一、协议背景

最早的以太网是总线网络，当一台计算机发送数据时，总线上所有计算机都能检测到这个数据(广
播通讯方式)。为了通讯的简便，传统总线型以太网采取了以下措施：

1.提供的服务为不可靠的交付：

(1.采用较为灵活的无连接工作方式，发送数据不必先建立连接
(2.对发送的数据帧不进行编号
(3.不要求接收方发回确认，对有差错的数据帧(用CRC查出有差错)，把帧丢掉且什么都不做，
差错帧是否重传由高层来决定。(若高层协议决定重传，则以太网也会当做新的帧传输)

2.数据信号采取曼切斯特编码，利用中间的跳变来区分1和0

3.在半双工通讯方式和随机接入的前提下，利用CSMA/CD减少冲突的发生。
因为总线上只要有数据，传输资源就会被占用。因此传统总线型以太网采取半双工的通讯方式
和最简单的随机接入，且用CSMA/CD协议来减少因随机接入而产生的数据碰撞。

二、CSMA/CD概述

1.概述：

CSMA/CD，载波监听多点接入/碰撞检测，是广播型信道中采用一种随机访问技术的竞争型访
问方法，具有多目标地址的特点。它通过边发送数据边监听线路的方法来尽可能减少数据碰撞
与冲突。采用分布式控制方法，所有结点之间不存在控制与被控制的关系

*注意：在该情形下碰撞不可能完全避免，CSMA/CD只能减少碰撞。

2.三大要点：

(1.多点接入。即作用在总线型网络，许多计算机以多点接入的方法连接在一根总线上

(2.载波监听。即监听信道，检测总线上有没有其他计算机在传输数据，发送前后每个主机都
必须不停地检测信道

(3.碰撞检测。即边发送边监听，适配器边发送数据边检测信道上的信号电压变化情况，以此
判断是否有别人在发送数据。若没有检测到电压，即信道为“空闲”状态，可以
发送数据。若检测到极大或极小的电压，就说明有两个及以上主机的信号发生
了碰撞(电磁波相遇)，此时适配器就会立即停止发送。

3.问题：

既然已经能够监听碰撞了，为什么不能完全避免数据在总线上的碰撞呢？

↓↓↓↓ 引出下面的解释 ↓↓↓↓

三、CSMA/CD的碰撞检测详解

依旧会发生碰撞的原因：

一段电磁波在总线上是以有限的速率进行传播的，导致从A端传播到B端的电磁波有时延，B端总是不能立马感知到其附近有数据在传输。

1.时延对载波监听的影响

基础参数极其含义:

τ ----念"taò"，单程的"端到端"传播时延
*记住:电磁波在1km电缆的传播时延约为5μs = 5*10^(-6)s
δ ----念"deltà"，单纯表示时间间隔

文字解释：

(1.t = 0 A端开始发送数据a，由于存在时延τ，t = τ-δ时未到达B端
(2.t = τ-δ 之前，B端监听到其连接的信道为"空闲"，于是在t = τ-δ时发送数据b
(3.t = τ-3/2δ 时，数据a和数据b发生碰撞，两者的电磁波均出现错误
(4.t = τ 时，数据a到达B端，B端检测出碰撞
(5.t = 2τ-δ 时，数据b到达A端，此时数据a还没发完，A端检测出碰撞

当t = τ时，若B端准备发送数据，则会接收到数据a的信号电压，从而立即停止发送动作。而当
0<t<τ时，若B端开始准备发送数据，则B端不会检测到数据a，从而发送数据b造成碰撞。所以产
生碰撞的参数δ的范围为：δ∈( 0 , τ ]。

2.解决方法

(1.争用期/碰撞窗口

定义：由《时延对载波监听的影响》一图，可得，A端检测到碰撞的时间 t = 2τ-δ∈[ τ , 2τ )，也就是说A端在发送数据后经历 2τ这个时间后还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。因此定义这个 2τ 为争用期
具体的争用期时间是固定值，为51.2μs。对于10Mbit/s的以太网来说，在争用期内可发送51.2μs*10Mbit/s = 512bit ，即64字节的数据。