イーサネットの通信を支えるCSMA/CD方式とは？

イーサネットの通信を支えるCSMA/CD方式とは？

CSMA/CD方式の概要

– CSMA/CD方式の概要CSMA/CD方式とは、「搬送波感知多重アクセス/衝突検出」と呼ばれる通信方式で、複数の機器が一つの通信回線を共有するイーサネットネットワークにおいて、データの衝突を避け、円滑な通信を実現するために欠かせない技術です。この方式では、まず送信したいデータを持っている機器は、回線が使用中かどうかを調べます。これを「搬送波感知」と言います。もし回線が空いていれば、データの送信を開始します。しかし、複数の機器が同時に回線の空き状態を確認して送信を開始してしまうと、データ同士が衝突してしまうことがあります。そこで、CSMA/CD方式では、データ送信中に回線の状態を監視し、他の機器からの送信と衝突していないかを常に確認します。これを「衝突検出」と言います。もし衝突が検出された場合、送信中のデータは破棄され、各機器はランダムな時間だけ待ってから再度送信を試みます。このランダムな待ち時間によって、同じ機器が連続して衝突を起こす可能性を低減し、他の機器に送信の機会を与えることができます。このように、CSMA/CD方式は、回線の状態を常に監視することで衝突を検出し、自動的に再送信を行うため、効率的かつ信頼性の高いデータ通信を実現しています。しかし、ネットワークに接続された機器が増加し、データ送信が頻繁になると、衝突の発生頻度が高くなり、通信速度が低下する可能性があります。

データ送信前の確認

データを送信する際、複数の機器が同時にデータを送ろうとすると、データが衝突してしまい、正しく送受信できません。これを防ぐために、CSMA/CD方式という通信方式が使われています。
CSMA/CD方式の最大の特徴は、データを送信する前に、回線が空いているかどうかを確認することです。送信したい機器は、まず回線上に他の機器からの信号が流れているかどうかを調べます。他の機器からの信号がない、つまり回線が空いていることを確認してからデータを送信することで、データの衝突を避けることができます。
この確認作業は「搬送波感知」と呼ばれ、CSMA/CD方式の重要な要素です。搬送波とは、データを送信する際に使われる信号のことです。送信する前に搬送波を感知することで、他の機器がデータを送信しているかどうかを判断します。もし他の機器が送信中であれば、送信を待機し、回線が空いてから改めて送信を試みます。
このように、CSMA/CD方式は、送信前の確認を徹底することで、データの衝突を防ぎ、効率的なデータ通信を実現しています。

衝突発生時の対応

複数の機器がネットワークを通じてデータを送信する際、回線が空いているかどうかを確認してからデータを送信することで、データの衝突を防ぐことができます。しかし、複数の機器がほぼ同時に回線の空き状況を確認し、同時にデータ送信を開始してしまうケースも起こりえます。
このような場合、送信されたデータは互いに衝突し、データが壊れてしまいます。
CSMA/CD方式では、このようなデータの衝突を検出する機能が備わっており、「衝突検出」と呼ばれています。 機器は、データ送信後も回線を監視し続け、データの衝突を検知すると、送信を中断します。
そして、他の機器が回線を使用していないことを確認してから、再度データ送信を行います。このように、CSMA/CD方式は、衝突検出と再送信の仕組みを用いることで、データの衝突を回避し、信頼性の高いデータ通信を実現しています。

再送による信頼性確保

データ通信を行うネットワークにおいて、複数の機器が同時にデータを送信しようとしてしまうと、データの衝突が発生し、通信が途絶えてしまうことがあります。このような問題を防ぐために、CSMA/CDという通信方式が広く採用されています。

CSMA/CD方式では、データ送信前に回線を監視し、他の機器が送信を行っていないことを確認してからデータを送信します。しかし、複数の機器がほぼ同時に送信を開始してしまうと、データの衝突が発生することがあります。

データの衝突を検出した場合、送信した機器は、ランダムな時間待機してから再度データを送信します。このランダムな時間待機は、各機器が異なるタイミングで再送を試みることで、再び衝突が発生する可能性を低減させるために重要な役割を果たします。

このように、CSMA/CD方式は、衝突の発生を許容しつつも、再送によって最終的にはすべての機器が正常にデータを送信できるように設計されています。この仕組みにより、ネットワークの信頼性を確保しています。ただし、ネットワークの負荷が高くなると、衝突が頻発し、再送が繰り返されることで通信速度が低下することがあります。

イーサネットにおける重要性

イーサネットは、現代社会において欠かせないネットワーク技術となっています。その基盤を支える重要な技術の一つが、CSMA/CD方式です。

CSMA/CD方式は、複数の機器が一つのネットワーク回線を共有する際に、データの衝突を避け、効率的に通信を行うための仕組みです。この方式は、送信する前に回線が空いているかを確認し、他の機器が送信していないことを確認してからデータを送信します。

もしも複数の機器が同時にデータを送信してしまい、データが衝突してしまった場合は、送信を中断し、ランダムな時間をおいてから再度送信を試みます。この仕組みにより、データの衝突を最小限に抑え、多くの機器が効率よく回線を共有することを可能にしています。

CSMA/CD方式は、イーサネットの高速化や無線化が進んだ現在でも、その基本的な考え方は重要な技術として受け継がれています。例えば、無線LANなどで採用されているCSMA/CA方式は、CSMA/CD方式の考え方を応用し、無線環境におけるデータ衝突を回避する技術です。

このように、CSMA/CD方式は、イーサネットの基礎を築き、その後の発展を支え続けてきた重要な技術と言えるでしょう。