CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) ir multivides piekļuves kontroles metode, kas tika plaši izmantota agrīnajā Ethernet tehnoloģijā/LAN, kad agrāk bija koplietošanas kopnes topoloģija un katrs mezgls (datori) tika savienots ar koaksiālajiem kabeļiem. Tagad Days Ethernet ir Full Duplex, un topoloģija ir vai nu zvaigzne (savienota, izmantojot slēdzi vai maršrutētāju), vai punkts uz punktu (tiešais savienojums). Tādējādi CSMA/CD netiek izmantots, taču tie joprojām tiek atbalstīti.

Apsveriet scenāriju, kurā saitē ir “n” stacijas un visas gaida datu pārsūtīšanu pa šo kanālu. Šajā gadījumā visas “n” stacijas vēlas piekļūt saitei/kanālam, lai pārsūtītu savus datus. Problēma rodas, ja datus šobrīd pārraida vairāk nekā viena stacija. Šajā gadījumā dažādu staciju datos būs sadursmes.

CSMA/CD ir viens no šādiem paņēmieniem, kad dažādas stacijas, kas ievēro šo protokolu, vienojas par dažiem noteikumiem un sadursmes noteikšanas pasākumiem efektīvai pārraidei. Šis protokols izlemj, kura stacija raidīs, lai dati sasniegtu galamērķi bez bojājumiem.

Kā darbojas CSMA/CD?

1. darbība: pārbaudiet, vai sūtītājs ir gatavs datu pakešu pārsūtīšanai. 2. darbība: pārbaudiet, vai pārraides saite ir dīkstāvē.
Sūtītājam ir jāturpina pārbaudīt, vai pārraides saite/vide ir dīkstāvē. Šim nolūkam tas nepārtraukti uztver pārraides no citiem mezgliem. Sūtītājs nosūta fiktīvus datus saitē. Ja tas nesaņem nekādu sadursmes signālu, tas nozīmē, ka saite šobrīd ir dīkstāvē. Ja tas uztver, ka pārvadātājs ir brīvs un nav sadursmju, tas nosūta datus. Pretējā gadījumā tas atturas no datu sūtīšanas. 3. darbība. Pārsūtiet datus un pārbaudiet, vai nav sadursmju.
Sūtītājs pārsūta savus datus saitē. CSMA/CD neizmanto “apstiprināšanas” sistēmu. Tas pārbauda veiksmīgas un neveiksmīgas pārraides, izmantojot sadursmes signālus. Pārraides laikā, ja mezgls saņem sadursmes signālu, pārraide tiek apturēta. Pēc tam stacija pārraida iestrēgšanas signālu uz saiti un gaida nejaušus laika intervālus, pirms tā atkārtoti nosūta kadru. Pēc kāda nejauša laika tas atkal mēģina pārsūtīt datus un atkārto iepriekš minēto procesu. 4. darbība. Ja izplatīšanās laikā netika konstatēta sadursme, sūtītājs pabeidz kadra pārraidi un atiestata skaitītājus.

Kā stacija zina, vai tās dati saduras?

Apsveriet iepriekš minēto situāciju. Divas stacijas, A un B.
Izplatīšanās laiks: Tp = 1 stunda (signāla pārejai no A uz B ir nepieciešama 1 stunda)

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

Pēc sadursmes tiek ģenerēts sadursmes signāls un nosūtīts gan A, gan B, lai informētu stacijas par sadursmi. Tā kā sadursme notika pusceļā, arī sadursmes signālam ir nepieciešamas 30 minūtes, lai sasniegtu A un B.

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

Šo sadursmes signālu uztver visas šīs saites stacijas. Tad

Kā nodrošināt, ka sadūrās tieši mūsu stacijas dati?
Šim nolūkam pārraides laiks (Tt) > izplatīšanās laiks (Tp) [aptuvena robeža]
Tas ir tāpēc, ka mēs vēlamies, lai pirms pēdējo datu bitu pārsūtīšanas no mūsu stacijas mums vismaz būtu jābūt pārliecinātiem, ka daži biti jau ir sasnieguši galamērķi. Tas nodrošina, ka saite nav aizņemta un nenotiks sadursmes.
Bet iepriekš ir brīvs ierobežojums. Mēs neesam izmantojuši laiku, kas vajadzīgs sadursmes signālam, lai atgrieztos pie mums. Šim nolūkam apsveriet sliktāko scenāriju.

Vēlreiz apsveriet iepriekš minēto sistēmu.

