Carrier sense multiple access with collision detection para niños

CSMA/CD (que significa "Acceso Múltiple con Escucha de Portadora y Detección de Colisiones") es una regla o algoritmo que usan las computadoras en una red para compartir el mismo cable o medio de comunicación. Imagina que es como una norma de tráfico para que los mensajes no choquen entre sí. Se usa mucho en las redes Ethernet, que son muy comunes en casas y oficinas, para que funcionen mejor. Con CSMA/CD, los dispositivos de la red "escuchan" el cable antes de enviar un mensaje. Si el cable está libre, envían su mensaje. Si detectan que otro mensaje ya está siendo enviado, esperan. Además, si dos mensajes chocan (a esto se le llama "colisión"), CSMA/CD ayuda a detener el envío y a intentar de nuevo para evitar problemas.

Una estación espera antes de transmitir porque el canal está ocupado.

¿Por qué es importante CSMA/CD?

Cuando muchas computadoras intentan enviar información al mismo tiempo en una red, es posible que sus mensajes choquen. Esto es como si dos personas intentaran hablar a la vez: nadie entendería nada. Estas colisiones pueden hacer que los mensajes se retrasen o incluso se pierdan. Para evitar estos problemas y asegurar que la información llegue bien, se crearon técnicas como CSMA/CD.

Hace mucho tiempo, existían métodos más antiguos para enviar mensajes en red, como ALOHAnet. Sin embargo, no eran muy eficientes y causaban muchas colisiones. Por eso, se desarrollaron nuevas técnicas, como CSMA, y luego su versión mejorada, CSMA/CD, para gestionar mejor los recursos de la red.

¿Cómo funciona CSMA/CD?

Imagina que estás en una cena con amigos y todos quieren hablar. Así es como funciona CSMA/CD para enviar un mensaje:

• Paso 1: ¿Hay algo que decir? La computadora revisa si tiene un mensaje listo para enviar. Si no, espera.
• Paso 2: ¿Está el "aire" libre? La computadora "escucha" el cable para ver si otra computadora está enviando un mensaje. Si el cable está ocupado, espera hasta que esté libre.
• Paso 3: ¡A transmitir! Si el cable está libre, la computadora empieza a enviar su mensaje y sigue "escuchando" por si hay algún choque.
• Paso 4: ¿Hubo un choque? Si la computadora detecta que su mensaje chocó con otro, detiene el envío.
• Paso 5: Reintentar. Si no hubo choque, el mensaje se envía con éxito.

¿Qué pasa si hay un choque (colisión)?

Si dos mensajes chocan, CSMA/CD tiene un plan para resolverlo:

• Paso 1: Avisar a todos. La computadora que detectó el choque envía una señal especial (llamada "señal de atasco") para que todas las demás computadoras sepan que hubo una colisión.
• Paso 2: Esperar un momento. Todas las computadoras que estaban enviando mensajes se detienen. Luego, cada una espera un tiempo aleatorio antes de intentar enviar su mensaje de nuevo. Este tiempo aleatorio ayuda a que no vuelvan a chocar al mismo tiempo.
• Paso 3: ¿Demasiados choques? Si un mensaje choca muchas veces seguidas (más de 16 intentos), la computadora se rinde y avisa que no pudo enviar el mensaje.

La forma de detectar las colisiones depende del tipo de cable. En cables compartidos, se puede comparar lo que se envía con lo que se recibe, o detectar una señal más fuerte de lo normal. En otros medios, si se detecta una señal en el canal de recepción mientras se está transmitiendo, se considera una colisión.

¿Cómo es un mensaje en CSMA/CD?

