CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) je metoda nadzora dostopa do medijev, ki se je široko uporabljala v zgodnji tehnologiji Ethernet/LAN, ko je obstajala skupna topologija vodila in je bilo vsako vozlišče (računalniki) povezano s koaksialnimi kabli. Zdaj je Days Ethernet polni dupleks, topologija pa je zvezda (povezana prek stikala ali usmerjevalnika) ali točka do točke (neposredna povezava). Zato se CSMA/CD ne uporablja, vendar sta še vedno podprta.

Razmislite o scenariju, kjer je na povezavi 'n' postaj in vse čakajo na prenos podatkov prek tega kanala. V tem primeru bi vse 'n' postaj želele dostopati do povezave/kanala za prenos lastnih podatkov. Težava nastane, ko podatke oddaja več kot ena postaja v trenutku. V tem primeru bo prišlo do kolizij v podatkih iz različnih postaj.

CSMA/CD je ena taka tehnika, kjer se različne postaje, ki sledijo temu protokolu, dogovorijo o nekaterih pogojih in ukrepih za zaznavanje trkov za učinkovit prenos. Ta protokol odloča, katera postaja bo kdaj oddala, tako da podatki dosežejo cilj brez poškodb.

Kako deluje CSMA/CD?

1. korak: Preverite, ali je pošiljatelj pripravljen na prenos podatkovnih paketov. 2. korak: Preverite, ali prenosna povezava miruje.
Pošiljatelj mora še naprej preverjati, ali prenosna povezava/medij miruje. Za to nenehno zaznava prenose iz drugih vozlišč. Pošiljatelj pošlje navidezne podatke na povezavo. Če ne prejme nobenega signala kolizije, to pomeni, da povezava trenutno miruje. Če zazna, da je nosilec prost in ni kolizij, pošlje podatke. V nasprotnem primeru se vzdrži pošiljanja podatkov. 3. korak: Prenesite podatke in preverite kolizije.
Pošiljatelj posreduje svoje podatke na povezavi. CSMA/CD ne uporablja sistema 'potrditve'. Preverja uspešne in neuspešne prenose prek signalov trka. Če med prenosom vozlišče prejme signal trka, se prenos ustavi. Postaja nato odda signal zastoja na povezavo in čaka na naključne časovne intervale, preden ponovno pošlje okvir. Po določenem naključnem času ponovno poskuša prenesti podatke in ponovi zgornji postopek. 4. korak: Če med širjenjem ni bilo zaznanih kolizij, pošiljatelj dokonča prenos okvirja in ponastavi števce.

Kako postaja ve, če njeni podatki trčijo?

Razmislite o zgornji situaciji. Dve postaji, A & B.
Čas širjenja: Tp = 1 ura (signal potrebuje 1 uro, da preide od A do B)

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

Ko pride do trka, se generira signal o trčenju in se pošlje A in B, da postaji obvestita o trčenju. Ker se je trk zgodil na sredini, tudi signal za trčenje potrebuje 30 minut, da doseže A & B.

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

Ta signal trčenja sprejmejo vse postaje na tej povezavi. potem,

Kako zagotoviti, da so trčili podatki naše postaje?
Za to čas prenosa (Tt)> čas širjenja (Tp) [groba vezava]
To je zato, ker želimo, da preden pošljemo zadnji bit naših podatkov iz naše postaje, moramo biti vsaj prepričani, da so nekateri biti že dosegli cilj. To zagotavlja, da povezava ni zasedena in da ne bo prišlo do kolizij.
Toda zgoraj je ohlapna vezava. Nismo vzeli časa, ki ga je potreboval signal za trčenje, da bi se vrnil do nas. Za to razmislite o najslabšem možnem scenariju.

Ponovno razmislite o zgornjem sistemu.

