CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) je metóda riadenia prístupu k médiám, ktorá bola široko používaná v ranej ethernetovej technológii/LAN, keď bola zdieľaná zbernicová topológia a každý uzol (počítače) boli prepojené koaxiálnymi káblami. Teraz je Days Ethernet plne duplexný a topológia je buď hviezda (pripojená cez prepínač alebo smerovač) alebo bod-bod (priame pripojenie). Preto sa CSMA/CD nepoužíva, ale stále sú podporované.

Zvážte scenár, v ktorom je na linke „n“ staníc a všetky čakajú na prenos údajov cez tento kanál. V tomto prípade by všetky „n“ stanice chceli mať prístup k odkazu/kanálu, aby preniesli svoje vlastné údaje. Problém nastáva, keď dáta v danom momente prenáša viacero staníc. V tomto prípade dôjde ku kolíziám údajov z rôznych staníc.

CSMA/CD je jednou z takých techník, kde sa rôzne stanice, ktoré sa riadia týmto protokolom, dohodnú na určitých podmienkach a opatreniach na detekciu kolízií pre efektívny prenos. Tento protokol rozhoduje o tom, ktorá stanica bude kedy vysielať, aby sa dáta dostali do cieľa bez poškodenia.

Ako funguje CSMA/CD?

Krok 1: Skontrolujte, či je odosielateľ pripravený na prenos dátových paketov. Krok 2: Skontrolujte, či je prenosové spojenie nečinné.
Odosielateľ musí neustále kontrolovať, či je prenosové spojenie/médium nečinné. Na tento účel nepretržite sníma prenosy z iných uzlov. Odosielateľ odošle fiktívne údaje na odkaz. Ak neprijíma žiadny kolíziový signál, znamená to, že spojenie je momentálne nečinné. Ak vycíti, že dopravca je voľný a nedochádza ku kolíziám, odošle dáta. V opačnom prípade sa zdrží odosielania údajov. Krok 3: Preneste údaje a skontrolujte kolízie.
Odosielateľ odošle svoje údaje na odkaz. CSMA/CD nepoužíva systém „potvrdenia“. Kontroluje úspešné a neúspešné prenosy prostredníctvom kolíznych signálov. Ak počas prenosu uzol prijme signál o kolízii, prenos sa zastaví. Stanica potom vysiela signál rušenia na linku a čaká na náhodné časové intervaly, kým znova odošle rámec. Po určitom náhodnom čase sa znova pokúsi preniesť údaje a zopakuje vyššie uvedený proces. Krok 4: Ak sa pri šírení nezistila žiadna kolízia, odosielateľ dokončí prenos rámca a vynuluje počítadlá.

Ako stanica vie, že jej dáta kolidujú?

Zvážte vyššie uvedenú situáciu. Dve stanice, A a B.
Čas šírenia: Tp = 1 hodina (prechod signálu z A do B trvá 1 hodinu)

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

Keď dôjde ku kolízii, vygeneruje sa kolízny signál a odošle sa do A a B, aby informoval stanice o kolízii. Keďže ku kolízii došlo uprostred cesty, signál o zrážke trvá tiež 30 minút, kým sa dostane do A a B.

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

Tento kolízny signál prijímajú všetky stanice na tomto spojení. potom

Ako zabezpečiť, aby sa zrazili údaje našej stanice?
Na tento účel platí čas prenosu (Tt)> čas šírenia (Tp) [hrubá hranica]
Je to preto, lebo chceme, aby sme si pred odoslaním posledného bitu našich dát z našej stanice boli aspoň istí, že niektoré bity už dosiahli svoj cieľ. To zaisťuje, že linka nie je zaneprázdnená a nedôjde ku kolíziám.
Ale vyššie je voľná hranica. Netrvalo nám dlho, kým signál zrážky dorazil späť k nám. Zvážte preto najhorší možný scenár.

Zvážte znova vyššie uvedený systém.

