10.秋招复习简单整理之CSMA/CD协议

我们知道，总线上只要有一台计算机在发送数据，总线的传输资源就被占用。因此，在同一时间只能允许一台计算机发送数据，否则各计算机之间就会相互干扰，使得所发送的数据被破坏。因此，如何协调总线上各计算机的工作就是以太网要解决的一个重要问题。以太网采用最简单的随机接入，但又很好的协议来减少冲突产生的概率。

以太网采用的协调方法是CSMA/CD协议，意思是载波监听多点接入/碰撞检测。

CSMA/CD协议的要点：

1.多点接入，说明是一个总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在同一根总线上。协议的实质是载波监听和碰撞检测。

2.载波监听，即使用电子技术检测总线上有没有其他计算机在发送数据，其实总线上并没有什么载波，这里只不过借用一下这个名词，因此载波监听就是检测信道，这是个很重要的措施，不论是发送前，还是发送中，每个站都必须不停的检测信道。如果在发送前检测信道，是为了获得发送权，如果检测出已有其他站正在发送数据，则自己就暂时不许发送数据，必须要等到信道空闲了才能发送。在发送中检测信道，是为了及时发现其他站的发送和本站的碰撞，即碰撞检测。

3.碰撞检测，即边发送边监听，适配器边发送数据时边检测信道上的信号电压变化情况，以便判断自己在发送数据是有无其他站也在同时发送数据，当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压变化幅度将会增大（互相叠加），当适配器检测到信号电压变化幅度超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站点同时发送数据，表明产生了碰撞。所谓碰撞就是发生了冲突。因此，碰撞检测也称为冲突检测，这时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。因此，任何一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，避免继续进行无效的发送，白白浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。

使用CSMA/CD协议时，一个站不可能同时发送同时接收，因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信，即半双工通信。

以太网使用截断二进制指数退避算法来确定碰撞后重传的时机。

还有一种情况，适配器在发送数据时，帧太短了，在发送完才检测出碰撞，此时就很尴尬，因为数据已经发送完了将无法停止发送。所以以太网就规定了一个最短帧长64字节，即512bit。

以太网在发送数据时，如果在争用期（共发送了64字节）没有发生碰撞，那么后续发送的数据就一定不会产生冲突。换句话说，如果发生碰撞，就一定是在发送的前64字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节，因此凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧，只要收到了这种无效帧，则应当立即丢弃。如果要发送的数据非常少，那么必须加入一些填充字节，使帧长不小于64字节。