CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection) és un mètode de control d'accés a mitjans que s'utilitzava àmpliament a les primeres tecnologies Ethernet/LAN quan solia compartir-se una topologia de bus i cada node (ordinadors) estava connectat mitjançant cables coaxials. Ara a Days Ethernet és dúplex complet i la topologia és estrella (connectada mitjançant commutador o encaminador) o punt a punt (connexió directa). Per tant, CSMA/CD no s'utilitza, però encara són compatibles.

Penseu en un escenari en què hi ha 'n' estacions en un enllaç i totes estan esperant per transferir dades a través d'aquest canal. En aquest cas, totes les estacions 'n' voldrien accedir a l'enllaç/canal per transferir les seves pròpies dades. El problema sorgeix quan més d'una estació transmet les dades en aquest moment. En aquest cas, hi haurà col·lisions en les dades de diferents estacions.

CSMA/CD és una d'aquestes tècniques on diferents estacions que segueixen aquest protocol acorden alguns termes i mesures de detecció de col·lisions per a una transmissió eficaç. Aquest protocol decideix quina estació transmetrà quan les dades arribin a la destinació sense corrupció.

Com funciona CSMA/CD?

Pas 1: comproveu si el remitent està preparat per transmetre paquets de dades. Pas 2: comproveu si l'enllaç de transmissió està inactiu.
El remitent ha de seguir comprovant si l'enllaç/el mitjà de transmissió està inactiu. Per a això, detecta contínuament les transmissions d'altres nodes. El remitent envia dades simulades a l'enllaç. Si no rep cap senyal de col·lisió, vol dir que l'enllaç està inactiu en aquest moment. Si detecta que el transportista està lliure i no hi ha col·lisions, envia les dades. En cas contrari, s'absté d'enviar dades. Pas 3: transmetre les dades i comprovar si hi ha col·lisions.
El remitent transmet les seves dades a l'enllaç. CSMA/CD no utilitza un sistema de 'reconeixement'. Comprova les transmissions reeixides i no reeixides mitjançant senyals de col·lisió. Durant la transmissió, si el node rep un senyal de col·lisió, la transmissió s'atura. Aleshores, l'estació transmet un senyal d'embús a l'enllaç i espera intervals de temps aleatoris abans de tornar a enviar la trama. Després d'un temps aleatori, torna a intentar transferir les dades i repeteix el procés anterior. Pas 4: si no s'ha detectat cap col·lisió durant la propagació, l'emissor completa la seva transmissió de trama i reinicia els comptadors.

Com sap una estació si les seves dades xoquen?

Considereu la situació anterior. Dues estacions, A i B.
Temps de propagació: Tp = 1 h (el senyal triga 1 h a passar d'A a B)

At time t=0, A transmits its data. t= 30 mins : Collision occurs.>

Després de la col·lisió, es genera un senyal de col·lisió i s'envia a A i B per informar les estacions sobre la col·lisió. Com que la col·lisió es va produir a mig camí, el senyal de col·lisió també triga 30 minuts a arribar a A & B.

Therefore, t=1 hr: A & B receive collision signals.>

Aquest senyal de col·lisió el reben totes les estacions d'aquest enllaç. Llavors,

Com assegurar-nos que són les dades de la nostra estació les que han xocat?
Per a això, Temps de transmissió (Tt)> Temps de propagació (Tp) [Límit aproximat]
Això és perquè volem que abans de transmetre l'últim bit de les nostres dades des de la nostra estació, almenys hauríem d'assegurar-nos que alguns dels bits ja han arribat al seu destí. Això garanteix que l'enllaç no estigui ocupat i que no es produeixin col·lisions.
Però, a dalt hi ha un límit fluix. No hem trigat el temps que ha trigat el senyal de col·lisió a tornar cap a nosaltres. Per a això, considereu el pitjor dels casos.

Considereu de nou el sistema anterior.