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

Táto kolízia nastane tesne predtým, ako dáta dosiahnu B. Teraz signál o kolízii opäť trvá 59:59 minút, kým dosiahne A. Preto A dostane informáciu o kolízii približne po 2 hodinách, teda po 2 * Tp.

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

Toto je maximálny čas kolízie, ktorý môže systému trvať, kým zistí, či kolízia bola z jeho vlastných údajov.

Aká by mala byť minimálna dĺžka prenášaného paketu?

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 * Šírka pásma odkazu>

Padding pomáha v prípadoch, keď nemáme tak dlhé pakety. Aby sme splnili vyššie uvedenú podmienku, môžeme pridať ďalšie znaky na koniec našich údajov.

Detekcia kolízie v CSMA/CD zahŕňa nasledujúce funkcie:

Carrier sense: Pred prenosom dát zariadenie počúva sieť, aby skontrolovalo, či je prenosové médium voľné. Ak je médium zaneprázdnené, zariadenie pred prenosom údajov počká, kým sa neuvoľní. Viacnásobný prístup: V sieti CSMA/CD viaceré zariadenia zdieľajú rovnaké prenosové médium. Každé zariadenie má rovnaký prístup k médiu a akékoľvek zariadenie môže prenášať dáta, keď je médium voľné. Detekcia kolízie: Ak dve alebo viac zariadení prenášajú dáta súčasne, dôjde ku kolízii. Keď zariadenie zaznamená kolíziu, okamžite zastaví vysielanie a vyšle signál zasekávania, aby informovalo všetky ostatné zariadenia v sieti o kolízii. Zariadenia potom náhodne počkajú, kým sa znova pokúsia o prenos, aby sa znížila pravdepodobnosť ďalšej kolízie. Algoritmus backoff: V CSMA/CD sa algoritmus backoff používa na určenie, kedy môže zariadenie znova preniesť dáta po kolízii. Algoritmus používa náhodné oneskorenie predtým, ako zariadenie znova odošle údaje, aby sa znížila pravdepodobnosť výskytu ďalšej kolízie. Minimálna veľkosť snímky: CSMA/CD vyžaduje minimálnu veľkosť snímky, aby sa zabezpečilo, že všetky zariadenia budú mať dostatok času na zistenie kolízie pred ukončením prenosu. Ak je rámec príliš krátky, zariadenie nemusí zistiť kolíziu a pokračovať v prenose, čo vedie k poškodeniu údajov v sieti.

Výhody CSMA/CD:

Jednoduchý a široko používaný: CSMA/CD je široko používaný protokol pre siete Ethernet a jeho jednoduchosť uľahčuje implementáciu a používanie.
Spravodlivosť: V sieti CSMA/CD majú všetky zariadenia rovnaký prístup k prenosovému médiu, čo zabezpečuje férovosť pri prenose dát.
Účinnosť: CSMA/CD umožňuje efektívne využitie prenosového média tým, že predchádza zbytočným kolíziám a znižuje preťaženie siete.

Nevýhody CSMA/CD:

Obmedzená škálovateľnosť: CSMA/CD má obmedzenia z hľadiska škálovateľnosti a nemusí byť vhodné pre veľké siete s vysokým počtom zariadení.
Zraniteľnosť voči kolíziám: Hoci CSMA/CD dokáže detekovať kolízie, nedokáže zabrániť ich výskytu. Kolízie môžu viesť k poškodeniu údajov, oneskoreniu opakovaného prenosu a zníženiu výkonu siete.
Neefektívne využitie šírky pásma: CSMA/CD používa algoritmus náhodného stiahnutia, ktorý môže viesť k neefektívnemu využívaniu šírky pásma siete, ak zariadenie neustále zažíva kolízie.
Náchylnosť na bezpečnostné útoky: CSMA/CD neposkytuje žiadne bezpečnostné funkcie a protokol je zraniteľný voči bezpečnostným útokom, ako je sniffovanie paketov a spoofing.

Čítať ďalej – Efektivita CSMA/CD