Можлива ситуація, коли дві станції одночасно пи-тають передати кадр даних по загальному середовищу. Механізм прослуховування середовища і пауза між кадрами не гарантують від виникнення такої ситуації, коли дві або більше станції одночасно вирішують, що середовище вільне, і починають переда-вати свої кадри. Кажуть, що при цьому відбувається колізія (collision), так як вміст обох кадрів стикається на загальному кабелі і відбувається спотворення інформації - методи кодування, використовувані в Ethernet, не дозволяють виокрем-лять сигнали кожної станції з загального сигналу.
Колізія - це нормальна ситуація в роботі мереж Ethernet. У прикладі, изоб-вираз на рис. колізію породила одночасна передача даних вузла-ми 3 І 1. Для виникнення колізії не обов'язково, щоб кілька станцій почали передачу абсолютно одночасно, така ситуація малоймовірна. Набагато ймовірніше, що колізія виникає через те, що один вузол починає передачу раніше іншого, але до другого вузла сигнали першого просто не встигають дійти до того часу, коли другий вузол вирішує почати передачу свого кадру. Тобто колізії - це наслідок розподіленого характеру мережі.
Щоб коректно обробити колізію, усі станції одночасно спостерігають за виникаючими на кабелі сигналами. Якщо передаються і спостерігаються си-ли відрізняються, то фіксується виявлення колізії (collision detection, CD). Для збільшення ймовірності якнайшвидшого виявлення колізії всіма станціями мережі станція, яка виявила колізію, перериває передачу свого кадру (в про-довільно місці, можливо, і не на кордоні байта) і підсилює ситуацію колізії посилкою в мережу спеціальної послідовності з 32 біт, званої
Після цього виявила колізію передавальну станцію зобов'язана припинити передачу і зробити паузу протягом короткого випадкового інтервалу часу. За-тим вона може знову почати спробу захоплення середовища і передачі кадру. Слу-чайна пауза вибирається за наступним алгоритмом:
Пауза - L х (інтервал відстрочки), де інтервал відстрочки дорівнює 512 бітовим інтервалам (у технології Ethernet при-нято все інтервали вимірювати в бітових інтервалах; бітовий інтервал позначає-ся як bt і відповідає часу між появою двох послідовних біт даних на кабелі; для швидкості 10 Мбіт / с величина бітового інтервалу дорівнює 0,1 мкс або 100 нс);
L являє собою ціле число, обране з рівною імовірністю з діапазону [О, 2N], де N - номер повторної спроби передачі даного кадру: 1,2. 10.
Після 10-ї спроби інтервал, з якого вибирається пауза, не збільшується. Таким чином, випадкова пауза може приймати значення від 0 до 52,4 мс.
Якщо 16 послідовних спроб передачі кадру викликають колізію, то передавач повинен припинити спроби і відкинути цей кадр.
З опису методу доступу видно, що він носить імовірнісний характер, і ймовірність успішного отримання в своє розпорядження загального середовища залежить від завантаженості мережі, тобто від інтенсивності виникнення в станціях потреб-ності в передачі кадрів. При розробці цього методу в кінці 70-х років припускає-лага, що швидкість передачі даних в 10 Мбіт / с дуже висока в порівнянні з потребами комп'ютерів у взаємному обміні даними, тому завантаження мережі буде завжди невеликий. Це припущення залишається іноді справедливим і донині, однак, вже з'явилися програми, що працюють в реальному масштабі часу з мультимедійною інформацією, що дуже завантажують сегменти Ethernet. При цьому колізії виникають набагато частіше. При значній интен-сивности колізій корисна пропускна здатність мережі Ethernet різко падає, тому що мережа майже постійно зайнята повторними спробами передачі кадрів. Для зменшення інтенсивності виникнення колізій потрібно або зменшити трафік, скоротивши, наприклад, кількість вузлів в сегменті або замінивши додатку-ня, або підвищити швидкість протоколу, наприклад, перейти на Fast Ethernet.
