[OSI 层协议]来自MAC的CSMA 和它的两个小弟 CSMA/CD、CSMA/CA

CSMA

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（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（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。

在架构中的定位

CSMA上级是 MAC 介质访问控制层 ，它作为MAC的一种实现方式而存在。

CSMA的下级是对其的两种强化方案：

• CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection），载波侦听多路访问/碰撞检测。
• CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoid），即载波监听多路访问/冲突避免。

CSMA/CD

工作流程

• 1.监听信道是否在被其他节点使用，空闲时则传输自己的数据。
• 2.如果两个节点同时在空闲的信道上启动信息传输，则会发生碰撞。因此要求传输过程中也保持对信道的监听操作，防止碰撞的发生；若发生碰撞则立刻停止传输并发出“拥挤”信号以确保其他所有节点发现碰撞，同时转入流程1。

详细流程

• 第一步：载波监听，想发送信息包的节点要确保没有其他节点在使用共享介质（即先听后说）。
• 第二步：如果信道在一定时段内寂静无声（称为帧间缝隙IFG），则该节点就开始传输（无声则讲）。
• 第三步：如果信道一直很忙碌，就一直监视信道，直到出现最小的IFG时段时，该节点才开始发送它的数据（有空就说）。
• 第四步：冲突检测，如果两个节点或更多的节点都在监听和等待发送，然后在信道空时同时决定立即（几乎同时）开始发送数据，此时就发生碰撞。这一事件会导致冲突，并使双方信息包都受到损坏。以太网在传输过程中不断地监听信道，以检测碰撞冲突（边听边说）。
• 第五步：如果一个节点在传输期间检测出碰撞冲突，则立即停止该次传输，并向信道发出一个“拥挤”信号，以确保其他所有节点也发现该冲突，从而摒弃可能一直在接收的受损的信息包（冲突停止，即一次只能一人讲）。
• 第六步：多路存取，在等待一段时间（称为后退）后，想发送的节点试图进行新的发送。

这时采用一种叫二进制指数退避策略（Binary Exponential Back off Policy）的算法来决定不同的节点在试图再次发送数据前要等待一段时间（随机延迟）。

• 第七步：返回到第一步。

主要用于

有线连接的局域网

CSMA/CA

工作流程

• 1.监听信道，当持续监测到信道空闲达一段时间后，发送数据
• 2.接收端如果正确收到数据，并不立即发出确认消息，而是等待一小段时间后再发送确认消息（称之为ACK）。
• 3.发送端收到ACK后，完成本次传输。

要点

• 监听信道时，检测到一段持续空闲再发送数据，而不要监听到空闲就发送数据。
• 发送数据时，先不要发送实际的数据，而是发送一个请求消息（RTS），当收到接收端的响应信号（CTS）后，再发送实际的数据包。

与CSMA/CD的不同

1. CD在发送时也要保持对信道的监听，这种功能不适用于无线局域网，因此CA主要用于无线局域网
2. CD通过持续的检测避免冲突，CA通过检测持续的空闲在动作来避免冲突。