載波偵聽/沖突檢測（CSMA/CD）探析

陳玲娟

摘要：載波監聽多路訪問CSMA是一種搶占型的半雙工介質訪問控制協議，采用分布式控制方法，其工作在OSI參考模型的數據鏈路層的介質訪問控制子層，被廣泛應用在控制計算機對媒體訪問權上面。載波偵聽CS指任何連接到介質的設備在欲發送幀前，必須對介質進行偵聽，當確認其空閑時，才可以發送。本文對載波偵聽/沖突檢測 （CSMA/CD）進行一個分析。

關鍵詞：載波偵聽多路訪問 設備 協議 訪問 分析

1 CSMA/CD概述

CSMA/CD：CSMA/CD表示Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。CSMA/CD即為載波偵聽多路訪問/沖突檢測機制，采用該機制的站點在發送數據時邊發邊檢測，一旦檢測到沖突，站點立即停止發送數據，有效地減少的沖突的發生，減低了誤碼率，提高了信道利用率。

我們也需要對幾個名詞進行了解：“多點接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上；“載波監聽”是指每一個站在發送數據之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發送數據，如果有，則暫時不要發送數據，以免發生碰撞；“碰撞檢測”就是計算機邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓大小。

正確使用以上策略可以在一定程度上減少沖突的發生，但無法徹底解決沖突問題。CSMA/CD控制方式的優點是：原理比較簡單，技術上易實現，網絡中各工作站處于平等地位，不需集中控制，不提供優先級控制。但在網絡負載增大時，發送時間增長，發送效率急劇下降。

2 CSMA/CD即載波監聽多路訪問/沖突檢測方法

我們知道，在以太網中，傳輸介質被所有的節點所共享。

所有節點要求傳輸介質提供有序、高效的傳輸服務，而這也正是以太網的介質訪問控制協議要解決的問題，下面我們對此展開一個分析

2.1 CSMA控制規程的特征

①簡單。

②具有廣播功能。

③平均帶寬：f=F/n。

④絕對平等，無優先級。

⑤低負荷高效，高負荷低效。

⑥延時時間不可預測。

⑦傳輸速率與傳輸距離為一定值。

2.2 載波偵聽多路訪問/沖突檢測方案

要求設備在發送幀的同時要對信道進行偵聽，以確定是否發生沖突，若在發送數據過程中檢測到沖突，則進行如下沖突處理操作：

①發送特殊阻塞信息并立即停止發送數據：特殊阻塞信息是連續幾個字節的全1信號，此舉意在強化沖突，以使得其它設備能盡快檢測到沖突發生。

②在固定時間（一開始是1 contention period times）內等待隨機的時間，再次發送。

③若依舊碰撞，則采用截斷二進制指數避退算法進行發送。即十次之內停止前一次“固定時間”的兩倍時間內隨機再發送，十次后則停止前一次“固定時間”內隨機再發送。嘗試16次之后仍然失敗則放棄傳送。

此方案應用于以太網（DIX Ethernet V2）標準，IEEE 802.3標準。

3 CSMA/CD沖突檢測原理

CSMA/CD是標準以太網、快速以太網和千兆以太網中統一采用的介質爭用處理協議（但在萬兆以太網中，由于采用的是全雙工通信，所以不再采用這一協議）。之所以稱之為“載波偵聽”（“載波”就是承載信號的電磁波），而不是稱之為“介質偵聽”，那是因為如果介質上正在有載波存在，則證明介質處于忙的狀態（因為信號或者數據不是直接傳輸的，而是通過電磁載波進行的）；如果沒有載波存在，則介質是空閑狀態。也就是通過載波的檢測，可以得知介質的狀態，而不能直接來偵聽介質本身得出其空閑狀態。

CSMA/CD的工作原理可以用以下幾句話來概括：先聽后說，邊聽邊說。一旦沖突，立即停說。等待時機，然后再說。這里的“聽”即監聽、檢測之意；“說”即發送數據之意。CSMA/CD控制方式的優點是：原理比較簡單，技術上易實現，網絡中各工作站處于平等地位，不需集中控制，不提供優先級控制。但在網絡負載增大時，發送時間增長，發送效率急劇下降

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