacă participanții vorbesc dintr-o dată, atunci va fi foarte confuz și comunicarea nu se va întâmpla.

în schimb, pentru o bună comunicare, este necesar ca participanții să vorbească unul după altul, astfel încât să putem înțelege clar contribuția fiecărui participant la discuție.

odată ce un participant a terminat de vorbit, ar trebui să așteptăm o anumită perioadă de timp pentru a vedea dacă vreun alt participant vorbește sau nu. Unul ar trebui să înceapă să vorbească numai atunci când niciun alt participant nu a vorbit. Dacă un alt participant vorbește și el în același timp, atunci ar trebui să ne oprim, să așteptăm și să încercăm din nou după ceva timp.

Similar este procesul de CSMA/CD, în cazul în care transmisia de pachete de date se face numai atunci când mediul de transmisie de date este liber. Când diferite dispozitive de rețea încearcă să partajeze simultan un canal de date, atunci acesta va întâlni o coliziune de date.

mediul este monitorizat continuu pentru a detecta orice coliziune de date. Când mediul este detectat ca liber, stația ar trebui să aștepte o anumită perioadă de timp înainte de a trimite pachetul de date pentru a evita orice șanse de coliziune a datelor.

când nicio altă stație nu încearcă să trimită datele și nu este detectată nicio coliziune de date, se spune că transmiterea datelor are succes.

algoritm

pașii algoritmului includ:

• în primul rând, stația care dorește să transmită datele simte transportatorul dacă este ocupat sau inactiv. Dacă un purtător este găsit inactiv, atunci transmisia este efectuată.
• stația de transmisie detectează o coliziune, dacă există, folosind condiția: Tt > = 2 * Tp unde Tt este întârzierea transmisiei și Tp este întârzierea propagării.
• stația eliberează semnalul de blocare imediat ce detectează o coliziune.
• după ce s-a produs coliziunea, stația de transmisie nu mai transmite și așteaptă o anumită perioadă de timp aleatorie numită ‘timp de oprire’. După acest timp, postul retransmite din nou.

CSMA/CD Diagramă

cum funcționează CSMA/CD

pentru a înțelege funcționarea CSMA/CD, să luăm în considerare următorul scenariu.

• să presupunem că există două stații a și B. dacă stația a dorește să trimită câteva date către stația B, atunci trebuie să simtă mai întâi transportatorul. Datele sunt trimise numai dacă transportatorul este liber.
• dar stând la un moment dat, nu poate simți întregul transportator, poate simți doar punctul de contact. Conform protocolului, orice stație poate trimite date în orice moment, dar singura condiție este să simțiți mai întâi transportatorul ca și cum ar fi inactiv sau ocupat.
• în cazul în care A și B împreună încep să transmită datele lor, atunci este destul de posibil ca datele ambelor stații să se ciocnească. Deci, ambele stații vor primi date inexacte ciocnite.

deci, întrebarea care apare aici este: cum vor ști stațiile că datele lor s-au ciocnit?

răspunsul la această întrebare este: dacă semnalul coloidal revine în timpul procesului de transmisie, atunci indică faptul că a avut loc coliziunea.

pentru aceasta, stațiile trebuie să continue să transmită. Numai atunci ei pot fi siguri că propriile lor date s-au ciocnit/corupt.

dacă, în cazul în care, pachetul este suficient de mare, ceea ce înseamnă în momentul în care semnalul de coliziune se întoarce la stația de emisie, stația este încă transmite partea stângă a datelor. Apoi poate recunoaște că propriile date s-au pierdut în coliziune.

înțelegerea detectării coliziunilor

pentru a detecta o coliziune, este important ca stația să continue să transmită datele până când stația de transmisie primește semnalul de coliziune, dacă este cazul.

să luăm un exemplu în care primii biți transmiși de stație sunt implicați în coliziune. Luați în considerare că avem patru stații A, B, C și D. lăsați întârzierea propagării de la stația a la stația D să fie de 1 oră, adică dacă bitul pachetului de date începe să se miște la 10 A. M., atunci va ajunge la D la 11 A. M.