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

Šī sadursme notiek tieši pirms datu sasniegšanas B. Tagad sadursmes signālam atkal nepieciešamas 59:59 minūtes, lai sasniegtu A. Tādējādi A saņem informāciju par sadursmi aptuveni pēc 2 stundām, tas ir, pēc 2 * Tp.

Hence, to ensure tighter bound, to detect the collision completely, Tt>>= 2 * Pilsēta>> 
Šis ir maksimālais sadursmes laiks, kāds sistēmai var būt nepieciešams, lai noteiktu, vai sadursme ir notikusi no tās datiem.
 
  Kādam jābūt pārsūtāmās paketes minimālajam garumam?  
 = 2 * Tp * Saites joslas platums>

Polsterējums palīdz gadījumos, kad mums nav tik garu paciņu. Mēs varam aizpildīt papildu rakstzīmes mūsu datu beigās, lai izpildītu iepriekš minēto nosacījumu.

Sadursmes noteikšana CSMA/CD ietver šādas funkcijas:

Carrier sense: pirms datu pārsūtīšanas ierīce klausās tīklu, lai pārbaudītu, vai pārraides vide ir brīva. Ja datu nesējs ir aizņemts, ierīce pirms datu pārsūtīšanas gaida, līdz tā kļūst brīva. Vairākkārtēja piekļuve: CSMA/CD tīklā vairākas ierīces koplieto vienu un to pašu pārraides līdzekli. Katrai ierīcei ir vienāda piekļuve datu nesējam, un jebkura ierīce var pārsūtīt datus, kad datu nesējs ir brīvs. Sadursmes noteikšana: ja divas vai vairākas ierīces vienlaikus pārraida datus, notiek sadursme. Kad ierīce konstatē sadursmi, tā nekavējoties pārtrauc pārraidi un nosūta iestrēgšanas signālu, lai informētu visas pārējās tīklā esošās ierīces par sadursmi. Ierīces pēc tam nogaida nejaušu laiku pirms atkārtotas pārraides mēģinājuma, lai samazinātu citas sadursmes iespējamību. Atkāpšanās algoritms: CSMA/CD tiek izmantots atkāpšanās algoritms, lai noteiktu, kad ierīce var atkārtoti pārsūtīt datus pēc sadursmes. Algoritms izmanto nejaušu aizkavi, pirms ierīce atkārtoti pārsūta datus, lai samazinātu citas sadursmes iespējamību. Minimālais kadra izmērs: CSMA/CD ir nepieciešams minimālais kadra izmērs, lai nodrošinātu, ka visām ierīcēm ir pietiekami daudz laika, lai noteiktu sadursmi pirms pārraides beigām. Ja kadrs ir pārāk īss, ierīce var neatklāt sadursmi un turpināt pārraidi, izraisot datu bojājumus tīklā.

CSMA/CD priekšrocības:

Vienkāršs un plaši izmantots: CSMA/CD ir plaši izmantots Ethernet tīklu protokols, un tā vienkāršība ļauj to viegli ieviest un lietot.
Godīgums: CSMA/CD tīklā visām ierīcēm ir vienāda pieeja pārraides medijam, kas nodrošina datu pārraides godīgumu.
Efektivitāte: CSMA/CD ļauj efektīvi izmantot pārraides vidi, novēršot nevajadzīgas sadursmes un samazinot tīkla pārslodzes.

CSMA/CD trūkumi:

Ierobežota mērogojamība: CSMA/CD ir mērogojamības ierobežojumi, un tas var nebūt piemērots lieliem tīkliem ar lielu ierīču skaitu.
Neaizsargātība pret sadursmēm: Lai gan CSMA/CD var noteikt sadursmes, tas nevar novērst to rašanos. Sadursmes var izraisīt datu bojājumus, atkārtotas pārraides aizkavi un samazināt tīkla veiktspēju.
Neefektīva joslas platuma izmantošana: CSMA/CD izmanto nejaušu atkāpšanās algoritmu, kas var izraisīt neefektīvu tīkla joslas platuma izmantošanu, ja ierīce pastāvīgi piedzīvo sadursmes.
Jutība pret drošības uzbrukumiem: CSMA/CD nenodrošina nekādus drošības līdzekļus, un protokols ir neaizsargāts pret drošības uzbrukumiem, piemēram, pakešu smirdēšanu un viltošanu.

Lasīt tālāk – CSMA/CD efektivitāte