Menu

CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

  • Hlavní
  • Jiný
  • CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

csma cd

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů

CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision detection) is a Media Access Control (MAC) protocol used in Local Area Networking:

Využívá časnou technologii Ethernet k překonání kolize, když k ní dojde.

Tato metoda řádně organizuje přenos dat regulací komunikace v síti se sdíleným přenosovým médiem.

Tento výukový program vám poskytne úplné pochopení protokolu Carrier Sense Multiple Access Protocol.

Co je CSMA_CD

Co se naučíte:

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

CSMA / CD, procesní protokol MAC, nejprve zjistí jakýkoli přenos z ostatních stanic v kanálu a začne vysílat, pouze když je kanál jasný pro přenos.

Jakmile stanice detekuje kolizi, zastaví přenos a vyšle signál zablokování. Poté čeká na určité časové období, než znovu vysílá.

Pojďme pochopit význam jednotlivých komponent CSMA / CD.

  1. CS - Znamená to Carrier Sensing. Znamená to, že před odesláním dat stanice nejprve snímá nosnou. Pokud je nosič nalezen volný, pak stanice vysílá data, jinak se zdrží.
  2. MA - Zkratky pro vícenásobný přístup, tj. Pokud existuje kanál, pak existuje mnoho stanic, které se k němu snaží získat přístup.
  3. CD - Stojany pro detekci kolizí. Rovněž vás provede v případě kolize datových paketů.

Co je CSMA / CD

Postup CSMA / CD lze chápat jako skupinovou diskusi, kde pokud účastníci hovoří najednou, bude to velmi matoucí a nedojde ke komunikaci.

Místo toho je pro dobrou komunikaci nutné, aby účastníci hovořili jeden po druhém, abychom jasně porozuměli přínosu každého účastníka v diskusi.

Jakmile účastník dohovoří, měli bychom počkat určitou dobu, abychom zjistili, zda hovoří nebo ne. Jeden by měl začít mluvit, až když žádný jiný účastník nemluvil. Pokud současně hovoří i jiný účastník, měli bychom se zastavit, počkat a po nějaké době to zkusit znovu.

Podobný je proces CSMA / CD, kde se přenos datových paketů provádí pouze tehdy, když je médium pro přenos dat volné. Když se různá síťová zařízení pokusí sdílet datový kanál současně, narazí na a kolize dat .

Soapui rozhovor otázky a odpovědi pdf

Médium je nepřetržitě monitorováno, aby se zjistila kolize dat. Je-li médium detekováno jako volné, měla by stanice před odesláním datového paketu počkat určitou dobu, aby se předešlo možné kolizi dat.

Když se žádná jiná stanice nepokusí odeslat data a není detekována žádná kolize dat, pak je přenos dat považován za úspěšný.

Algoritmus

Kroky algoritmu zahrnují:

  • Nejprve stanice, která chce přenášet data, snímá dopravce, zda je zaneprázdněn nebo nečinný. Pokud je nosič nalezen nečinný, provede se přenos.
  • Přenosová stanice detekuje kolizi, pokud existuje, pomocí podmínky: Tt> = 2 * Tp kde Tt je zpoždění přenosu a Tp je zpoždění šíření.
  • Jakmile detekuje kolizi, stanice uvolní signál zablokování.
  • Jakmile dojde ke kolizi, vysílací stanice přestane vysílat a čeká na nějakou náhodnou dobu nazvanou „ čas vypnutí “. Po uplynutí této doby stanice znovu vysílá.

Vývojový diagram CSMA / CD

Vývojový diagram CSMA / CD nový

(obraz zdroj )

Jak funguje CSMA / CD

Abychom pochopili fungování CSMA / CD, zvažte následující scénář.

Jak funguje CSMA CD

  • Předpokládejme, že existují dvě stanice A a B. Pokud chce stanice A odeslat nějaká data na stanici B, musí nejprve zjistit nosnou. Data se odesílají pouze v případě, že je dopravce volný.
  • Ale tím, že stojí v jednom bodě, nemůže cítit celý nosič, může cítit pouze kontaktní bod. Podle protokolu může jakákoli stanice kdykoli odesílat data, ale jedinou podmínkou je nejprve snímat nosiče, jako by byl nečinný nebo zaneprázdněný.
  • V případě, že A a B společně začnou vysílat svá data, je docela možné, že se data obou stanic srazí. Obě stanice tedy dostanou nepřesná kolizní data.

Zde tedy vyvstává otázka: jak budou stanice vědět, že došlo ke kolizi jejich dat?

Odpověď na tuto otázku je, že pokud se koloidní signál vrátí během procesu přenosu, znamená to, že došlo ke kolizi.

