CSMA/CD方式とは?ネットワーク初心者向けに1分で分かりやすく

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CSMA/CD方式Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)とは、媒体共有型ネットワークにおいて、①キャリア信号を検出するとともに、②送信データの衝突が起きた場合は再送するというアクセス制御方式の1つ。

このページでは、ネットワークスペシャリスト試験等で出題されるCSMA/CD方式について初心者向けに1から分かりやすく図解付きで解説します。

このページで学べる内容
  • 【前提】媒体共有型ネットワークとは?
  • CSMA/CD方式とは?
    • CSMA/CD方式の仕組み
    • CSMA/CD方式のデメリット

ネットワークエンジニアを目指す方であれば知らないと恥ずかしい基本知識の1つ。是非最後までご覧ください。

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【前提】媒体共有型ネットワークとは?

CSMA/CD方式をきちんと理解するために必要な前提知識です。ちゃんと理解できていない方は読み飛ばし厳禁です。

世界中のありとあらゆるネットワークは、通信媒体(=LANケーブル等)の使い方によって以下の2つに分類することができます。

ネットワークの分類
  • 媒体共有型ネットワーク
    通信機器と通信機器をつなぐ媒体(=ケーブル)を共有するネットワーク
  • 媒体非共有型ネットワーク
    各通信機器が媒体を共有せず「占有する」ネットワーク

CSMA/CD方式が採用されるネットワークは、媒体共有型ネットワークです。媒体共有型ネットワークとは、通信機器と通信機器をつなぐ媒体(=ケーブル)を共有するネットワークのこと。

CSMA/CD方式とは

媒体共有型ネットワークでは、例えば1つのコンピュータがデータを送ろうとした場合、もしまた別のコンピュータがデータを送っている最中だった場合、データ(=電気信号の波)同士が衝突(=コリジョン)してしまいます。

CSMA/CD方式とは

電気信号が衝突してしまうと、通信機器同士が正しく通信することができずネットワークとして成立しません。

そこでこの衝突を回避し、正しく通信を行うためのアクセス制御が必要となります。そのアクセス制御方式として考え出されたのがCSMA/CD方式です。

CSMA/CD方式とは?

CSMA/CD方式(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)とは、上記で説明したデータの衝突(=コリジョン)を避けるための仕組みと、万が一衝突が発生した場合にデータを再送する仕組みを兼ね備えた通信制御方法です。

CSMA/CD方式のポイントは以下の2点。

CSMA/CD方式のポイント
  • Carrier Sense / Multiple Access
    データを送信する前に伝送路上に他のデータが流れていないか?を確認する
  • Collision Detection
    データが衝突した場合は適当な時間だけ待機しデータを再送する

上記2つのポイントを1つ1つ図解します。

CSMA/CD方式①:Carrier Sense / Multiple Access

CSMA/CD方式では、まず初めにデータを送信する前に伝送路上に他のデータが流れていないか?を確認します。

もし電気信号が流れていないことを確認できたら、すぐにデータを送信します。

逆に、ケーブル上に電気信号が流れていることを検知した場合にはデータ送信を一旦待機します。

このようにすることでデータが衝突することを避ける狙いです。

CSMA/CD方式のCS(Carrier Sense)=キャリア(電気信号)を検知するという意味です。

CSMA/CD方式②:Collision Detection

ただし、上記の仕組みだけでは同時に2つの通信機器が同時にデータ送信を行おうとした場合にはデータの衝突を避けることができません。

したがって、CSMA/CD方式ではデータの衝突を検知(Collision Detection)した場合、その後データを再送する仕組みも備えています。

CSMA/CD方式では衝突を検知(Collision Detection)後、コンピュータAとコンピュータCは適当な時間(=乱数時間)待ってデータを再送します。

これで目的の通信機器にデータを正しく送信することができます。

さらに、衝突が発生した場合は再度同じことを繰り返すだけですが、それぞれのコンピュータが待機する時間はランダムなので何度も何度も衝突が続くことはほとんど考えられません。

このような仕組みで媒体共有型のネットワークを利用して通信を正常に行い、複数機器で適切に通信(Multiple Access)を行うための仕組みがCSMA/CD方式です。

このページのまとめ
  • CSMA/CD方式は媒体共有型ネットワークで用いられるアクセス制御の1つ
  • CSMA/CD方式は以下の手順でMultiple Accessを実現する
    • Carrier Sense
      データを送信する前に伝送路上に他のデータが流れていないか?を確認
    • Collision Detection
      データが衝突した場合は適当な時間だけ待機しデータを再送

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