CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection) este o metodă de control al accesului media care a fost utilizată pe scară largă în tehnologia Ethernet timpurie/LAN-uri când era o topologie de magistrală partajată și fiecare nod (calculatoarele) era conectat prin cabluri coaxiale. Acum, un Days Ethernet este Full Duplex, iar topologia este fie Star (conectată prin switch sau router) fie Point to Point (Conexiune directă). Prin urmare, CSMA/CD nu este folosit, dar sunt încă acceptate.

Luați în considerare un scenariu în care există „n” stații pe o legătură și toate așteaptă să transfere date prin acel canal. În acest caz, toate stațiile „n” ar dori să acceseze legătura/canalul pentru a-și transfera propriile date. Problema apare atunci când mai multe stații transmit datele în acest moment. În acest caz, vor exista coliziuni în datele de la diferite stații.

CSMA/CD este o astfel de tehnică în care diferitele stații care urmează acest protocol convin asupra unor termeni și măsuri de detectare a coliziunilor pentru o transmisie eficientă. Acest protocol decide ce stație va transmite când, astfel încât datele să ajungă la destinație fără corupție.

Cum funcționează CSMA/CD?

Pasul 1: Verificați dacă expeditorul este pregătit pentru transmiterea pachetelor de date. Pasul 2: Verificați dacă legătura de transmisie este inactivă.
Expeditorul trebuie să verifice în continuare dacă legătura/mediul de transmisie este inactiv. Pentru aceasta, detectează continuu transmisiile de la alte noduri. Expeditorul trimite date false pe link. Dacă nu primește niciun semnal de coliziune, aceasta înseamnă că legătura este inactivă în acest moment. Dacă simte că transportatorul este liber și nu există coliziuni, trimite datele. În caz contrar, se abține de la a trimite date. Pasul 3: transmiteți datele și verificați dacă există coliziuni.
Expeditorul își transmite datele pe link. CSMA/CD nu utilizează un sistem de „acknowledgement”. Verifică transmisiile reușite și nereușite prin semnale de coliziune. În timpul transmisiei, dacă un semnal de coliziune este primit de către nod, transmisia este oprită. Stația transmite apoi un semnal de blocaj pe legătura și așteaptă intervale de timp aleatorii înainte de a retrimite cadrul. După un timp aleatoriu, încearcă din nou să transfere datele și repetă procesul de mai sus. Pasul 4: Dacă nu a fost detectată nicio coliziune în propagare, expeditorul își finalizează transmisia cadrului și resetează contoarele.

Cum știe o stație dacă datele sale se ciocnesc?

Luați în considerare situația de mai sus. Două stații, A și B.
Timp de propagare: Tp = 1 oră (semnalul durează 1 oră pentru a trece de la A la B)

At time t=0, A transmits its data. t= 30 mins : Collision occurs.>

După ce are loc coliziunea, un semnal de coliziune este generat și trimis la A și B pentru a informa stațiile despre coliziune. Deoarece coliziunea a avut loc la jumătatea drumului, semnalul de coliziune durează, de asemenea, 30 de minute pentru a ajunge la A & B.

Therefore, t=1 hr: A & B receive collision signals.>

Acest semnal de coliziune este primit de toate stațiile de pe legătura respectivă. Apoi,

Cum să ne asigurăm că datele stației noastre s-au ciocnit?
Pentru aceasta, timpul de transmisie (Tt)> Timpul de propagare (Tp) [limită brută]
Acest lucru se datorează faptului că vrem ca înainte de a transmite ultimul bit al datelor noastre de la stația noastră, cel puțin ar trebui să fim siguri că unii dintre biți au ajuns deja la destinație. Acest lucru asigură că legătura nu este ocupată și că nu vor avea loc coliziuni.
Dar, mai sus este o legătură liberă. Nu ne-am luat timpul necesar semnalului de coliziune pentru a călători înapoi la noi. Pentru aceasta, luați în considerare cel mai rău scenariu.

Luați în considerare din nou sistemul de mai sus.

