csma cd
CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision detection) est un protocole de contrôle d'accès au support (MAC) utilisé dans le réseau local:
Il utilise la technologie Ethernet précoce pour surmonter les collisions lorsqu'elles se produisent.
Cette méthode organise correctement la transmission des données en régulant la communication dans un réseau avec un support de transmission partagé.
Ce tutoriel vous donnera une compréhension complète du protocole d'accès multiple Carrier Sense.
Ce que vous apprendrez:
Accès multiple Carrier Sense avec détection de collision
CSMA / CD, un protocole de processus MAC, détecte d'abord toute transmission provenant des autres stations du canal et ne commence à transmettre que lorsque le canal est libre de transmettre.
Dès qu'une station détecte une collision, elle arrête la transmission et envoie un signal de brouillage. Il attend ensuite pendant un certain temps avant de retransmettre.
Comprenons la signification de chaque composant de CSMA / CD.
- CS - Il signifie Carrier Sensing. Cela implique qu'avant d'envoyer des données, une station détecte d'abord le transporteur. Si la porteuse est trouvée libre, alors la station transmet des données sinon elle s'abstient.
- MA - Signifie un accès multiple, c'est-à-dire s'il y a un canal, alors de nombreuses stations essaient d'y accéder.
- CD - Signifie Détection de Collision. Il guide également pour procéder en cas de collision de paquets de données.
Qu'est-ce que CSMA / CD
La procédure CSMA / CD peut être comprise comme une discussion de groupe, où si les participants parlent tous en même temps, cela sera très déroutant et la communication n'aura pas lieu.
Au lieu de cela, pour une bonne communication, il est nécessaire que les participants parlent les uns après les autres afin que nous puissions comprendre clairement la contribution de chaque participant à la discussion.
Une fois qu'un participant a fini de parler, nous devrions attendre un certain temps pour voir si un autre participant parle ou non. On ne devrait commencer à parler que lorsqu'aucun autre participant n'a parlé. Si un autre participant parle également en même temps, alors nous devrions nous arrêter, attendre et réessayer après un certain temps.
Le processus de CSMA / CD est similaire, où la transmission de paquets de données n'est effectuée que lorsque le support de transmission de données est libre. Lorsque plusieurs périphériques réseau essaient de partager un canal de données simultanément, il rencontre un collision de données .
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Le support est surveillé en permanence pour détecter toute collision de données. Lorsque le support est détecté comme libre, la station doit attendre un certain temps avant d'envoyer le paquet de données pour éviter tout risque de collision de données.
Lorsqu'aucune autre station ne tente d'envoyer les données et qu'aucune collision de données n'est détectée, la transmission des données est considérée comme réussie.
Algorithme
Les étapes de l'algorithme comprennent:
- Premièrement, la station qui souhaite transmettre les données détecte la porteuse pour savoir si elle est occupée ou inactive. Si une porteuse est trouvée inactive, la transmission est effectuée.
- La station de transmission détecte une collision, le cas échéant, en utilisant la condition: Tt> = 2 * Tp où Tt est le délai de transmission et Tp est le délai de propagation.
- La station libère le signal de brouillage dès qu'elle détecte une collision.
- Après la collision, la station émettrice cesse d’émettre et attend pendant un certain temps aléatoire appelé « temps d'arrêt ». Passé ce délai, la station retransmet à nouveau.
Organigramme CSMA / CD
[image la source ]
Comment fonctionne CSMA / CD
Pour comprendre le fonctionnement de CSMA / CD, considérons le scénario suivant.
- Supposons qu'il y ait deux stations A et B. Si la station A veut envoyer des données à la station B, elle doit d'abord détecter la porteuse. Les données ne sont envoyées que si le transporteur est libre.
- Mais en se tenant à un moment donné, il ne peut pas détecter l'ensemble du porteur, il ne peut que sentir le point de contact. Selon le protocole, n'importe quelle station peut envoyer des données à tout moment, mais la seule condition est de détecter d'abord la porteuse comme si elle était inactive ou occupée.
- Dans le cas où A et B commencent ensemble à transmettre leurs données, il est fort possible que les données des deux stations entrent en collision. Ainsi, les deux stations recevront des données de collision inexactes.
Alors, la question qui se pose ici est la suivante: comment les stations sauront-elles que leurs données sont entrées en collision?
La réponse à cette question est que si le signal colloïdal revient pendant le processus de transmission, cela indique que la collision s'est produite.
