CSMA/CD的效率

先决条件 –以太网简介，CSMA/CD的基础知识

带有碰撞检测的载波侦测多路访问技术（CSMA/CD）CSMA方法并没有告诉我们，在发生冲突的情况下应该采取什么措施。 载波感知多路访问技术中包含了碰撞检测机制，这种技术是在CSMA算法的基础上，为了处理碰撞现象而添加的。 在CSMA/CD协议中，帧的大小必须足够大，这样发送方在发送帧时能够检测到冲突现象。 因此，帧传输的延迟至少必须是最大传播延迟的两倍。 假设某个基站发送了数据包，并且成功到达了目的地。不过，这只是一个理想的情况而已。实际上，最糟糕的情况是存在多个设备争夺同一块资源的情况。在这种情况下，就需要考虑最坏的情况了。 所谓“冲突槽位”，指的是那些由于冲突而无法完成数据传输的槽位。 假设站点A在传输数据时出现冲突，那么最糟糕的情况下，传输时间会被浪费……2Tp然后，某个名为B的站点找到了一种传输数据的方法。如图所示：

Tp ( propagation delay) + Tt(transmission time)

目前，我们还不知道到底有多少竞争名额。因此，我们将其视为最坏的情况。n争议区域/冲突点。

Efficiency = Tt / ( C*2*Tp + Tt + Tp)  Tt - transmission timeTp - propagation timeC  - number of collision

在CSMA/CD协议中，为了取得成功，只有1个站点可以进行数据传输，而其他站点则不得进行数据传输。设p为成功传输数据的概率。

P(success) = nC1 * p * (1-p)n-1 (by using Binomial distribution)

为了求得P(success)的最大值，需要分别对p进行求导，然后将其等于零。这样就能得到最大值和最小值了。

We get P(max) = 1/e 

在首次成功之前，我们需要尝试多少次。

1/P(MAX) = 1/(1/e) = e

这里，我们需要尝试的次数可以表示为 C = e。将 a = Tt/Tp 代入后，效率可以表示为：Efficiency = Tt / (C * 2 * Tp + Tt + Tp)。这样我们就可以得到结果了。

Efficiency = 1/(e*2a + 1 + a)a = Tp/Tte = 2.72Now 效率 = 1/( 1 + 6.44a)

对效率的进一步分析：

Efficiency = 1/ (1 + 6.44a)           = 1/ {1 + 6.44(Tp/Tt)}           = 1/ {1 + 6.44((distance/speed)/(packet length/Bandwidth))}                      = 1/ {1+ 6.44 ((distance * bandwidth)/ (speed*packet length))}

根据这一推导过程，我们可以得出许多关系：

• 如果距离增加，CSMA的效率就会降低。
• CSMA并不适合用于像WAN这样的长距离网络，而适用于局域网时则表现最为理想。
• 如果数据包的长度较长，那么CSMA的效率也会随之提高。不过，数据包长度的最大限制为1500字节。
• 传输时间 >= 2 * 传播时间

GATE计算机科学相关的问题/难题 
练习以下问题可以帮助你检验自己的知识水平。所有这些问题都曾在过去的GATE考试中出现过，或者出现在GATE模拟测试中。强烈建议你们进行这些题目的练习。

1. GATE CS 2003，问题90
2. GATE CS 2015（第3套试题），问题65
3. GATE IT 2005，问题27
4. GATE IT 2005，问题71
5. GATE CS 2016（第2套试题），问题63
6. GATE IT 2008，问题63

参考——https://www.youtube.com/watch?v=74zlRH-bj2c