Ejemplo de trama CSMA/CD

Un mensaje o "trama" en CSMA/CD está dividido en varias partes, como un paquete con diferentes secciones:

• Preámbulo: Es como una cuenta atrás para que la computadora que recibe el mensaje se prepare y se sincronice con la que lo envía.
• Delimitador de inicio: Indica dónde empieza el mensaje real.
• Dirección de destino: Es la dirección de la computadora a la que va dirigido el mensaje.
• Dirección de origen: Es la dirección de la computadora que envía el mensaje.
• Longitud: Indica cuánto mide la parte de los datos del mensaje.
• Información: Aquí es donde van los datos o el contenido real del mensaje. Puede variar de tamaño.
• Relleno: A veces se añade un poco de información extra para que el mensaje tenga un tamaño mínimo. Esto ayuda a detectar las colisiones correctamente.
• Chequeo: Es un código especial que ayuda a la computadora receptora a verificar si el mensaje llegó sin errores.

Tipos de CSMA/CD

Existen diferentes formas en que CSMA/CD puede decidir cuándo transmitir:

• CSMA 1-persistente: Si una computadora quiere enviar un mensaje y el cable está libre, lo envía de inmediato. Si está ocupado, espera hasta que se libere y lo envía en cuanto pueda. El problema es que varias computadoras podrían estar esperando y enviar al mismo tiempo, causando un choque. Este es el tipo más común y se usa en el estándar IEEE 802.3.
• CSMA no persistente: Si el cable está ocupado, la computadora no espera escuchando. En cambio, espera un tiempo aleatorio y luego vuelve a intentar escuchar. Esto reduce los choques cuando hay mucho tráfico, pero puede hacer que los mensajes tarden más en enviarse si hay poco tráfico.
• CSMA p-persistente: Si el cable está libre, la computadora no envía el mensaje de inmediato. En su lugar, lo envía con una cierta probabilidad, o espera un pequeño tiempo antes de intentarlo.

Ventajas y desventajas de CSMA/CD

Ventajas

• Es fácil detectar choques en redes con cables.
• El tiempo que se tarda en detectar un choque es bastante corto.
• Funciona muy bien cuando no hay mucho tráfico en la red.

Desventajas

• No puede garantizar un tiempo máximo para que un mensaje llegue, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones que necesitan una respuesta muy rápida (como algunos sistemas de control).
• Las redes CSMA/CD suelen ser "half-duplex", lo que significa que una computadora no puede enviar y recibir información al mismo tiempo. Es como hablar por un walkie-talkie: o hablas o escuchas.
• Tiene problemas en redes inalámbricas.

Problemas en redes inalámbricas

En las redes inalámbricas, es más difícil "escuchar" el medio y detectar choques. Esto lleva a dos problemas principales:

• Problema del nodo oculto: Una computadora puede pensar que el "aire" está libre cuando en realidad otra computadora, a la que no puede "oír", ya está enviando un mensaje. Por ejemplo, si la computadora A y la C envían mensajes a la B, ambas pueden creer que el canal está libre, pero la B recibe ambos mensajes al mismo tiempo, causando un choque.

Problema del nodo oculto

• Problema del nodo expuesto: Una computadora puede creer que el "aire" está ocupado cuando en realidad la otra computadora que lo está usando no interferiría con su propio envío. Por ejemplo, si la computadora C está hablando con B, la D detecta que el canal está ocupado y no puede hablar con E, aunque sus conversaciones no chocarían.

Problema del nodo expuesto

Estos problemas en redes inalámbricas se resolvieron con un algoritmo diferente llamado CSMA/CA.

Aplicaciones de CSMA/CD

CSMA/CD se usó en versiones antiguas de Ethernet, como 10BASE5 y 10BASE2. Hoy en día, las redes Ethernet modernas usan dispositivos llamados "switches" y conexiones "full-duplex" (que permiten enviar y recibir al mismo tiempo), pero CSMA/CD se mantiene para que estas redes sean compatibles con equipos más antiguos.

Galería de imágenes

• 

  Períodos de CSMA/CD

• 

  Eficiencia máxima y dependencia de parámetros a,G

• 

  Esquema de funcionamiento de CSMA/CD y algoritmo de backoff.

Véase también

• Ethernet
• ALOHAnet
• CSMA
• CSMA/CA (Acceso Múltiple con Escucha de Portadora y Prevención de Colisiones)
• Acceso al medio
• Dirección MAC
• IEEE 802.3

Enlaces externos

zh:载波侦听多路访问#CSMA/CD