Pour cela, les stations doivent continuer à émettre. Ce n'est qu'alors qu'ils peuvent être sûrs que ce sont leurs propres données qui ont été heurtées / corrompues.
Si dans le cas, le paquet est suffisamment grand, ce qui signifie qu'au moment où le signal de collision revient à la station émettrice, la station transmet toujours la partie gauche des données. Ensuite, il peut reconnaître que ses propres données ont été perdues lors de la collision.
Comprendre la détection de collision
Afin de détecter une collision, il est important que la station continue à transmettre les données jusqu'à ce que la station émettrice récupère le signal de collision le cas échéant.
Prenons un exemple où les premiers bits transmis par la station sont impliqués dans la collision. Considérons que nous avons quatre stations A, B, C et D. Laissez le délai de propagation de la station A à la station D être de 1 heure, c'est-à-dire que si le bit du paquet de données commence à se déplacer à 10 heures du matin, il atteindra D à 11 heures.
- À 10 heures, les deux stations, A et D, détectent que la porteuse est libre et commencent leur transmission.
- Si le délai de propagation total est de 1 heure, après une demi-heure, les deux premiers bits de la station atteindront la moitié et connaîtront bientôt une collision.
- Donc, exactement à 10h30, il y aura une collision qui produira des signaux de collision.
- À 11 heures du matin, les signaux de collision atteindront les stations A et D, c'est-à-dire qu'après une heure exactement, les stations recevront le signal de collision.
Par conséquent, pour que les stations respectives détectent que ce sont leurs propres données qui sont entrées en collision, le temps de transmission pour les deux stations doit être supérieur à leur temps de propagation. c'est-à-dire Tt> Tp
Où Tt est le temps de transmission et Tp est le temps de propagation.
Voyons maintenant la pire des situations.
- La station A a commencé la transmission à 10 h 00 et est sur le point d'atteindre la station D à 10 h 59 min 59 s.
- A ce moment, la station D a commencé sa transmission après avoir détecté la porteuse comme libre.
- Donc, ici, le premier bit de paquet de données envoyé depuis la station D fera face à une collision avec le paquet de données de la station A.
- Après la collision, le porteur commence à envoyer un signal colloïdal.
- La station A recevra le signal de collision après 1 heure.
C'est la condition pour détecter une collision dans le pire des cas où si une station veut détecter une collision, elle doit continuer à transmettre les données jusqu'à 2Tp, c'est-à-dire Tt> 2 * Tp.
Maintenant, la question suivante est de savoir si la station doit transmettre les données pendant au moins 2 * Tp de temps, alors combien de données la station devrait-elle avoir pour pouvoir transmettre pendant cette durée?
Ainsi, pour détecter une collision, la taille minimale du paquet doit être de 2 * Tp * B.
Le diagramme ci-dessous explique la collision des premiers bits dans CSMA / CD:
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[image la source ]
Les stations A, B, C, D sont connectées via un câble Ethernet. N'importe quelle station peut envoyer son paquet de données pour transmission après avoir détecté le signal comme inactif. Ici, les paquets de données sont envoyés en bits qui prennent du temps à voyager. Pour cette raison, il y a des chances de collision.
Dans le diagramme ci-dessus, à l'instant t1, la station A commence à transmettre le premier bit de données après avoir détecté la porteuse comme libre. Au temps t2, la station C détecte également que la porteuse est libre et commence à transmettre les données. A t3, la collision se produit entre les bits envoyés par les stations A et C.
Ainsi, le temps de transmission pour la station C devient t3-t2. Après la collision, le porteur renverra le signal colloïdal à la station A qui atteindra au temps t4. Cela signifie que lors de l'envoi des données, la collision peut également être détectée.
Après avoir vu les durées de temps pour les deux transmissions, reportez-vous à la figure ci-dessous pour une compréhension complète.
Efficacité de CSMA / CD
L'efficacité du CSMA / CD est meilleure que celle de l'ALOHA pur, mais certains points doivent être gardés à l'esprit lors de la mesure de l'efficacité du CSMA / CD.
Ceux-ci inclus:
- Si la distance augmente, alors l'efficacité du CSMA / CD diminue.
- Pour le réseau local (LAN), CSMA / CD fonctionne de manière optimale, mais pour les réseaux longue distance comme le WAN, il est déconseillé d’utiliser CSMA / CD.