Za tímto účelem musí stanice dál vysílat. Pouze tehdy si mohou být jisti, že došlo ke kolizi / poškození jejich vlastních dat.

Pokud je paket dostatečně velký, což znamená, že v době, kdy se kolizní signál vrátí zpět do vysílací stanice, stanice stále vysílá levou část dat. Pak dokáže rozpoznat, že při kolizi došlo ke ztrátě jeho vlastních dat.

Pochopení detekce kolize

Aby bylo možné detekovat kolizi, je důležité, aby stanice vysílala data, dokud vysílací stanice nezíská kolizní signál, pokud existuje.

Uveďme si příklad, kdy první bity přenášené stanicí jsou zapojeny do kolize. Vezměme si, že máme čtyři stanice A, B, C a D. Nechte zpoždění šíření ze stanice A do stanice D 1 hodinu, tj. Pokud se bit datového paketu začne pohybovat v 10 hodin, pak dosáhne D v 11 hodin

Pochopení detekce kolize

  • V 10 hodin obě stanice, A a D, cítí dopravce jako volný a zahájí svůj přenos.
  • Pokud je celkové zpoždění šíření 1 hodina, pak po půl hodině dosáhnou oba první bity stanice na půli cesty a brzy dojde ke kolizi.
  • Přesně v 10:30 tedy dojde ke kolizi, která bude produkovat kolizní signály.
  • V 11 hodin se kolizní signály dostanou do stanic A a D, tj. Přesně po jedné hodině stanice obdrží kolizní signál.

Aby tedy příslušné stanice zjistily, že došlo ke kolizi jejich vlastních dat, měl by být vysílací čas pro obě stanice větší než jejich doba šíření. tj. Tt> Tp

Kde Tt je doba přenosu a Tp je doba šíření.

Podívejme se nyní na nejhorší situaci.

doba přenosu a Tp

  • Stanice A zahájila vysílání v 10 hodin ráno a brzy se dostane do stanice D v 10:59:59 hodin
  • V tomto okamžiku zahájila stanice D přenos poté, co vycítila, že je nosič volný.
  • Takže zde bude první bit datového paketu odeslaného ze stanice D čelit kolizi s datovým paketem stanice A.
  • Poté, co došlo ke kolizi, dopravce začne vysílat koloidní signál.
  • Stanice A obdrží kolizní signál po 1 hodině.

To je podmínka pro detekce kolize v nejhorším případě, kdy pokud chce stanice detekovat kolizi, měla by pokračovat v přenosu dat do 2Tp, tj. Tt> 2 * Tp.

Nyní je další otázka, pokud musí stanice vysílat data po dobu alespoň 2 * Tp, kolik dat by měla mít stanice, aby mohla vysílat po tuto dobu?

detekce kolize v nejhorším případě nové

Aby bylo možné detekovat kolizi, minimální velikost paketu by měla být 2 * Tp * B.

Níže uvedený diagram vysvětluje kolizi prvních bitů v CSMA / CD:

Kolize prvních bitů v CSMA

(obraz zdroj )

Stanice A, B, C, D jsou připojeny ethernetovým kabelem. Kterákoli stanice může odeslat svůj datový paket k přenosu po snímání signálu jako nečinného. Zde se datové pakety odesílají v bitech, jejichž cesta trvá nějakou dobu. Z tohoto důvodu existuje šance na kolizi.

jak sledovat mkv soubor

Ve výše uvedeném diagramu začne stanice t1 v čase vysílat první bit dat poté, co detekuje nosnou jako volnou. V čase t2 stanice C také snímá nosič jako volný a začne vysílat data. V t3 ke kolizi dochází mezi bity vysílanými stanicemi A a C.

Čas vysílání pro stanici C se tak stane t3-t2. Po srážce dopravce vyšle zpět koloidní signál do stanice A, která dosáhne v čase t4. To znamená, že při odesílání dat lze také detekovat kolizi.

Poté, co jste viděli dobu trvání těchto dvou přenosů, si pro úplné pochopení přečtěte níže uvedený obrázek.

slideplaye nové

Účinnost CSMA / CD

Účinnost CSMA / CD je lepší než Pure ALOHA, nicméně při měření účinnosti CSMA / CD je třeba mít na paměti několik bodů.

Tyto zahrnují:

  • Pokud se vzdálenost zvětší, pak se účinnost CSMA / CD sníží.
  • Pro místní síť (LAN) funguje CSMA / CD optimálně, ale pro dálkové sítě, jako je WAN, se nedoporučuje používat CSMA / CD.
  • Pokud je délka paketu větší, zvyšuje se účinnost, ale opět existuje omezení. Maximální limit pro délku paketů je 1 500 bytů.

