In diesem Artikel werden wir sehen, wie CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) funktioniert und warum wir es brauchten. Ich habe “brauchten” geschrieben, weil wir den Hub, welcher eine passiv-Netzwerkkomponente ist und auf der CSMA / CD-Methode basierte, nicht mehr benötigen. Heutzutage benutzen 99.9% der Welt einen Switch. Ein Switch benötigt keine CSMA / CD-Methode, weil er einen eigenen Prozess hat, den der Hub nicht hat. Aber um diese Methode des Hubs zu erlernen, werden wir es uns animiert anschauen.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collesion Detection)
Das ursprüngliche Ethernet entspricht einer Bus-Topologie an der mehrere Stationen angeschlossen sind (Multiple Access). Alle Stationen können die Signale auf dem Bus lesen, dürfen aber währenddessen nicht senden. Durch das CSMA/CD-Verfahren bestimmt, welche Station senden darf. Das Prinzip lautet “Listen-before-Talk” (Hör zu, bevor du verschickst).
Alle Stationen hören ständig das Kabel ab (Carrier Sense). Sie können zwischen einem freien und einem besetzten Kabel unterscheiden. Bei einem freien Kabel darf eine Station Pakete senden. Bevor eine Station Pakete sendet, prüft sie, ob der Bus frei ist. Wenn dies der Fall ist, beginnt die Station zu senden. Das bedeutet, sie legt das Datensignal auf den Bus(Übertragungsmedium, in diesen Fall das Kabel).
Während der Signalübertragung kontrolliert die Station, ob das Signal, welches die Station gesendet hat, mit dem Signal auf dem Bus übereinstimmt. Wenn das gesendete Signal nicht mit dem abgehörten Signal übereinstimmt, heisst es, dass eine andere Station gleichzeitig Pakete gesendet hat. Beide Signale überlagern sich. Diesen Fall auf dem Übertragungsmedium(Kabel) bezeichnet man als Kollision. Durch ständiges Prüfen des Zustands auf der Leitung kann diese Kollision erkannt werden (Collision Detection).
Wenn eine Kollision erkannt wurde, wird die Übertragung abgebrochen. Der Sender, der das Störsignal zuerst entdeckt hat, sendet ein zufällige JAM Signal, damit alle anderen Stationen wissen, dass das Netzwerk blockiert ist. Nach der zufälligen Wartezeit(letzte zwei Stelle vom aktuellen Zeit) wird wieder kontrolliert, ob der Bus frei ist. Wenn der Bus frei ist, sendet die Station erneut. Der Vorgang wird so oft wiederholt, bis die Daten ohne Kollision übertragen wurden. Sie fragen sich jetzt was passiert, wenn beide Station immer die gleiche zufällige Wartezeit haben? Dies wird theoretisch nicht der Fall sein. Nachdem CSMA/CD 16 Mal wiederholt wurde, werden beide Pakete weggeworfen.
Quelle:elektronik-kompendium.de