- Si la longueur du paquet est plus grande, alors l'efficacité augmente mais là encore il y a une limitation. La limite maximale de la longueur des paquets est de 1500 octets.
Avantages et inconvénients de CSMA / CD
Avantages
- Les frais généraux sont moindres dans CSMA / CD.
- Dans la mesure du possible, il utilise toute la bande passante.
- Il détecte les collisions dans un laps de temps très court.
- Son efficacité est meilleure que le simple CSMA.
- Cela évite la plupart du temps tout type de transmission inutile.
Désavantages
- Ne convient pas aux réseaux à grande distance.
- La limitation de distance est de 2500 mètres. La collision ne peut pas être détectée après cette limite.
- L'attribution de priorités ne peut pas être effectuée à certains nœuds.
- Au fur et à mesure que des périphériques sont ajoutés, les performances perturbent de manière exponentielle.
Applications
CSMA / CD a été utilisé dans les variantes Ethernet de médias partagés (10BASE2, 10BASE5) et dans les premières versions d'Ethernet à paires torsadées qui utilisaient des concentrateurs de répéteurs.
Mais de nos jours, les réseaux Ethernet modernes sont construits avec des commutateurs et des connexions full-duplex afin que CSMA / CD ne soit plus utilisé.
Questions fréquemment posées
Q # 1) Pourquoi le CSMA / CD n'est-il pas utilisé sur un duplex intégral?
Répondre: En mode duplex intégral, la communication est possible dans les deux sens. Il y a donc moins ou en fait aucune chance de collision et donc aucun mécanisme comme CSMA / CD ne trouve son utilisation sur un full-duplex.
Q # 2) Le CSMA / CD est-il toujours utilisé?
Répondre: CSMA / CD n'est plus souvent utilisé car les commutateurs ont remplacé les concentrateurs et comme les commutateurs sont utilisés, aucune collision ne se produit.
Q # 3) Où est utilisé CSMA / CD?
Répondre: Il est essentiellement utilisé sur la technologie Ethernet semi-duplex pour les réseaux locaux.
Q # 4) Quelle est la différence entre CSMA / CD et ALOHA?
Répondre: La principale différence entre ALOHA et CSMA / CD est que ALOHA ne possède pas la fonction de détection de porteuse comme CSMA / CD.
CSMA / CD détecte si le canal est libre ou occupé avant de transmettre des données afin d'éviter une collision alors que ALOHA ne peut pas détecter avant de transmettre et ainsi plusieurs stations peuvent transmettre des données en même temps, conduisant ainsi à une collision.
Q # 5) Comment CSMA / CD détecte-t-il les collisions?
Répondre: CSMA / CD détecte les collisions en détectant d'abord les transmissions d'autres stations et commence à émettre lorsque la porteuse est inactive.
Q # 6) Quelle est la différence entre CSMA / CA et CSMA / CD?
Répondre: CSMA / CA est un protocole efficace avant la collision, tandis que le protocole CSMA / CD entre en vigueur après la collision. En outre, CSMA / CA est utilisé dans les réseaux sans fil, mais CSMA / CD fonctionne dans les réseaux câblés.
Q # 7) Quel est le but de CSMA / CD?
Répondre: Son objectif principal est de détecter les collisions et de voir si le canal est libre avant qu'une station ne commence la transmission. Il permet la transmission uniquement lorsque le réseau est libre. Dans le cas où le canal est occupé, il attend un laps de temps aléatoire avant de transmettre.
Q # 8) Les commutateurs utilisent-ils CSMA / CD?
Répondre: Les commutateurs n'utilisent plus le protocole CSMA / CD car ils fonctionnent en duplex intégral où aucune collision ne se produit.
Q # 9) Le wifi utilise-t-il CSMA / CD?
Répondre: Non, le wifi n'utilise pas CSMA / CD.
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Conclusion
Ainsi, à partir de l'explication ci-dessus, nous pouvons conclure que le protocole CSMA / CD a été mis en œuvre afin de minimiser les risques de collision lors de la transmission de données et d'améliorer les performances.
Si une station peut réellement détecter le support avant de l'utiliser, les risques de collision peuvent être réduits. Dans ce procédé, la station surveille d'abord le support et envoie ensuite une trame pour voir si la transmission a réussi.
Si le support est trouvé occupé, la station attend pendant une durée aléatoire et une fois que le support devient inactif, la station commence la transmission. Cependant, en cas de collision, la trame est à nouveau envoyée. C'est ainsi que CSMA / CD gère les collisions.
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