载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）

载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）工作在OSI参考模型的数据链路层的介质访问控制子层。是一种抢占型的半双工介质访问控制协议，采用分布式控制方法。

载波侦听（Carrier Sense，CS）

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，MA）

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。

依使用的侦听／发送策略，可以将载波侦听多路访问再加以分类为非持续CSMA、1-持续CSMA、p-持续CSMA，但上述作法无法彻底解决冲突问题。

若考虑具体解决冲突问题的策略，则会将CSMA分为

载波侦听多路访问／冲突检测（CSMA/CD） 

在发送时检测冲突，并采取适当措施进行补救。

载波侦听多路访问／冲突避免（CSMA/CA） 

在发送前进行试探握手，当确实不会引起冲突时再发送。

载波侦听多路访问／位仲裁（CSMA/BA） 

在发送时进行位仲裁，仲裁胜出的设备才可以继续发送资料。

载波侦听多路访问／载波优先（CSMA/CP） 

这些策略分别应用于不同的场景以满足不同需求，细节请参考后文章节。

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（non-persistent CSMA） 

当要发送帧的设备侦听到线路忙或发生冲突时，会随机等待一段时间再进行侦听；若发现不忙则立即发送；此策略可以减少冲突，但会导致信道利用率降低，以及较长的延迟。

1-持续CSMA（1-persistent CSMA） 

当要发送帧的设备侦听到线路忙或发生冲突时，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冲突，导致性能降低。

p-持续CSMA（p-persistent CSMA） 

当要发送帧的设备侦听到线路忙或发生冲突时，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冲突的发生，但无法彻底解决冲突问题。

 CSMA/CD

载波侦听多路访问／冲突检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）

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

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，此举意在强化冲突，以使得其它设备能尽快检测到冲突发生。
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传送。

此方案应用于

• 以太网(DIX Ethernet V2)标准，IEEE 802.3标准

 

 CSMA/CA

载波侦听多路访问／冲突避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）

此种方案采用主动避免碰撞而非被动侦测的方式来解决冲突问题。可以满足那些不易准确侦测是否有冲突发生的需求，如无线局域网。

CSMA/CA协议主要使用两种方法来避免碰撞：

1. 设备欲发送帧，且侦听到信道空闲时，维持一段时间后，再等待一段随机的时间依然空闲时，才送出资料。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，由此可以减少冲突的可能性。
2. RTS-CTS握手（handshake）：设备欲发送帧前，先发送一个很小的RTS（Request to Send）帧给目标端，等待目标端回应CTS（Clear to Send）帧后，才开始传送。此方式可以确保接下来传送资料时，不会发生冲突。同时由于RTS帧与CTS帧都很小，让传送的无效开销变小。

此方案应用于

• 无线局域网的IEEE 802.11标准。

 

 CSMA/BA

载波侦听多路访问／位仲裁（Carrier Sense Multiple Access with Bitwise Arbitration，CSMA/BA）

 CSMA/CP

载波侦听多路访问／载波优先（Carrier Sense Multiple Access with Carrier Preemption，CSMA/CP）