• la 10 A.M. ambele stații, A și D simt transportatorul ca fiind liber și încep transmisia lor.
• dacă întârzierea totală de propagare este de 1 oră, atunci după o jumătate de oră ambii primii biți ai stației vor ajunge la jumătatea drumului și vor experimenta în curând o coliziune.
• deci, exact la 10: 30 A.M., va avea loc o coliziune care va produce semnale de coliziune.
• la ora 11 A.M. semnalele de coliziune vor ajunge la stațiile a și D, adică exact după o oră stațiile primesc semnalul de coliziune.

prin urmare, pentru ca stațiile respective să detecteze că datele lor s-au ciocnit, timpul de transmisie pentru ambele stații ar trebui să fie mai mare decât timpul lor de propagare. adică Tt > Tp

unde Tt este timpul de transmisie și Tp este timpul de propagare.

să vedem acum cea mai rea situație.

• stația A a început transmisia la 10 A. M. și este pe cale să ajungă la stația D la 10:59:59 A. M.
• în acest moment, stația D și-a început transmisia după ce a simțit transportatorul ca fiind liber.
• deci, aici primul bit de pachet de date trimis de la stația D se va confrunta cu coliziunea cu pachetul de date al stației A.
• după ce a avut loc coliziunea, transportatorul începe să trimită un semnal coloidal.
• stația A va primi semnalul de coliziune după 1 oră.

aceasta este condiția pentru detectarea coliziunii în cel mai rău caz în care, dacă o stație dorește să detecteze coliziunea, atunci ar trebui să continue să transmită datele până la 2Tp, adică Tt> 2*Tp.

acum următoarea întrebare este dacă stația trebuie să transmită datele timp de cel puțin 2*Tp, atunci cât de multe date ar trebui să aibă stația astfel încât să poată transmite pentru această perioadă de timp?

deci, pentru a detecta o coliziune, dimensiunea minimă a pachetului ar trebui să fie 2 * Tp * B.

diagrama de mai jos explică coliziunea primilor biți în CSMA / CD:

stația A,B,C, D sunt conectate prin cablu Ethernet. Orice stație își poate trimite pachetul de date pentru transmisie după detectarea semnalului ca inactiv. Aici pachetele de date sunt trimise în biți care necesită timp pentru a călători. Din acest motiv, există șanse de coliziune.

în diagrama de mai sus, în momentul în care stația t1 a începe să transmită primul bit de date după detectarea transportatorului ca fiind liber. La momentul t2, stația C simte, de asemenea, transportatorul ca fiind liber și începe să transmită datele. La t3, coliziunea are loc între biții trimiși de stațiile a și C.

astfel, timpul de transmisie pentru stația C devine t3-t2. După coliziune, Transportatorul va trimite înapoi semnalul coloidal către stația a care va ajunge la momentul t4. Aceasta înseamnă că, în timp ce trimiteți datele, coliziunea poate fi, de asemenea, detectată.

după ce ați văzut duratele de timp pentru cele două transmisii, consultați figura de mai jos pentru o înțelegere completă.

eficiența CSMA/CD

eficiența CSMA/CD este mai bună decât pur Aloha cu toate acestea, există unele puncte care trebuie să fie păstrate în minte în timp ce măsurarea eficienței CSMA/CD.

acestea includ:

• dacă distanța crește, atunci eficiența CSMA/CD scade.
• pentru rețeaua locală (LAN), CSMA/CD funcționează optim, dar pentru rețelele pe distanțe lungi, cum ar fi WAN, nu este recomandabil să utilizați CSMA/CD.
• dacă lungimea pachetului este mai mare, atunci eficiența crește, dar din nou există o limitare. Limita maximă pentru lungimea pachetelor este de 1500 octeți.

avantaje& dezavantaje ale CSMA/CD

avantaje

• aeriene este mai puțin în CSMA/CD.
• ori de câte ori este posibil, utilizează toată lățimea de bandă.
• detectează coliziunea într-un interval de timp foarte scurt.
• eficiența sa este mai bună decât CSMA simplă.
• evită în mare parte orice fel de transmisie risipitoare.

dezavantaje

• nu este potrivit pentru rețele la distanță mare.
• limitarea distanței este de 2500 de metri. Coliziunea nu poate fi detectată după această limită.
• atribuirea priorităților nu poate fi făcută anumitor noduri.
• pe măsură ce se adaugă dispozitive, performanța perturbă exponențial.