At time t=0, A transmits its data. t= 59:59 mins : Collision occurs>

Această coliziune are loc chiar înainte ca datele să ajungă la B. Acum semnalul de coliziune durează din nou 59:59 minute pentru a ajunge la A. Prin urmare, A primește informațiile de coliziune aproximativ după 2 ore, adică după 2 * Tp.

Hence, to ensure tighter bound, to detect the collision completely, Tt>>= 2 * Oraș>>> 
Acesta este timpul maxim de coliziune pe care îl poate lua un sistem pentru a detecta dacă coliziunea a fost de date proprii.
 
  Care ar trebui să fie lungimea minimă a pachetului care trebuie transmis?  
 = 2 * Tp * Lățimea de bandă a link-ului>

Umplutura ajută în cazurile în care nu avem pachete atât de lungi. Putem adăuga caractere suplimentare la sfârșitul datelor noastre pentru a satisface condiția de mai sus.

Detectarea coliziunilor în CSMA/CD implică următoarele caracteristici:

Sensul purtătorului: înainte de a transmite date, un dispozitiv ascultă rețeaua pentru a verifica dacă mediul de transmisie este liber. Dacă mediul este ocupat, dispozitivul așteaptă până când devine liber înainte de a transmite date. Acces multiplu: Într-o rețea CSMA/CD, mai multe dispozitive partajează același mediu de transmisie. Fiecare dispozitiv are acces egal la mediu și orice dispozitiv poate transmite date atunci când mediul este liber. Detectare coliziune: dacă două sau mai multe dispozitive transmit date simultan, are loc o coliziune. Când un dispozitiv detectează o coliziune, oprește imediat transmiterea și trimite un semnal de blocaj pentru a informa toate celelalte dispozitive din rețea despre coliziune. Dispozitivele așteaptă apoi un timp aleatoriu înainte de a încerca să transmită din nou, pentru a reduce șansele unei alte coliziuni. Algoritm de retragere: în CSMA/CD, un algoritm de retragere este utilizat pentru a determina când un dispozitiv poate retransmite date după o coliziune. Algoritmul folosește o întârziere aleatorie înainte ca un dispozitiv să retransmite date, pentru a reduce probabilitatea unei alte coliziuni. Dimensiunea minimă a cadrului: CSMA/CD necesită o dimensiune minimă a cadrului pentru a se asigura că toate dispozitivele au suficient timp pentru a detecta o coliziune înainte de încheierea transmisiei. Dacă un cadru este prea scurt, este posibil ca un dispozitiv să nu detecteze o coliziune și să continue transmiterea, ceea ce duce la coruperea datelor în rețea.

Avantajele CSMA/CD:

Simplu și utilizat pe scară largă: CSMA/CD este un protocol utilizat pe scară largă pentru rețelele Ethernet, iar simplitatea acestuia îl face ușor de implementat și utilizat.
Corectitudine: Într-o rețea CSMA/CD, toate dispozitivele au acces egal la mediul de transmisie, ceea ce asigură corectitudinea în transmiterea datelor.
Eficienţă: CSMA/CD permite utilizarea eficientă a mediului de transmisie prin prevenirea coliziunilor inutile și reducerea congestionării rețelei.

Dezavantajele CSMA/CD:

Scalabilitate limitată: CSMA/CD are limitări în ceea ce privește scalabilitatea și poate să nu fie potrivit pentru rețele mari cu un număr mare de dispozitive.
Vulnerabilitatea la coliziuni: Deși CSMA/CD poate detecta coliziunile, nu poate împiedica apariția acestora. Coliziunile pot duce la coruperea datelor, întârzieri de retransmisie și performanță redusă a rețelei.
Utilizarea ineficientă a lățimii de bandă: CSMA/CD utilizează un algoritm de backoff aleatoriu care poate duce la utilizarea ineficientă a lățimii de bandă a rețelei dacă un dispozitiv se confruntă în mod continuu cu coliziuni.
Susceptibilitate la atacuri de securitate: CSMA/CD nu oferă nicio caracteristică de securitate, iar protocolul este vulnerabil la atacuri de securitate, cum ar fi sniffing-ul de pachete și spoofing-ul.

Citiți în continuare – Eficiența CSMA/CD