CSMA/CD中的冲突检测

CSMA/CD (载波侦听多路访问/冲突检测) 是一种早期的以太网技术/局域网媒体访问控制技术，在共享总线拓扑结构和同轴电缆用于将每个节点（计算机）连接到网络时，它被普遍使用。以太网现在是全双工的；拓扑结构是星形（通过交换机或路由器连接）或点对点（直接连接）。因此，CSMA/CD 不再使用，但它们仍然可用。

设想这样一个场景：'n' 个站点连接到一条链路，并且都在等待通过该通道发送数据。所有“n”个站点都希望连接到该链路或通道以发送自己的数据。当多个站点同时传输数据时，就会出现问题。在这种情况下，来自多个站点的数据将发生冲突。

CSMA/CD 就是这样一种方法，其中遵循该协议的各个站点就某些条款和冲突检测技术达成一致，以实现高效传输。为了防止数据在传输到目的地时被损坏，该协议决定了哪个站点何时广播。

CSMA/CD 如何工作？

步骤 1： 验证发送方是否已准备好发送数据包。

步骤 2： 验证变速箱链路是否处于空闲模式。

发送方必须持续监控传输链路或介质的状态。它定期监控来自其他节点的广播以执行此操作。在链路上，发送方发送虚假数据。如果它没有收到任何冲突信号，则链路当前未被使用。当载波被感知为空闲且没有冲突时，数据将被发送。否则，它不发送数据。

步骤 3： 发送数据并查找冲突。

来自发送方的数据通过链路发送。CSMA/CD 中没有“确认”系统。它通过冲突信号验证成功和不成功的传输。如果在传输过程中节点收到冲突信号，则传输停止。然后，站点向链路发送一个干扰信号，并等待预定的时间，然后再次发送帧。它在某个任意间隔后尝试再次发送数据，并重复与之前相同的过程。

步骤 4： 如果在传播过程中未发现冲突，则发送方完成帧传输并重置计数器。

一个站点如何确定其数据是否发生冲突？

考虑上述情况。A 和 B 站。

传播时间：Tp = 1 小时（信号从 A 点传播到 B 点需要 1 小时）。

发生冲突后，会生成一个冲突信号并发送到 A 和 B 站以提醒它们。由于冲突发生在中间，冲突信号也需要 30 分钟才能到达 A 和 B。

该链路上所有站点都可以听到此冲突信号。

我们如何确定发生冲突的数据来自我们的站点？

在这种情况下，传输时间 (Tt) > 传播时间 (Tp) [大致上限] 适用。

这是因为我们希望确保在我们从站点广播数据的最后一个比特之前，一些比特已经到达目的地。这保证了链路不会过载，并且不会发生冲突。

然而，上面的绑定是松散的。我们还没有给出冲突信号何时需要返回给我们。在执行此操作时，请考虑最坏情况。

再次考虑系统。

此时数据在到达 B 之前不久发生冲突。冲突信号再次需要 59:59 分钟才能到达 A。因此，A 在 2 * Tp 之后，或者大约 2 小时之后收到冲突信息。

这是一个系统能够确定其自身数据是否发生冲突的最快时间。

传输数据包的最小大小应该是多少？

当我们没有这么长的包时，填充很有帮助。为了满足上述要求，我们可以在数据末尾填充额外的字符。

CSMA/CD 碰撞检测使用以下特性

• 载波侦听： 在发送数据之前，设备会侦听网络以查看传输介质是否可用。如果介质当前繁忙，设备会等待介质空闲后再发送数据。
• 多个设备
在 CSMA/CD 网络中共享相同的传输通道，称为多路访问。当介质可用且空闲时，所有设备都具有平等的访问权限并可以传输数据。

CSMA/CD 的优点

• 简单且广泛使用：CSMA/CD 是一种常见的以太网网络协议，易于使用和实现。
• 公平性：CSMA/CD 网络保证数据传输的公平性，因为所有设备都具有平等的传输通道访问权限。
• 效率：通过避免不必要的冲突并最小化网络拥塞，CSMA/CD 能够有效地利用传输通道。

CSMA/CD 的缺点

• 可扩展性有限：CSMA/CD 存在可扩展性问题，可能不适用于具有许多设备的大型网络。
• 存在冲突风险：尽管 CSMA/CD 能够检测冲突，但它无法阻止冲突的发生。冲突可能导致数据损坏、重传延迟和网络速度下降。
• 带宽浪费：如果设备频繁遇到冲突，CSMA/CD 的随机退避技术可能导致网络容量的浪费。
• 安全攻击：由于 CSMA/CD 缺乏任何安全保护，它容易受到数据包嗅探和欺骗等威胁。