CSMA/CD解释与理解

1. CSMA/CD含义

CSMA/CD即载波监听多点接入/碰撞检测，此协议是使用在总线型网络中的，不一样计算机是经过多点接入的方式链接在一块儿。协议的重点在于监听和碰撞检测。

2. 为何要监听和碰撞检测

当初学习的时候，对于为何要监听空闲和检测碰撞一直很疑惑，其实缘由很简单，对于总线型网络来讲，若是有多个主机同时发送信号，那么是很难从中分辨出信息的。举个栗子就是一堆不一样频率相位的正弦混合在一块儿，让你从波形图中画出某条正弦曲线，是否是感受很是的困难？为了不在网络中遇到这个问题，因此采用载波监听和碰撞检测的方法。

3.载波监听用处

载波监听其实就是检测信道是否是为空，若是是，那么就能够发送本身的信息了。若是信道正忙，那么只能等到信道空闲，才能发送本身的信息。那么，是否是只要空闲发送本身的信息就永远不会出错呢？固然不是，咱们联系生活中的一个栗子就能知道，当开会讨论的时候，若是一片安静，那么以后就可能会有两个或者多我的同时开始说话发言。信道上也是如此，甚至更加明显。由于载波监听只能是在本身的位置监听，而从别的主机发送过来的信号须要时间。这就不可避免的会出现主机B明明发送了信息，可是主机A没有发现，也发送一个信息出来，这样便会发生碰撞，致使数据信号失真。

4.碰撞检测用处

碰撞检测就是为了解决上面说的同时发送，或者说在很短期（B发送信号还没有到达A）内同时发送引起的碰撞问题。碰撞检测即适配器在发送数据的过程当中也要检测信道信号，若发现信号电压变化幅度增大超过某个阈值，则认为发生碰撞。

5.截断二进制指数退避

发送了碰撞怎么办？固然是中止发送，找个合适的时间再发送。那么怎么寻找一个合适的时间呢？那就要用到截断二进制指数退避，这个名字听起来很高端大气，其实很简单。首先咱们明确一个概念，叫作争用期。什么叫争用期，就是在这个发送信息后的这段时间内可能发生碰撞，可是过了这个争用期，那么就必定不会发生碰撞。咱们把争用期定义为两倍的端到端传播时延，以下图，δ足够小的时候，A要通过2τ的时间才能发现碰撞。

退避算法：
1.从[0，1，2， ...，（2^k-1）]中随机选一个数，记为r。重传应在r倍争用期以后进行。k的取值为Min[重传次数，10]，即k小于10时为重传次数，最大不超过10 。
2.若重传超过16次仍是不成功，则说明信道中数据过多，放弃重传，向高层报告。

6.最短帧长

那么，经历了上面的一系列操做，咱们是否是能够保证信道中不会存在冲突了呢？答案是，不能。咱们要注意到咱们的碰撞检测和监听都是在本机的位置上进行的，不可以跑到别的信道位置上进行。那么这样就存在了一个问题，那就是要发送的信息太短，致使碰撞检测在发送该信息的时候没有检测到碰撞，可是在发送出去以后，这个信息与其余的信息碰撞。就好像你寄东西，寄出去的时候仍是好好的，等送到别人手里变得一塌糊涂，这就是在寄的过程当中发生了冲突。解决办法很简单，就是增长信息长度。以太网规定最短帧长为64字节，对于10Mbit/s以太网，发送64字节（512bit）数据须要51.2us，也就是上面的争用期。这样若是发生碰撞，那么必定能在本身这边检测出来，由于本身的信号和别人发送的信号混在一块儿，致使信号电压变化超过阈值。若是发送完了，那么本身是不知道本身发送的东西在路上有没有出现意外，这个就只有接收方才能知道，会把这个丢弃，可是本身不会再次发送，这就致使数据的丢失。而且因为发现冲突就会中止发送，因此能够认为，凡是长度小于64字节的帧都是因为冲突而中止发送无效帧。

7.强化碰撞

在发送数据的时候发生冲突，除了中止发送用户数据，还要继续发送32bit或者48bit的干扰信号，目的就是为了让全部用户都知道如今发生了冲突。