CSMA/CD 协议详解

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我是靠谱客的博主无私大树，最近开发中收集的这篇文章主要介绍CSMA/CD 协议详解，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

数据链路层的三个基本问题：封装成帧、差错检错、透明传输，不管是PPP协议还是CSMA/CD协议，只要是数据链路层上的协议都要解决这三个基本问题。

一、名字由来

CSMA/CD协议，其英文全称是：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 翻译成中文是：载波监听，多点接入，碰撞检测。

既然该协议工作在数据链路层的广播信道，那就和广播信道的特点有关系。接下来介绍一下广播信道

二、广播信道

什么是广播信道？就是一对多的通信，局域网使用的就是广播信道。广播信道上的共享资源划分有两种形式，静态划分和动态划分。静态划分就牵扯到频分复用，码分复用，波分复用，时分复用等技术，但这种划分方式代价很高，不适合于局域网。动态划分：又叫动态媒体接入控制（多点接入），实现该方法有两种：1）随机接入。由于用户可能随时发送信息，如果两个用户同时发送信息，那就会造成严重的是真现象，发生这个现象我们叫“碰撞”，所以必须有解决碰撞的网络协议。2）：受控接入，用户不能随机发送信息而是必须服从一个控制。

CSMA/CD协议是广播信道中的动态划分方式中的随机接入方法，所以CSMA/C协议中的“多点接入”和“碰撞检测”由此而来。

三、协议具体内容

1）为了通信上的简单，以太网用了以下两种措施

（1）用灵活的无连接工作方式。即：主机A在发送数据前，没有先建立连接在发送，对发送的数据帧不进行编号，也不要求端方发回确认。这么做虽然简单，但会出现差错帧，可是这个不是数据链路层需要完成的功能它只负责将IP数据报封装成帧进行发送就OK了。

（2）采用曼彻斯特编码。

有了这两点，所以CSMA/CD协议中的载波监听、多点接入、碰撞检测就诞生了。

2）载波监听

发送数据帧时发现有冲突，就立刻停止发送帧，并向总线上发送一串阻塞数据帧通知总线上各点已有冲突发生，以提高总线的利用率。

3）多点接入

该特点说明通信线路是一个总线型通路。

注：如果检查出来了帧有错，则是否重传由高层协议来确定，而数据链路层只是把它当成一个新的帧来传输，仅此而已。

4）碰撞检测

该特点只保证在发送帧的时候不会出错就OK了，如果帧发出成功，该帧再次出错，则不归数据链路层控制，应由更高层的协议来控制。由于信息在信道传播上有传播时延，1KM的电缆传输时延大概时5us，所以在A站点向B站点发送数据时会有延迟。当数据帧在5us中传输时，B站点检测到信道空闲，于是B站点也开始发送数据。A、B两个站点发送的数据就会碰撞从而发生强烈的失真现象。如果不加以控制则该帧就会丢失，就不满足在发送帧的时候不会出错。所以要有碰撞检测。

注：可靠传输：指发送端发送什么，接收端就接受什么。

数据链路层仅仅用CRC循环冗余检验技术，只能是非常接近于1的认为传输没有差错。

传输差错可以分为两大类，一类是比特差错，即0变成1，1变成0；另一类是出现了帧缺失，帧重复，帧乱序，这类出错更为复杂。