CSMA/CD: differenze tra le versioni

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In [[telecomunicazioni]] CSMA/CD ([[acronimo]] [[Lingua inglese|inglese]] di '''Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection''', ovvero '''accesso multiplo tramite rilevamento della portante con rilevamento delle collisioni''') è un [[protocollo di rete|protocollo]] di [[accesso multiplo]], evoluzione del protocollo di [[livello MAC]] [[CSMA]] e, nato per la risoluzione dei conflitti di trasmissione, ovvero collisioni, dovuti al [[CSMA]] puro, presenti in un certo [[dominio di collisione]] su [[rete locale|reti locali]] [[cablaggio|cablate]] di tipo [[broadcast]].

In pratica, il protocollo CSMA/CD consente ad un computer di utilizzare la rete [[Ethernet]] soltanto se nessun altro elaboratore la sta già utilizzando.

==Descrizione==

Il protocollo implementa la direttiva: "''Ascolta prima di trasmettere e mentre trasmetti. Se mentre trasmetti rilevi collisioni, fermati, segnala a tutte le altre stazioni la collisione e riprova più tardi secondo modalità di ritrasmissione stabilite''."

L'[[algoritmo]] è dunque il seguente:

* L'adattatore sistema il [[data frame|frame]] da trasmettere in un [[buffer]];

* Se il canale è inattivo (''idle''), cioè non si rilevano altri pacchetti trasmessi da altre stazioni, si attende un tempo di 96 bit-time e si procede alla trasmissione, se invece è occupato (''busy'') si attende che il canale torni libero prima di ritrasmettere;

* Durante l'intera trasmissione l'adattatore monitora la rete (è questo il vero e proprio ''Collision Detection''): se non riceve segnali da altri adattatori considera il frame spedito. Il segnale che valuta l'eventuale collisione o meno si ricava confrontando il segnale ricevuto con quello trasmesso: se i due differiscono è avvenuta una collisione;

* Se l'adattatore riceve, durante una trasmissione, un segnale da un altro adattatore, arresta la trasmissione e trasmette un segnale di disturbo (''jamming signal'') di 4832 bit che avverte le altre stazioni dell'avvenuta collisione bloccandone la contemporanea trasmissione. Questo passaggio è necessario perché sulle lunghe distanze il segnale potrebbe essere attenuato a tal punto da non permettere alle altre stazioni di rilevarlo, generando quindi un'inconsapevole collisione;

* Dopo aver abortito la trasmissione le stazioni trasmittenti applicano ciascuna un ''algoritmo di subentro'' attendendo in maniera esponenziale randomizzata il tempo per la ritrasmissione (''[[algoritmo di backoff esponenziale binario]]'').

L'attesa esponenziale funziona in questo modo: gli adattatori di ciascuna stazione aspettano un tempo casuale entro un valore massimo ''d'' (il protocollo che usa il CSMA/CD, ad esempio [[Ethernet]], fissa tale valore). Se si genera una nuova collisione il valore ''d'' viene raddoppiato, così fino a che questo risulti sufficientemente grande da non produrre collisioni. Questa tecnica viene chiamata '''recessione binaria esponenziale''' ed avviene perché tutti gli altri adattatori che sono contemporaneamente in attesa potrebbero simultaneamente tentare di ritrasmettere generando nuove collisioni, da cui appunto la necessità di estendere il tempo massimo di subentro.

==Condizione necessaria per il Collision Detection==

Condizione necessaria per la rilevazione della collisione da parte di una stazione trasmittente è che il tempo di trasmissione <math>T_t</math> cioè il tempo di immissione in rete della trama piùdi dimensione piccolaminima sia maggiore o al più uguale al tempo massimo di andata e ritorno (''RTT Round trip Time'') di un [[pacchetto (reti)|pacchetto]] di identica dimensione:

<math>\ T_t = L/C >= RTT = 2*D2D/V </math>/K

dove L è lunghezza indella bittrama delladi piùdimensione piccola tramaminima, C è la [[velocità di trasmissione]] della linea, ''D'' illa tempolunghezza didel propagazionesegmento addi una viarete e ''V'' la velocità di propagazione del segnale delnel pacchetto[[mezzo in retetrasmissivo]]. Considerando che la velocità di linea C, nonL puòe essereV aumentatasono aquantità piacimentoprefissate, essendoquesta unarelazione risorsasi deltraduce [[canalea (telecomunicazioni)|canale]],sua questavolta relazione imponein un limite massimo sulla lunghezza ''D'' del segmento di rete. Esplicitando infatti la relazione rispetto a ''D'' nel caso limite di uguaglianza si trova che:

