载波侦听多路访问

载波侦听多路访问（英语：Carrier Sense Multiple Access，缩写：CSMA）是一种介质访问控制（MAC）的协议。载波侦听（英语：Carrier Sense）指任何连接到介质的设备在欲发送帧前，必须对介质进行侦听，当确认其空闲时，才可以发送。多路访问（英语：Multiple Access）指多个设备可以同时访问介质，一个设备发送的帧也可以被多个设备接收。

CSMA依侦听／发送策略的分类

根据具体的侦听／发送策略，可将CSMA分为

非持续CSMA（英语：non-persistent CSMA）

当要发送帧的设备侦听到线路忙或发生碰撞时，会随机等待一段时间再进行发送；此策略可以减少碰撞，但会导致信道利用率降低，以及较长的延迟。

1-持续CSMA（英语：1-persistent CSMA）

当要发送帧的设备侦听到线路忙或发生碰撞时，会持续侦听；若发现不忙则立即发送。当传播延迟较长或多个设备同时发送帧的可能性较大时，此策略会导致较多的碰撞，导致性能降低。

p-持续CSMA（英语：p-persistent CSMA）

当要发送帧的设备侦听到线路忙或发生碰撞时，会持续侦听；若发现不忙，则根据一个事先指定的概率p来决定是发送帧还是继续侦听（以p的概率发送，1-p的概率继续侦听）；此种策略可以达到一定的平衡，但对于参数p的配置会涉及比较复杂的考量。

正确使用以上策略可以在一定程度上减少碰撞的发生，但无法彻底解决碰撞问题。

强化 CSMA 的方案

载波侦听多路访问／碰撞检测（CSMA/CD）

英语：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

此方案要求设备在发送帧的同时要对信道进行侦听，以确定是否发生碰撞，若在发送数据过程中检测到碰撞，则进行如下碰撞处理操作：

1. 发送特殊阻塞信息并立即停止发送数据：特殊阻塞信息是连续几个字节的全1信号，此举意在强化碰撞，以使得其它设备能尽快检测到碰撞发生。
2. 在固定时间（一开始是1 contention period times）内等待随机的时间，再次发送。
3. 若依旧碰撞，则采用截断二进制指数避退算法（英语：truncated binary exponential backoff）进行发送。即十次之内停止前一次“固定时间”的两倍时间内随机再发送，十次后则停止前一次“固定时间”内随机再发送。尝试16次之后仍然失败则放弃发送。

此方案应用于以太网（DIX Ethernet V2）标准，IEEE 802.3标准。

载波侦听多路访问／碰撞避免（CSMA/CA）

英语：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

此种方案采用主动避免碰撞而非被动侦测的方式来解决碰撞问题。可以满足那些不易准确侦测是否有碰撞发生的需求，如无线网域。

CSMA/CA协议主要使用两种方法来避免碰撞：

1. 设备欲发送帧（Frame），且帧听到通道空闲时，维持一段帧间隔时间后，再等待一段随机的时间依然空闲时，才提交资料。由于各个设备的等待时间是分别随机产生的，因此很大可能有所区别，由此可以减少碰撞的可能性。
2. RTS-CTS三向握手（英语：handshake）：设备欲发送帧前，先发送一个很小的RTS（Request to Send）帧给最近的接入点（Access Point），等待目标端回应CTS（Clear to Send）帧后，才开始发送。此方式可以确保接下来发送资料时，不会发生碰撞。同时由于RTS帧与CTS帧都很小，让发送的无效开销变小。

此方案应用于无线局域网的IEEE 802.11标准。

相关条目

• IEEE 802.3
• Ethernet
• IEEE 802.11
• 介质访问控制

参考文献

Ethernet 通信协议^{[永久失效链接]}