CSMA/CD & CSMA/CA – Kollisionen verstehen und vermeiden
CSMA/CD erklären
Du beschreibst den Ablauf von CSMA/CD bei einer Kollision Schritt für Schritt
CSMA/CA einordnen
Du erklärst, warum WLAN CSMA/CA statt CSMA/CD verwendet
Unterschiede benennen
Du unterscheidest CD und CA und weißt, welche Technologie welches Verfahren nutzt
Bringe die folgenden Schritte des CSMA/CD-Verfahrens in die richtige Reihenfolge. Nummeriere die Felder von 1 (erster Schritt) bis 6 (letzter Schritt).
Das Gerät lauscht auf das Medium (Carrier Sense) – ist es frei?
Eine Kollision wird erkannt (Collision Detection) – zwei Geräte haben gleichzeitig gesendet.
Das Gerät sendet ein Jam-Signal, um alle anderen zu warnen, dass eine Kollision aufgetreten ist.
Das Gerät beginnt zu senden und prüft dabei gleichzeitig, ob eine Kollision auftritt.
Alle beteiligten Geräte warten eine zufällige Zeit (Backoff-Algorithmus), bevor sie erneut versuchen zu senden.
Das Medium ist frei – das Gerät wartet die IFG (Interframe Gap, 9,6 µs) ab und sendet dann.
Richtige Reihenfolge:
Ordne jede Aussage dem richtigen Verfahren zu: CSMA/CD oder CSMA/CA.
a) Wird bei kabelgebundenem Ethernet (IEEE 802.3) eingesetzt.
b) Versucht Kollisionen zu vermeiden, bevor sie entstehen (Avoidance).
c) Erkennt Kollisionen während der Übertragung (Detection).
d) Wird bei WLAN (IEEE 802.11) eingesetzt.
e) Das sendende Gerät wartet nach dem Senden auf eine Bestätigung (ACK) vom Empfänger.
f) Beim Senden kann das Gerät gleichzeitig „lauschen", weil Senden und Empfangen auf demselben Kabel stattfinden.
a) CSMA/CD
b) CSMA/CA
c) CSMA/CD
d) CSMA/CA
e) CSMA/CA (Bestätigungs-ACK auf Schicht 2 bei WLAN)
f) CSMA/CD – Bei Funk ist das nicht möglich, weil der Sender die eigene Übertragung nicht „hören" kann (Hidden-Station-Problem)
Beantworte die folgenden Fragen in eigenen Worten.
a) Warum kann ein WLAN-Gerät eine Kollision nicht erkennen (wie es Ethernet tut)?
b) Was ist das „Hidden Station Problem" und warum ist es im WLAN relevant?
c) Was tut CSMA/CA, um Kollisionen zu vermeiden? Nenne zwei konkrete Maßnahmen.
a) Ein WLAN-Gerät sendet und empfängt auf demselben Frequenzkanal. Während es sendet, ist sein eigenes Signal so viel stärker als ein mögliches kollisierendes Signal, dass es Kollisionen nicht erkennen kann – es „hört sich selbst" zu laut.
b) Zwei Geräte A und C sind beide in Reichweite des Access Points B, aber nicht in gegenseitiger Reichweite. Gerät A „sieht" Gerät C nicht und weiß nicht, dass C gerade sendet → beide senden gleichzeitig → Kollision am AP. CSMA/CD könnte das nicht erkennen.
c) Zwei Maßnahmen: (1) Random Backoff – bevor ein Gerät sendet, wartet es eine zufällige Zeitspanne (DIFS + zufälliger Slot), um Gleichzeitigkeit zu verringern. (2) ACK-Bestätigung – der Empfänger bestätigt jedes empfangene Frame. Kommt kein ACK, wiederholt der Sender die Übertragung.
In einem alten Schulnetzwerk sind 12 PCs über einen Hub verbunden. Die Nutzer beschweren sich, dass das Netzwerk sehr langsam ist, besonders wenn viele gleichzeitig arbeiten.
a) Warum kommt es bei 12 PCs am Hub zu besonders vielen Kollisionen?
b) Wie nennt man den Netzwerkbereich, in dem Kollisionen auftreten können?
c) Welche einfache Maßnahme würde das Problem sofort lösen? Begründe, warum das hilft.
a) Alle 12 PCs befinden sich in einer Kollisionsdomäne. Jeder sendet Daten an alle anderen (Broadcast). Je mehr Geräte gleichzeitig senden, desto höher die Wahrscheinlichkeit einer Kollision. Mit jedem Backoff-Versuch verlängert sich die Wartezeit weiter.
b) Kollisionsdomäne (engl. Collision Domain). Alle Geräte an einem Hub befinden sich in einer gemeinsamen Kollisionsdomäne.
c) Hub durch einen Switch ersetzen. Ein Switch trennt die Kollisionsdomänen: Jeder Port bildet eine eigene Kollisionsdomäne. Pakete werden nur an den Empfänger weitergeleitet (Unicast statt Broadcast) – Kollisionen zwischen den Geräten entfallen vollständig.