<math>\ T_t = L/C >= RTT = 2*D/V </math>

<math>\ Dmax = (L* V)/C*(2 C) = T_t* V/2</math>

In generale la distanza massima ''D''percorribile deldalla segmentotrama (D) aumenta proprzionalmenteproporzionalmente con L (lunghezza della trama minima) e V ( una costantevelocità di propagazione) e diminuisce proporzionalmente con C. Per cui si scopre anche che se si aumenta la velocità di trasmissione o capacità di linea C per avere prestazioni di collegamento più elevate, se si vuole mantenere immutata la lunghezza ''D'' del segmento di rete e continuare ad usufruire della tecnica di Collision Detection si dovrà necessariamente aumentare anche L. Questa condizione sul diametro massimo di una rete locale basata su CSMA/CD

dove L è lunghezza in bit della più piccola trama, C è la [[velocità di trasmissione]] della linea, ''D'' il tempo di propagazione ad una via e ''V'' la velocità di propagazione del segnale del pacchetto in rete. Considerando che la velocità di linea C non può essere aumentata a piacimento essendo una risorsa del [[canale (telecomunicazioni)|canale]], questa relazione impone un limite massimo sulla lunghezza ''D'' del segmento di rete. Esplicitando infatti la relazione rispetto a ''D'' nel caso limite di uguaglianza si trova che:

CD impone quindi un limite sull'estensione della rete locale stessa, ma ne favorisce a suo tempo anche più elevate [[velocità di trasmissione]].

<math>\ Dmax = L*V/C*2 = T_t*V/2</math>

In generale la distanza massima ''D'' del segmento aumenta proprzionalmente con L (lunghezza della trama minima) e V ( una costante di propagazione) e diminuisce proporzionalmente con C. Per cui si scopre anche che se si aumenta la velocità di trasmissione o capacità di linea C per avere prestazioni di collegamento più elevate, se si vuole mantenere immutata la lunghezza ''D'' del segmento di rete e continuare ad usufruire della tecnica di Collision Detection si dovrà necessariamente aumentare anche L.

==Applicazioni==

Il CSMA/CD era utilizzato nelle ormai obsolete varianti di [[Ethernet]] su mezzo condiviso ([[10BASE5]], [[10BASE2]]) e in quelle su rame che usavano gli [[Hub (informatica)|hub]]. Le moderne reti Ethernet, che fanno uso di [[switch]] con connessioni [[full-duplex]], non usano il CSMA/CD in quanto i segmenti sono isolati.

È utilizzato con il protocollo [[Ethernet]] per diversi motivi:

* Il ricetrasmettitore per un cavo è di tipo Full-Duplex;

* Tutte le trasmissioni hanno la stessa intensità.

Non va bene per [[WLAN]] perché:

* Radio Full-Duplex molto costosa;

* La potenza del segnale può mascherare o essere mascherata da altri segnali;

* A causa del raggio d'azione limitato, non tutte le stazioni possono ascoltare il canale.

== Voci correlate ==

* [[CSMA]]

* [[CSMA/CA]]

* [[IEEE 802.3|IEEE 802.3, CSMA/CD Access MethodBA]]

* [[IEEE 802.3]]

== Collegamenti esterni ==

{{Portale|Telematica}}

* {{Collegamenti esterni}}

* {{FOLDOC}}

{{Ethernet}}

[[Categoria:Protocolli livello collegamento]]

{{Portale|informatica|telematica}}

[[csCategoria:CSMA/CDEthernet]]

[[da:CSMA/CD]]

[[de:Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection]]

[[en:Carrier sense multiple access with collision detection]]

[[es:CSMA/CD]]

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[[fr:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection]]

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[[sr:Вишеструки приступ са ослушкивањем носиоца уз откривање сукобљавања]]

[[sv:Carrier sense multiple access with collision detection]]

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[[vi:CSMA/CD]]

[[zh:载波侦听多路访问#CSMA/CD]]