Aplicații

CSMA/CD a fost utilizat în variantele Ethernet media partajate(10base2,10base5) și în primele versiuni ale Ethernet pereche torsadată care foloseau hub-uri repetoare.

dar în zilele noastre, rețelele Ethernet moderne sunt construite cu comutatoare și conexiuni full-duplex, astfel încât CSMA/CD nu mai este utilizat.

Întrebări frecvente

Q #1) De ce CSMA/CD nu este utilizat pe un full-duplex?

răspuns: în modul full-duplex, comunicarea este posibilă în ambele direcții. Deci, există cel puțin sau, de fapt, nici o șansă de coliziune și, prin urmare, nici un mecanism ca CSMA/CD găsi utilizarea sa pe un full-duplex.

Q #2) este CSMA/CD încă folosit?

răspuns: CSMA/CD nu este adesea folosit mai ca switch-uri au înlocuit hub-uri și ca switch-uri sunt utilizate, nu se produce nici o coliziune.

Q #3) Unde se utilizează CSMA/CD?

răspuns: este practic utilizat pe tehnologia Ethernet semi-duplex pentru rețele locale.

Q #4) care este diferența dintre CSMA/CD și ALOHA?

răspuns: Principala diferență între Aloha și CSMA/CD este că ALOHA nu posedă caracteristica de detectare a purtătorului ca CSMA/CD.

CSMA/CD detectează dacă canalul este liber sau ocupat înainte de a transmite date, astfel încât să poată evita coliziunea, în timp ce ALOHA nu poate detecta înainte de a transmite și, prin urmare, mai multe stații pot transmite date în același timp, ducând astfel la o coliziune.

Q #5) Cum detectează CSMA/CD coliziunea?

răspuns: CSMA/CD detectează coliziunile prin detectarea transmisiilor de la alte stații mai întâi și începe să transmită atunci când purtătorul este inactiv.

Q #6) care este diferența dintre CSMA/CA & CSMA/CD?

răspuns: CSMA/CA este un protocol care este eficient înainte de coliziune, în timp ce protocolul CSMA/CD intră în vigoare după coliziune. De asemenea, CSMA/CA este utilizat în rețelele fără fir, dar CSMA/CD funcționează în rețele cu fir.

Q #7) care este scopul CSMA/CD?

răspuns: scopul său principal este de a detecta coliziuni și a vedea dacă canalul este liber înainte ca o stație să înceapă transmisia. Permite transmiterea numai atunci când rețeaua este gratuită. În cazul în care canalul este ocupat, atunci așteaptă o anumită perioadă de timp aleatorie înainte de a transmite.

Q # 8) comutatoarele folosesc CSMA/CD?

răspuns: comutatoarele nu mai utilizează protocolul CSMA/CD, deoarece funcționează pe full duplex unde nu se produce coliziunea.

Q # 9) utilizează WiFi CSMA/CD?

Răspuns: Nu, wifi nu utilizează CSMA/CD.

concluzie

deci, din explicația de mai sus, putem concluziona că protocolul CSMA/CD a fost implementat pentru a minimiza șansele de coliziune în timpul transmiterii datelor și pentru a îmbunătăți performanța.

dacă o stație poate simți efectiv mediul înainte de a-l utiliza, atunci șansele de coliziune pot fi reduse. În această metodă, stația monitorizează mai întâi mediul și mai târziu trimite un cadru pentru a vedea dacă transmisia a avut succes.

dacă mediul este găsit ocupat, atunci stația așteaptă o anumită perioadă de timp aleatorie și odată ce mediul devine inactiv, stația începe transmisia. Cu toate acestea, dacă există o coliziune, atunci cadrul este trimis din nou. Acesta este modul în care CSMA/CD se ocupă de coliziune.