イーサネットの衝突制御と接続

CSMA/CDは、共有型のイーサネットで用いられた媒体アクセス制御方式である。各ステーションが送信前に伝送路の使用状況を調べ、空いていれば送信する。送信中に衝突を検出した場合は送信を中止し、ランダムな待ち時間の後に再送する。

原理と仕組み

CSMA/CDの名称は、キャリア検知（Carrier Sense）と衝突検出（Collision Detection）の二つの動作を示す。キャリア検知によって伝送媒体が使用中かを確認し、使用中でなければ送信する。送信を始めた後も衝突の有無を監視し、衝突が起きたら送信を中止する。

衝突は伝搬遅延によって生じる。別のステーションが既に送信を始めていても、その事実が届くまでには時間がかかるため、送信を開始したステーション同士が衝突することがある。 共有媒体を用いたハブ接続では、半二重通信となるため衝突を検出する仕組みが前提になる。

衝突が増えると、再送に使われる時間が増えて実際のデータ送信に使える時間が減るため、スループットは低下する。CSMA/CDを用いる共有媒体では、負荷が高まると衝突頻度が上がり性能が落ちやすい。

判断の基準と数値

スループットの見積もりでは、伝送効率と単位換算が判断の基準になる。例えば1Gビット/秒のLANを伝送効率50%で使い、クライアント1台が1分当たり6Mバイトを必要とする場合、実効帯域は500Mビット/秒、すなわち62.5Mバイト/秒である。1台当たりの必要量は0.1Mバイト/秒なので、62.5÷0.1により625台まで同時に利用できると計算する。

同じ考え方で、100Mビット/秒のLANを伝送効率50%で使い、1台が1分当たり600kバイトを必要とする場合も、実効帯域50Mビット/秒を1台当たり80kビット/秒で割ると625台となる。 伝送効率を反映せず全帯域で割ると、1,250台のような過大な値になる。

ルータで区切られたセグメント間では、衝突の伝搬は起きない。セグメントを分ける単位が衝突ドメインであり、この単位を見極めることが台数や性能の判断につながる。