CSMA/CD的工作原理

CSMA/CD 工作原理 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）是一种争用型的介质访问控制协议，起源于美国夏威夷大学开发的 ALOHA 网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比 ALOHA 协议更高的介质利用率。CSMA/CD 控制方式的优点是原理简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。 CSMA/CD 应用在 ISO7 层里的数据链路层，工作原理是：发送数据前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送数据时，边发送边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送数据，等待一段随机时间， 再重新尝试。 CSMA/CD 控制规程的核心问题是解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）。控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理。 在侦听阶段，通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）。若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。若“闲”，则一定算法原则（“X 坚持”算法）决定如何发送。 在发送阶段，当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。在检测阶段，数据发送后，也可能发生数据碰撞。因此，要对数据边发送，边接收，以判断是否冲突了。在冲突处理阶段，当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。有两种冲突情况：侦听中发现线路忙和发送过程中发现数据碰撞。 退避算法是 CSMA/CD 的重要组成部分，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。截断的二进制指数退避算法是退避算法之一。 CSMA/CD 控制规程的特征是简单、具有广播功能、平均带宽 f = F。CSMA/CD 控制方式的缺点是网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。 三种算法及特点： * 非坚持的 CSMA：线路忙，等待一段时间，再侦听；不忙时，立即发送；减少冲突，信道利用率降低。 * 1 坚持的 CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，立即发送；提高信道利用率，增大冲突。 * p 坚持的 CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，根据 p 概率进行发送，另外的 1-p 概率为继续侦听（p 是一个指定概率值）；有效平衡，但复杂。 CSMA/CD 是一种重要的介质访问控制协议，广泛应用于以太网中，具有简单、广播功能、平均带宽等特征，但也存在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降的缺点。