CSMA/CD解釋與理解

1. CSMA/CD含義

CSMA/CD即載波監聽多點接入/碰撞檢測，此協議是使用在總線型網絡中的，不一樣計算機是經過多點接入的方式鏈接在一塊兒。協議的重點在於監聽和碰撞檢測。

2. 爲何要監聽和碰撞檢測

當初學習的時候，對於爲何要監聽空閒和檢測碰撞一直很疑惑，其實緣由很簡單，對於總線型網絡來講，若是有多個主機同時發送信號，那麼是很難從中分辨出信息的。舉個栗子就是一堆不一樣頻率相位的正弦混合在一塊兒，讓你從波形圖中畫出某條正弦曲線，是否是感受很是的困難？爲了不在網絡中遇到這個問題，因此採用載波監聽和碰撞檢測的方法。

3.載波監聽用處

載波監聽其實就是檢測信道是否是爲空，若是是，那麼就能夠發送本身的信息了。若是信道正忙，那麼只能等到信道空閒，才能發送本身的信息。那麼，是否是隻要空閒發送本身的信息就永遠不會出錯呢？固然不是，咱們聯繫生活中的一個栗子就能知道，當開會討論的時候，若是一片安靜，那麼以後就可能會有兩個或者多我的同時開始說話發言。信道上也是如此，甚至更加明顯。由於載波監聽只能是在本身的位置監聽，而從別的主機發送過來的信號須要時間。這就不可避免的會出現主機B明明發送了信息，可是主機A沒有發現，也發送一個信息出來，這樣便會發生碰撞，致使數據信號失真。

4.碰撞檢測用處

碰撞檢測就是爲了解決上面說的同時發送，或者說在很短期（B發送信號還沒有到達A）內同時發送引起的碰撞問題。碰撞檢測即適配器在發送數據的過程當中也要檢測信道信號，若發現信號電壓變化幅度增大超過某個閾值，則認爲發生碰撞。

5.截斷二進制指數退避

發送了碰撞怎麼辦？固然是中止發送，找個合適的時間再發送。那麼怎麼尋找一個合適的時間呢？那就要用到截斷二進制指數退避，這個名字聽起來很高端大氣，其實很簡單。首先咱們明確一個概念，叫作爭用期。什麼叫爭用期，就是在這個發送信息後的這段時間內可能發生碰撞，可是過了這個爭用期，那麼就必定不會發生碰撞。咱們把爭用期定義爲兩倍的端到端傳播時延，以下圖，δ足夠小的時候，A要通過2τ的時間才能發現碰撞。

退避算法：
1.從[0，1，2， ...，（2^k-1）]中隨機選一個數，記爲r。重傳應在r倍爭用期以後進行。k的取值爲Min[重傳次數，10]，即k小於10時爲重傳次數，最大不超過10 。
2.若重傳超過16次仍是不成功，則說明信道中數據過多，放棄重傳，向高層報告。

6.最短幀長

那麼，經歷了上面的一系列操做，咱們是否是能夠保證信道中不會存在衝突了呢？答案是，不能。咱們要注意到咱們的碰撞檢測和監聽都是在本機的位置上進行的，不可以跑到別的信道位置上進行。那麼這樣就存在了一個問題，那就是要發送的信息太短，致使碰撞檢測在發送該信息的時候沒有檢測到碰撞，可是在發送出去以後，這個信息與其餘的信息碰撞。就好像你寄東西，寄出去的時候仍是好好的，等送到別人手裏變得一塌糊塗，這就是在寄的過程當中發生了衝突。解決辦法很簡單，就是增長信息長度。以太網規定最短幀長爲64字節，對於10Mbit/s以太網，發送64字節（512bit）數據須要51.2us，也就是上面的爭用期。這樣若是發生碰撞，那麼必定能在本身這邊檢測出來，由於本身的信號和別人發送的信號混在一塊兒，致使信號電壓變化超過閾值。若是發送完了，那麼本身是不知道本身發送的東西在路上有沒有出現意外，這個就只有接收方纔能知道，會把這個丟棄，可是本身不會再次發送，這就致使數據的丟失。而且因爲發現衝突就會中止發送，因此能夠認爲，凡是長度小於64字節的幀都是因爲衝突而中止發送無效幀。

7.強化碰撞

在發送數據的時候發生衝突，除了中止發送用戶數據，還要繼續發送32bit或者48bit的干擾信號，目的就是爲了讓全部用戶都知道如今發生了衝突。