Слід зазначити, що метод доступу CSMA / CD взагалі не гарантує стан-ції, що вона коли-небудь зможе отримати доступ до середовища. Звичайно, при невеликому завантаженні мережі ймовірність такого події невелика, але при коефіцієнті викорис-тання мережі, що наближається до 1, така подія стає дуже ймовірним. Цей недолік методу випадкового доступу - плата за його надзвичайну простоту, яка зробила технологію Ethernet найдешевшої. Інші методи доступу - маркерний доступ мереж Token Ring і FDDI, метод Demand Priority мереж 100VG-AnyLAN - вільні від цього недоліку.
Час подвійного обороту і розпізнавання колізій
Чітке розпізнавання колізій усіма станціями мережі є необхідною ус-ловіем коректної роботи мережі Ethernet. Якщо яка-небудь передавальна станція не розпізнає колізію і вирішить, що кадр даних нею переданий вірно, то цей кадр даних буде загублений. Через накладення сигналів при колізії інформація кадру спотвориться, і він буде відбракований приймаючої станцією (можливо, через несов-падіння контрольної суми). Швидше за все, перекручена інформація буде по-повторних передана яким-небудь протоколом верхнього рівня, наприклад транспортним або прикладним, працюючим із установленням з'єднання. Але повторна передача повідомлення протоколами верхніх рівнів відбудеться через значно більш дли-них інтервал часу (іноді навіть через кілька секунд) у порівнянні з мікросекундними інтервалами, якими оперує протокол Ethernet. Тому якщо колізії НЕ будуть надійно розпізнаватися вузлами мережі Ethernet, то це при-веде до помітного зниження корисної пропускної здатності даної мережі. Для надійного розпізнавання колізій повинно виконуватися наступне соот-носіння:
де Т - час передачі кадру мінімальної довжини, а PDV - час, за який сигнал колізії встигає розповсюдитися до найдальшого вузла мережі. Так як в гіршому випадку сигнал повинен пройти двічі між найбільш віддаленими один від одного станціями мережі (в одну сторону проходить неспотворений сигнал, а на зворотному шляху поширюється вже спотворений колізією сигнал), то це вре-мя називається часом подвійного обороту (Path Delay Value, PDV).
При виконанні цієї умови передавальну станцію повинна встигати вияв-жити колізію, яку викликав переданий її кадр, ще до того, як вона закінчить передачу цього кадру.
Очевидно, що виконання цієї умови залежить, з одного боку, від довжини | мінімального кадру і пропускної здатності мережі, а з іншого боку, від довжини.
Максимальна відстань між станціями мережі зменшується пропорційно збіль-личен швидкості передачі. У стандарті Fast Ethernet воно становить близько 210м, а в стандарті Gigabit Ethernet воно було б обмежена 25 метрами, якби розроб-робником стандарту не вжили деяких заходів по збільшенню мінімального розміру пакета.
Так як мережа CSMA / CD є равнорангових мережею, станції запитують канал, тільки коли у них є дані для передачі. Суперництво за канал може виникнути тоді, коли сигнали вводяться в кабель від різних станцій приблизно одночасно. Коли це відбувається, виникає накладення і спотворення сигналів. Їх правильний прийом станціями неможливий. Центральним аспектом колізій є вікно колізій. Цим терміном описується інтервал часу, необхідний для поширення сигналу по каналу і виявлення його будь-якою станцією мережі. Наприклад, припустимо, що в мережі є кабель довжиною 0,6 миль. Якщо станції розташовані в найдальшому кінці кабелю, відстань до найвіддаленішої станції становить близько 0,6 милі. Передача сигналу на яку зажадає 4,2 мкс. Коли станція А готова передавати дані, вона «прослуховує» кабель, щоб визначити, чи є сигнал в ланцюзі. Якщо станція В раніше передала кадр в канал, але він ще не досяг станції А, то станція А помилково буде вважати, що канал вільний, і почне передачу свого пакета. У даній ситуації відбудеться колізія двох сигналів.