Výhody a nevýhody CSMA / CD

Výhody

  • Režie je u CSMA / CD nižší.
  • Kdykoli je to možné, využívá veškerou šířku pásma.
  • Detekuje kolizi ve velmi krátkém čase.
  • Jeho účinnost je lepší než jednoduchý CSMA.
  • Většinou se vyhýbá jakémukoli nehospodárnému přenosu.

Nevýhody

  • Není vhodné pro sítě na velké vzdálenosti.
  • Omezení vzdálenosti je 2 500 metrů. Po tomto limitu nelze zjistit kolizi.
  • Přiřazení priorit nelze provést určitým uzlům.
  • Jak se přidávají zařízení, výkon se exponenciálně narušuje.

Aplikace

CSMA / CD byl použit ve variantách Ethernetu se sdílenými médii (10BASE2,10BASE5) a v dřívějších verzích kroucené dvoulinky Ethernet, které používaly opakovací rozbočovače.

Ale v dnešní době jsou moderní ethernetové sítě postaveny s přepínači a plně duplexním připojením, takže CSMA / CD se již nepoužívá.

Často kladené otázky

Otázka č. 1) Proč se CSMA / CD nepoužívá v plně duplexním režimu?

Odpovědět: V plně duplexním režimu je komunikace možná v obou směrech. Takže neexistuje žádná nebo ve skutečnosti žádná šance na kolizi, a proto žádný mechanismus, jako je CSMA / CD, nenalezne své použití v plně duplexním režimu.

Otázka 2) Je CSMA / CD stále používán?

Odpovědět: CSMA / CD se již často nepoužívá, protože přepínače nahradily rozbočovače a při používání přepínačů nedochází ke kolizím.

Otázka č. 3) Kde se používá CSMA / CD?

Odpovědět: V zásadě se používá na technologii polovičního duplexu Ethernet pro místní sítě.

Otázka č. 4) Jaký je rozdíl mezi CSMA / CD a ALOHA?

Odpovědět: Hlavní rozdíl mezi ALOHA a CSMA / CD spočívá v tom, že ALOHA nemá funkci snímání nosiče jako CSMA / CD.

CSMA / CD detekuje, zda je kanál volný nebo zaneprázdněný před přenosem dat, aby se mohl vyhnout kolizi, zatímco ALOHA nedokáže detekovat před přenosem, a tak může vysílat data současně více stanic, což vede ke kolizi.

Otázka č. 5) Jak detekuje kolize CSMA / CD?

Odpovědět: CSMA / CD detekuje kolize tím, že nejprve snímá přenosy z jiných stanic a začne vysílat, když je nosič nečinný.

Otázka č. 6) Jaký je rozdíl mezi CSMA / CA a CSMA / CD?

Odpovědět: CSMA / CA je protokol, který je účinný před kolizí, zatímco protokol CSMA / CD vstoupí v platnost po kolizi. CSMA / CA se také používá v bezdrátových sítích, ale CSMA / CD funguje v kabelových sítích.

Otázka č. 7) Jaký je účel CSMA / CD?

Odpovědět: Jeho hlavním účelem je detekovat kolize a zjistit, zda je kanál volný, než stanice zahájí přenos. Umožňuje přenos pouze v případě, že je síť volná. V případě, že je kanál zaneprázdněn, čeká před přenosem nějakou náhodnou dobu.

Otázka č. 8) Používají přepínače CSMA / CD?

Odpovědět: Přepínače již nepoužívají protokol CSMA / CD, protože fungují na plný duplex, kde nedochází ke kolizi.

Otázka č. 9) Používá wifi CSMA / CD?

Odpovědět: Ne, wifi nepoužívá CSMA / CD.

Závěr

Z výše uvedeného vysvětlení tedy můžeme usoudit, že protokol CSMA / CD byl implementován za účelem minimalizace pravděpodobnosti kolize během přenosu dat a zlepšení výkonu.

Pokud stanice dokáže médium skutečně detekovat před jeho použitím, lze snížit pravděpodobnost kolize. V této metodě stanice nejprve monitoruje médium a později odešle rámec, aby zjistila, zda byl přenos úspěšný.

Pokud je médium shledáno zaneprázdněným, pak stanice čeká nějakou náhodnou dobu a jakmile se médium stane nečinným, stanice zahájí přenos. Pokud však dojde ke kolizi, snímek se odešle znovu. Takto CSMA / CD zvládá kolizi.

porovnat dva soubory v linuxu a najít rozdíly

Doporučené čtení

^