Carrier Sense Multiple Access (CSMA) ist eine Art von Medienzugriffskontrollprotokoll, das in der Netzwerkkommunikation verwendet wird. Es ist in lokalen Netzwerken (LANs) weit verbreitet und basiert auf dem Prinzip der Erkennung der Medienverfügbarkeit und der gemeinsamen Nutzung dieser Medien durch mehrere Geräte.
Bei CSMA überprüfen die Geräte in einem Netzwerk aktiv das Medium auf andere Signale, die von anderen Geräten gesendet werden. Wenn ein Signal entdeckt wird, wartet das Gerät, das das Signal entdeckt hat, eine bestimmte Zeit, bevor es versucht, seine eigenen Daten zu übertragen. Dies wird als Backoff-Algorithmus bezeichnet.
Bei CSMA wissen die beiden Geräte, die gleichzeitig Daten übertragen, nichts voneinander. Dies führt zu einer Situation, die als "Kollision" bekannt ist, bei der die von den beiden Geräten gesendeten Datenpakete durcheinander geraten. Um Kollisionen zu erkennen, verwendet CSMA eine Technik namens Kollisionserkennung, bei der das Gerät, das Daten überträgt, das Medium abhört, nachdem es seine eigenen Daten gesendet hat. Werden keine anderen Signale erkannt, geht das Gerät davon aus, dass seine Daten erfolgreich vom anderen Gerät empfangen wurden.
Um Kollisionen zu vermeiden, wurde CSMA um eine Funktion namens "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)" erweitert. Bei CSMA/CD hören beide Geräte auf, Daten zu übertragen, wenn sie die Signale des jeweils anderen Geräts erkennen. Dies wird als "Kollisionsvermeidungsalgorithmus" bezeichnet.
Um die Effizienz von CSMA weiter zu verbessern, wurde ein weiteres Protokoll namens "Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)" eingeführt. Bei CSMA/CA verwenden die Geräte im Netz den Backoff-Algorithmus, um eine zufällige Zeitspanne abzuwarten, bevor sie versuchen, Daten zu übertragen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen verringert und die Effizienz des Netzes erhöht.
Einer der Hauptvorteile von CSMA ist, dass es sehr effizient bei der Datenübertragung ist. Da es mehreren Geräten den gleichzeitigen Zugriff auf das Medium ermöglicht, kann es im Vergleich zu anderen Protokollen mehr Datenverkehr bewältigen. CSMA verfügt auch über bessere Techniken zur Kollisionserkennung und -vermeidung, die sicherstellen, dass die übertragenen Daten nicht beschädigt werden.
Einer der größten Nachteile von CSMA ist die Anfälligkeit für Netzüberlastungen. Wenn zu viele Geräte gleichzeitig versuchen, Daten zu übertragen, kann das Netz überlastet werden und Probleme verursachen. Ein weiterer Nachteil von CSMA ist, dass es sich nicht für Netze mit hohem Verkehrsaufkommen eignet, da es nicht in der Lage ist, große Mengen an Datenverkehr zu bewältigen.
Carrier Sense Multiple Access (CSMA) ist ein Medienzugriffskontrollprotokoll, das in lokalen Netzen (LANs) verwendet wird. Es basiert auf dem Prinzip der Erkennung der Medienverfügbarkeit und der gemeinsamen Nutzung durch mehrere Geräte. CSMA hat mehrere Vorteile, z. B. eine bessere Kollisionserkennung und -vermeidung sowie eine höhere Effizienz. Allerdings ist es auch anfällig für Netzüberlastungen und kann für Netze mit hohem Verkehrsaufkommen ungeeignet sein.
CSMA wird häufig in drahtlosen Netzen wie Wi-Fi und auch in Ethernet-Netzen eingesetzt. Es wird auch in Bluetooth- und Zigbee-Netzen verwendet und ist die Grundlage für das IEEE 802.11-Protokoll. CSMA wird auch in Netzen mit Medienzugriffskontrolle verwendet, z. B. CSMA/CD und CSMA/CA.
Ein CSMA-Gerät ist in der Regel ein Router oder Switch, der das CSMA-Protokoll zur Verwaltung des Datenverkehrs in einem Netz verwendet.
Es gibt drei CSMA-Zugangsmodi: 1-persistent, nicht-persistent und p-persistent.
1-persistent: In diesem Modus sendet die Station, die Daten zu senden hat, immer, unabhängig davon, ob es eine Kollision gibt oder nicht. Dieser Modus ist nicht sehr effizient, da er zu einer Vielzahl von Kollisionen führen kann.
nicht-persistent: In diesem Modus sendet die Station, die Daten zu senden hat, nur, wenn der Kanal frei ist. Wenn der Kanal belegt ist, wartet die Station eine zufällige Zeit, bevor sie erneut versucht zu senden. Dieser Modus ist effizienter als 1-persistent, da er Kollisionen vermeidet.
p-persistent: In diesem Modus sendet die Station, die Daten zu senden hat, mit einer Wahrscheinlichkeit p, unabhängig davon, ob der Kanal besetzt ist oder nicht. Dieser Modus ist effizienter als 1-persistent, da er Kollisionen vermeidet.
Das CSMA-Protokoll ist eine Reihe von Regeln, die regeln, wie die Knoten in einem Netz miteinander kommunizieren. Es gibt drei Haupttypen von CSMA: 1) CSMA mit Kollisionserkennung (CSMA/CD), 2) CSMA mit Kollisionsvermeidung (CSMA/CA), und 3) Carrier Sense Multiple Access mit virtueller Kollisionserkennung (CSMA/VD).
CSMA/CD ist die gängigste Art von CSMA und wird in Ethernet-Netzen verwendet. Bei diesem Protokoll hören die Knoten den Kanal ab, bevor sie senden. Wenn zwei Knoten versuchen, gleichzeitig zu senden, wird eine Kollision erkannt, und jeder Knoten zieht sich zurück und wartet eine zufällige Zeitspanne, bevor er es erneut versucht.
CSMA/CA wird in drahtlosen Netzen verwendet. Bei diesem Protokoll hören die Knoten den Kanal ab, und wenn der Kanal frei ist, können sie senden. Wenn zwei Knoten versuchen, gleichzeitig zu senden, wird eine Kollision vermieden, indem jeder Knoten seine Übertragung um eine zufällige Zeitspanne verschiebt.
CSMA/VD wird in Netzen verwendet, in denen Kollisionen nicht erkannt werden können, z. B. in Token-Ring-Netzen. Bei diesem Protokoll hört jeder Knoten den Kanal ab, und wenn der Kanal frei ist, kann er senden. Wenn zwei Knoten versuchen, gleichzeitig zu senden, wird eine virtuelle Kollision erkannt, und jeder Knoten zieht sich zurück und wartet eine zufällige Zeitspanne, bevor er es erneut versucht.