还不懂什么是 CSMA/CD 协议 ? 看这篇文章就够了

本文首先介绍以太网的特点，然后介绍 CSMA/CD 协议。

最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为总线上没有有源器件。

👨‍💻 就像下图一样：

🍓 我们首先要明确，以太网采用广播方式发送 数据：

由此我们可以看到，以太网上面实现的是广播的一对一通信。

🍉 不仅如此，以太网为了通信的方便，采取了两种重要措施：

下面我们分别来解释一下这两点体现在哪里。

1、采用无连接的工作方式 ：

不必先建立连接就可以直接发送数据。

🔥 以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。

当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。

❓ 你可能会有疑问，什么都不做那数据直接被丢弃了岂不是不完整了。

📌 其实并不是真的什么也不做，只是当出现问题的时候他会向高层汇报，说：喂你好！你给我的外卖被我丢了，请再发一份给我。

于是高层就是重新发一份完整的 帧 给以太网 😁 。

2、以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码

至于曼切斯特编码，您可以点击这里 曼切斯特编码 了解相关内容。

这里给出一张图片，带你快速回顾 👇 ：

曼彻斯特编码缺点是：它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。从图中也可以看出，原来的的 1 的位置对应了两个电波信号。

首先说一下这些字母啥意思：

CSMA/CD 含义：载波监听多点接入 / 碰撞检测 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。

下面逐字解析：

概念不好理解，我们举个例子。

👐 这就是 CSMA/CD 协议 的作用，协调各位的发言别冲突了。

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每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，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。

我觉得还是不好理解，不行，再举一个例子！

两辆车，相对而行，有约束如下：

相信大家已经才到结果了，这铁定会相撞！

❓ 那么发生碰撞之后呢？

下面是碰撞的实际模拟：

A需要单程传播时延的 2 倍的时间，才能检测到与 B 的发送产生了冲突。

在局域网的分析中，常把总线上的单程端到端传播时延记为 τ τ τ。

🔥 下面是图中的一些重要的时刻：

🚩 最先发送数据帧的 A 站，在发送数据帧后至多经过时间 2 τ 2τ 2τ 就可知道所发送的数据帧是否遭受了碰撞。这就是 δ → 0 δ→0 δ→0 的情况。因此以太网的端到端往返时间 2 τ 2τ 2τ 称为争用期（contention period），它是一个很重要的参数。争用期又称为碰撞窗口（collision window）。这是因为一个站在发送完数据后，只有通过争用期的考验，即经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。这时，就可以放心把这一帧数据顺利发送完毕 🏁 。

就好像一辆火车 🚆 一样，如果火车头没有和对面来的火车相撞的话，那么无论这个火车有多长他都能安全的通过，因为对面会不断的进行信道检测，检测到有火车他是不会发车的。

下面介绍一个重要的算法.

❓ 还记得我们之前介绍说，发生了碰撞之后要等一会再发送吗？

那么到底要等多长时间呢？现在来解释一下。

✅ 这里使用了，二进制指数类型退避算法 (truncated binary exponential type)。

不要被名字吓住了，其实很简单的。