CSMA/CD和CSMA/CA

本教程详细解释了CSMA/CD和CSMA/CA。了解什么是CSMA/CD和CSMA/CA，它们是如何工作的，以及为什么它们在计算机网络中使用。

什么是CSMA/CD和CSMA/CA？

CSMA/CD和CSMA/CA是管理设备如何将数据传输到网络的媒体访问方法。CSMA/CD代表载波感应多址/碰撞检测。CSMA/CA代表运营商感知多址/避免碰撞。

这两种方法都用于单个碰撞域。单个碰撞域是一组共享碰撞的设备。由于所有设备共享碰撞，因此它们使用一种方法来避免和消除碰撞。根据网络中使用的媒体类型，这种方法被称为CSMA/CD或CSMA/CA。

如果网络使用有线媒体，则此方法称为CSMA/CD。如果网络使用无线介质，则此方法称为CSMA/CA。

CSMA/CD的工作原理

在单个碰撞域中，一次只能发送一个帧。然而，所有NIC都可以同时收听电线上的框架。在NIC将框架放在电线上之前，它首先感应电线，以确保电线上目前没有其他框架。如果是铜线，NIC可以通过检查电线上的电压水平来检测框架。如果是光纤线，NIC可以通过检查电线上的光频率来检测框架。这个过程被称为载人意义。

如果NIC检测到电线上的帧，它会等到帧被传输。NIC只有在检测到电线上没有帧时才会传输帧。有时，两个或多个NIC可能会意外地同时检测到没有帧。例如，两个NIC想要传输帧，而电线上没有框架。由于电线上没有框架，两个NIC都同时将框架放在电线上。这个过程被称为多次访问。

如果两个或多个NIC同时感应到电线，没有看到框架，并且每个NIC都将其框架放在电线上，则会发生碰撞。在这种情况下，铜线的电压水平和光纤线上的光频率会变得混乱。例如，如果两个NIC在电线的电气部分施加相同的电压，电压水平将与只有一个设备不同。两个原始帧变得无法辨认。这个过程被称为碰撞检测。

让我们举一个简单的例子。单个碰撞域中有四台PC。PC-1将数据发送到PC-3。与此同时，PC-2还将数据发送到PC-3。由于PC-1和PC-3同时将框架放在电线上，因此会发生碰撞。

下图显示了这个过程。

如果NIC看到其传输帧的碰撞，他们必须重新发送帧。在这种情况下，碰撞发生时传输帧的每个NIC都会创建一个特殊的信号，称为电线上的堵塞信号。然后，它等待一小段随机时间，并再次感应电线。如果电线上目前没有帧，NIC将重新传输其原始帧。NIC等待的时间以微秒为单位，这是人类无法检测到的延迟。同样，NIC等待的时间也是随机的，以帮助确保当这些NIC重新传输其帧时不会再发生碰撞。您放置在以太网段上的设备越多，您就越有可能遇到碰撞。如果您在细分市场放置太多设备，将发生太多的碰撞，严重影响您的吞吐量。因此，您需要监控每个网络段的碰撞次数。你经历的碰撞越多，你得到的吞吐量就越少。

要点

• 这种机制仅用于单个碰撞域。
• 所有设备都具有同等优先级。
• 在这个过程中，一次只能发送一台设备的数据。
• 在设备发送数据之前，它将首先感应电线，以确保目前没有其他设备在发送数据。如果另一台设备当前正在使用媒体，则必须等到传输结束。如果目前没有设备使用电线，它可以发送数据。
• 如果两个或多个设备同时感应到电线，并且看不到其中的数据，他们可以同时将数据放在电线上。
• 在这种情况下，会发生碰撞。
• 当发生碰撞时，电线会产生特殊的堵塞信号。
• 果酱信号有等待时间。
• 所有设备都必须等到堵塞信号时间结束。
• 一旦结束，设备可以再次感应到电线。
• 如果设备的数据在碰撞中丢失，设备将再次发送相同的数据。

CSMA/CA

无线局域网使用一种称为运营商感应、多次访问/避免碰撞（CSMA/CA）的机制。与以太网不同，无法检测到无线介质中的碰撞。在无线局域网中，设备无法同时发送或接收数据。它只能做其中之一。因此，它无法检测到碰撞。为了避免碰撞，设备将使用随时可发送（RTS）和清除到发送（CTS）信号。当设备准备传输时，它首先感应到电流信号的电波。如果没有，它会生成RTS信号，指示数据即将发送。然后，它通过发送CTS信号发送数据并完成，这表明现在可以传输另一台无线设备。