At time t=0, A transmits its data. t= 59:59 mins : Collision occurs>

Aquesta col·lisió es produeix just abans que les dades arribin a B. Ara el senyal de col·lisió triga de nou 59:59 minuts a arribar a A. Per tant, A rep la informació de la col·lisió aproximadament després de 2 hores, és a dir, després de 2 * Tp.

Hence, to ensure tighter bound, to detect the collision completely, Tt>>= 2 * Ciutat>>> 
Aquest és el temps màxim de col·lisió que pot trigar un sistema a detectar si la col·lisió va ser de les seves pròpies dades.
 
  Quina ha de ser la longitud mínima del paquet a transmetre?  
 = 2 * Tp * Ample de banda de l'enllaç>

El farciment ajuda en els casos en què no tenim paquets tan llargs. Podem afegir caràcters addicionals al final de les nostres dades per satisfer la condició anterior.

La detecció de col·lisions a CSMA/CD inclou les característiques següents:

Sensació del portador: abans de transmetre dades, un dispositiu escolta la xarxa per comprovar si el mitjà de transmissió és lliure. Si el mitjà està ocupat, el dispositiu espera fins que quedi lliure abans de transmetre dades. Accés múltiple: en una xarxa CSMA/CD, diversos dispositius comparteixen el mateix mitjà de transmissió. Cada dispositiu té igual accés al mitjà i qualsevol dispositiu pot transmetre dades quan el mitjà és lliure. Detecció de col·lisions: si dos o més dispositius transmeten dades simultàniament, es produeix una col·lisió. Quan un dispositiu detecta una col·lisió, immediatament deixa de transmetre i envia un senyal d'embús per informar tots els altres dispositius de la xarxa de la col·lisió. Aleshores, els dispositius esperen un temps aleatori abans de tornar a intentar transmetre, per reduir les possibilitats d'una altra col·lisió. Algorisme de retrocés: a CSMA/CD, s'utilitza un algorisme de retrocés per determinar quan un dispositiu pot retransmetre dades després d'una col·lisió. L'algorisme utilitza un retard aleatori abans que un dispositiu retransmeti dades, per reduir la probabilitat que es produeixi una altra col·lisió. Mida de fotograma mínima: CSMA/CD requereix una mida de fotograma mínima per garantir que tots els dispositius tinguin temps suficient per detectar una col·lisió abans que finalitzi la transmissió. Si una trama és massa curta, és possible que un dispositiu no detecti una col·lisió i continuï transmetent, provocant la corrupció de dades a la xarxa.

Avantatges de CSMA/CD:

Senzill i àmpliament utilitzat: CSMA/CD és un protocol molt utilitzat per a xarxes Ethernet, i la seva senzillesa fa que sigui fàcil d'implementar i utilitzar.
Justícia: En una xarxa CSMA/CD, tots els dispositius tenen accés igual al mitjà de transmissió, cosa que garanteix l'equitat en la transmissió de dades.
Eficiència: CSMA/CD permet un ús eficient del mitjà de transmissió evitant col·lisions innecessàries i reduint la congestió de la xarxa.

Desavantatges de CSMA/CD:

Escalabilitat limitada: CSMA/CD té limitacions en termes d'escalabilitat i pot ser que no sigui adequat per a xarxes grans amb un gran nombre de dispositius.
Vulnerabilitat a les col·lisions: Tot i que CSMA/CD pot detectar col·lisions, no pot evitar que es produeixin. Les col·lisions poden provocar la corrupció de dades, retards en la retransmissió i un rendiment reduït de la xarxa.
Ús ineficient de l'ample de banda: CSMA/CD utilitza un algorisme de retrocés aleatori que pot provocar un ús ineficient de l'ample de banda de la xarxa si un dispositiu experimenta col·lisions contínuament.
Susceptibilitat als atacs de seguretat: CSMA/CD no ofereix cap funció de seguretat i el protocol és vulnerable a atacs de seguretat com ara l'olor de paquets i la falsificació.

Llegiu a continuació - Eficiència de CSMA/CD