以太网—CSMA/CD 载波侦听多路访问/碰撞检测

小白刚开始学习以太网的知识，综合了几篇文章，记录了一些知识点和自己的理解，不知道有没有错误的地方，多多指教~

一、参考网址

CSMA/CD协议详解！！！(感觉这篇写的很棒很详细~~)

CSMA/CD 及其二进制指数退避算法

带冲突检测的CSMA：CSMA/CD

二进制指数退避算法

二、工作原理

​ CSMA:发送数据之前进行载波监听，由于传播时延（数据帧在信道中传播一定距离所需要花费的时间的存在，仍然可能冲突。（考虑2个站点的模型，其中一个先发送信息，由于传送时延使另一个站点也发现信道是空闲的，于是也发送信息，结果2个站点的信息在途中冲突，但2个站均不知道，一直要将数据帧余下部分发完，等到有错再重发送。这样明显造成了信道的浪费，加大了通信开销。）先听后发。

​ CSMA/CD:带冲突检测的载波监听多路访问协议。载波监听全程都在进行，除发送前监听信号是否空闲以获取发送权外，发送过程中也监听信道上是否有冲突（检测信道上信号电压的变化情况），一旦冲突，任何一个正在发送的工作站立即停止发送（发送阻塞信号增强冲突，以便其他工作站均可知道冲突，并准备重发冲突受损的数据帧）。

​ 先听后发，边听边发
​ 一旦冲突，立即停发
​ 等待时机，然后再发
​ 其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

（之前不理解CSMA和CSMA/CD的区别。。。似乎是CSMA是在发送前监听信道，当产生冲突后无法停发，而CSMA/CD全程在监听，发送数据帧后等待一个争用期，碰撞后可以采取停发措施。）

三、二进制指数退避算法

​ 冲突后，随机等待一段时间再开始发送数据帧。两个工作站等待的时间不同，冲突就不会出现。如果传输失败超过一次，将采用退避指数增长时间的方法。退避的时间通过截断二进制指数退避算法确定。（个人理解：退避的时间就是冲突后工作站等待的时间。）

• 二进制指数退避算法的思想（退避时间间隔指重传数据帧应退后的时间）
  检测到首次冲突后，设置基本退避时间T（1个争用期，又称冲突窗口），对于10Mbits的以太网，争用期为51.2μs）。设置参数$L=2$，从$[1,L]$中选取一个随机数，记作$R$,那么退避时间间隔取$RT$，检测到再次再次发生冲突，$L$翻倍，重复上述过程。
• 重传数据帧不能无休止地进行，通过截断式二进制指数退避算法确定基本退避时间，算法如下：
  1. 确定基本退避时间$T$（争用期/冲突窗口：端到端的往返时间），参数$L=2$。
  2. 定义冲突次数$k$，初始化$k=1$。
  3. 设$K=Min(k,10)$，若$K\le 10$，则 $L=2^k$，否则$L=2^{10}$。
  4. 定义$R$为$[1,L]$中的一个随机数，退避时间间隔$t=RT$。
  5. 若再次冲突，$k=k+1$。若$k>16$，不再重发，报告出错，否则，重复3) - 5)步骤。