简述 CSMA / CD 协议如何解决各站点征用总线的问题
简述 CSMA / CD 协议如何解决各站点征用总线的问题
题目解答
答案
1. 载波[1]监听 (Carrier Sense)
当一个站点想要发送数据时，它首先会监听总线，检查是否有其他站点正在传输数据。这个步骤称为“载波监听”。如果检测到总线上没有其他信号，表示总线是空闲的，该站点可以开始发送数据。
2. 多路访问 (Multiple Access)
由于网络中的多个站点都可以访问同一总线，这种访问方式称为“多路访问”。每个站点都可以平等地尝试在总线上发送数据。然而，在实际情况下，多个站点可能会同时发现总线空闲，并同时开始发送数据，这就会引发冲突（也称为“碰撞”）。
3. 碰撞检测[2] (Collision Detection)
在发送数据时，站点会继续监听总线，以检测是否有其他站点也在同时发送数据。如果检测到碰撞，即总线上出现了干扰信号，那么站点立即停止发送，并发出一个特殊的“碰撞信号”，通知其他站点发生了冲突。
4. 退避机制 (Backoff Algorithm)
当发生碰撞后，每个站点都会停止发送，并随机等待一段时间，再次尝试发送数据。这段等待时间是由一个称为“二进制[3]指数退避算法”的机制来决定的。站点等待的时间会随着碰撞次数的增加而增加，防止多个站点在发生碰撞后立即重新发送数据，导致新的碰撞。
解析
CSMA/CD协议（载波侦听多路访问/冲突检测）是解决以太网中多个站点共享总线时的通信冲突问题的核心机制。其核心思路是通过载波侦听避免盲目发送、冲突检测及时发现冲突，并通过退避机制降低再次冲突的概率，从而有序管理总线使用权。本题需重点理解各步骤如何协同工作，确保总线高效利用。
1. 载波侦听（Carrier Sense）
- 作用：站点在发送数据前先“侦听”总线是否空闲。
- 过程：若总线空闲，站点开始发送；若总线忙，站点等待直至空闲。
- 关键点：通过主动侦听减少初始冲突的可能性。
2. 多路访问（Multiple Access）
- 作用：允许多个站点共享同一总线。
- 机制：所有站点平等竞争总线使用权，但可能因同时发送导致冲突。
- 关键点：冲突是不可避免的，需后续机制处理。
3. 冲突检测（Collision Detection）
- 作用：站点在发送过程中持续监听总线。
- 过程：若检测到其他站点同时发送（信号叠加），立即停止传输并发送“冲突信号”通知全网。
- 关键点：快速终止冲突，减少带宽浪费。
4. 退避机制（Backoff Algorithm）
- 作用：冲突后随机延迟再重传，降低再次冲突概率。
- 机制：采用二进制指数退避，冲突次数越多，等待时间越长。
- 关键点：动态调整等待时间，逐步缓解总线竞争。