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

Do tega trka pride tik preden podatki dosežejo B. Zdaj signal trka ponovno potrebuje 59:59 minut, da doseže A. Zato A prejme informacije o trku približno po 2 urah, to je po 2 * Tp.

Hence, to ensure tighter bound, to detect the collision completely, Tt>>= 2 * Mesto>

To je najdaljši čas trka, ki ga sistem lahko porabi, da zazna, ali je prišlo do trka njegovih lastnih podatkov.

Kakšna mora biti najmanjša dolžina paketa za prenos?

Transmission Time = Tt = Length of the packet/ Bandwidth of the link [Number of bits transmitted by sender per second] Substituting above, we get, Length of the packet/ Bandwidth of the link>= 2 * Mesto>>

Length of the packet>= 2 * Tp * Pasovna širina povezave>

Oblazinjenje pomaga v primerih, ko nimamo tako dolgih paketov. Na koncu naših podatkov lahko dodamo dodatne znake, da izpolnimo zgornji pogoj.

Zaznavanje kolizij v CSMA/CD vključuje naslednje funkcije:

Zaznavanje nosilca: Pred prenosom podatkov naprava posluša omrežje, da preveri, ali je prenosni medij prost. Če je medij zaseden, naprava pred prenosom podatkov počaka, da se sprosti. Večkratni dostop: V omrežju CSMA/CD si več naprav deli isti prenosni medij. Vsaka naprava ima enak dostop do medija in vsaka naprava lahko prenaša podatke, ko je medij prost. Zaznavanje trka: Če dve ali več naprav hkrati prenašata podatke, pride do trka. Ko naprava zazna kolizijo, takoj preneha oddajati in pošlje signal o zastoju, da vse druge naprave v omrežju obvesti o koliziji. Naprave nato naključno počakajo, preden poskusijo znova oddati, da zmanjšajo možnosti novega trka. Algoritem odmika: V CSMA/CD se algoritem odmika uporablja za določitev, kdaj lahko naprava po trku ponovno odda podatke. Algoritem uporablja naključno zakasnitev, preden naprava ponovno odda podatke, da zmanjša verjetnost novega trka. Najmanjša velikost okvirja: CSMA/CD zahteva minimalno velikost okvirja, da zagotovi, da imajo vse naprave dovolj časa za zaznavanje trka, preden se prenos konča. Če je okvir prekratek, naprava morda ne bo zaznala kolizije in nadaljevala s prenosom, kar bo povzročilo poškodbo podatkov v omrežju.

Prednosti CSMA/CD:

Enostaven in široko uporabljen: CSMA/CD je široko uporabljan protokol za omrežja Ethernet, njegova preprostost pa omogoča enostavno implementacijo in uporabo.
Pravičnost: V omrežju CSMA/CD imajo vse naprave enak dostop do prenosnega medija, kar zagotavlja pravičnost pri prenosu podatkov.
Učinkovitost: CSMA/CD omogoča učinkovito uporabo prenosnega medija s preprečevanjem nepotrebnih kolizij in zmanjšanjem prezasedenosti omrežja.

Slabosti CSMA/CD:

Omejena razširljivost: CSMA/CD ima omejitve glede razširljivosti in morda ni primeren za velika omrežja z velikim številom naprav.
Ranljivost za trke: Čeprav lahko CSMA/CD zazna trke, ne more preprečiti njihovega pojava. Trki lahko povzročijo poškodbe podatkov, zamude pri ponovnem prenosu in zmanjšano zmogljivost omrežja.
Neučinkovita uporaba pasovne širine: CSMA/CD uporablja algoritem naključnega odmika, ki lahko povzroči neučinkovito uporabo pasovne širine omrežja, če naprava nenehno doživlja trke.
Dovzetnost za varnostne napade: CSMA/CD ne nudi nobenih varnostnih funkcij, protokol pa je ranljiv za varnostne napade, kot sta vohanje paketov in ponarejanje.

Preberite naslednje – Učinkovitost CSMA/CD