CSMA/CDによるLANの伝送制御

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）は、複数のステーションが同じ伝送媒体を共有する有線LANで用いられた媒体アクセス制御方式である。送信前に伝送路が使用中かを調べ、送信中に衝突を検出した場合は送信を止めて再送するという二つの動作を組み合わせる点が要点である。共有型イーサネットの半二重通信を前提とした方式であり、試験では送信権の取り方と衝突への対処の二点が問われやすい。

原理と仕組み：キャリア検知と衝突検出

各ステーションは、送信を始める前に伝送路上の搬送波（キャリア）を検知し、他のステーションが送信していなければ送信を開始する。送信中も衝突の有無を監視しており、他の信号と重なって衝突が起きると送信を中止し、衝突が起きたことを相手に知らせる信号を送る。その後、両者はランダムな待ち時間を置いてから再送を試みる。待ち時間をランダムにする理由は、同じタイミングで再送して再び衝突することを避けるためである。 各ステーションがキャリアを検知して送信し、衝突が起きたら再送するという動作が、この方式の基本である。

伝搬遅延があるため、他のステーションが既に送信を始めたことをすぐには把握できない場合がある。その結果、伝送路が空いていると判断して送信を始めた後に衝突することがあり、送信中に衝突を検出する仕組みがこの方式で欠かせない理由になる。 CSMA/CDでは、送信中に衝突を検出できるよう、フレームには最小の長さが定められている。衝突を検出できる時間内に送信が完了するように設計するという考え方に基づくものである。

判断の基準と数値：送信時間の計算

フレームの送信時間は、フレーム長をビット単位に換算したうえで回線速度（ビット／秒）で割って求める。たとえば1,250バイトのフレームは10,000ビットであり、100Mビット／秒の回線では0.1ミリ秒、1Gビット／秒の回線では0.01ミリ秒で送信できる。 したがって、1パケットあたりの差は0.09ミリ秒となり、パケット数に比例して差が積み上がる。一方、パケットの送信間隔は両方のLANで同じ分だけ加わるため、両者の差には影響しない。この点を取り違えると、計算結果が合わなくなる。