¿Cómo detecta Ethernet una colisión en el método CSMA / CD?

Entiendo que Carrier Sense es esencialmente la NIC que "escucha" al medio en busca de transmisiones, el acceso múltiple significa que varios dispositivos en la red pueden "escuchar" al medio, y la detección de colisiones es el procedimiento que se realiza si hay un marco colisión. Mi pregunta es ¿cómo determina realmente una NIC si hubo una colisión? ¿Hay alguna discrepancia en los voltajes o qué?

Suponga que tiene la siguiente situación ...

• PC con la NIC codificada a 100Mbps, Full-duplex
• Cable RJ45, fijado EIA-568B (no es que los colores en el pinout importen)
• Cisco Catalyst Switch, usando autonegociación (a 100Mbps)

Dado que la NIC de la PC está bloqueada a 100 / completa, la negociación automática de Ethernet de Cisco falla y vuelve a caer a 100 / mitad. Ahora hay una falta de coincidencia dúplex en la línea. El conmutador Cisco utiliza CSMA / CD para acceder al enlace.

Supongamos que la PC y el Cisco transmiten exactamente en el mismo instante; el diagrama lógico y el diagrama de capa física muestran el mismo comportamiento desde dos perspectivas diferentes, pero el diagrama de capa física es más relevante para su pregunta.

  LOGICAL DIAGRAM
  ===============

                   Tx                     Tx
  100/full       ----->                 <-----   100/half
  PC        -----------------------------------  Cisco Catalyst Switch


  PHYSICAL LAYER PIN DIAGRAM
  ==========================

      PC                                         Cisco Catalyst Switch
      100/full                                   100/half

                    Tx D1             
                    ----->
      568B                                       568B
      Pin Signal                                 Pin Signal
      1   TX+ D1    ---------------------------  3   RX+ D2
      2   TX- D1    ---------------------------  6   RX- D2
      3   RX+ D2    ---------------------------  1   TX+ D1
      6   RX- D2    ---------------------------  2   TX- D1

                                         <------
                                           Tx D1

En los diagramas anteriores, la PC (dúplex completo) está a la izquierda y el conmutador Cisco (semidúplex) está a la derecha. Ambos lados transmiten (Tx) simultáneamente en los pines 1 y 2, este par de pines se llama D1.

Cuando la NIC del conmutador recibe la trama de la PC en el par D2 mientras el conmutador transmite simultáneamente en el par D1, el conmutador registra una colisión ( referencia de respuesta ). La colisión solo se registra en el conmutador, porque está en modo semidúplex.

Notas sobre GigabitEthernet:

• Half-duplex se llama en la ^Nota estándar ¹ ; sin embargo, en realidad nadie usa GigE half-duplex. Esto significa que GE no usará CSMA / CD
• GE utiliza los 8 pines en el conector mod RJ45, y los pines TX / RX específicos se asignan dinámicamente.

Notas finales :

^{Nota 1} Citando IEEE 802.3-2012 4.1 (cursiva énfasis mío):

4.1.2.1.2 Recepción sin contención

En modo semidúplex, a una velocidad de funcionamiento de 1000 Mb / s , la estación transmisora ​​puede ampliar las tramas en las condiciones descritas en 4.2.3.4. La extensión es descartada por la subcapa MAC de la estación receptora, como se define en el modelo de procedimiento en 4.2.9.

En los viejos tiempos (10base-2), se detectó una colisión por detección de corriente: se necesita más potencia (corriente eléctrica) cuando dos transmisores se pisan entre sí. Para las especificaciones 10/100/1000-baseT, es tan simple como mirar el par RX mientras se transmite en su par TX. (o pares en el caso de 1000, pero gig-e nunca hace half-duplex).

Los transceptores modernos (para tecnología 10base-X) usan la cancelación de eco para restar su señal del cable para escuchar otras señales.

El PHY o el repetidor (hub) es notificado de una colisión por el PHY

Cuando un MAC es informado de una colisión, pasa por el procedimiento de detección de colisión (retroceso aleatorio).

Cuando un repetidor (concentrador) es informado de una colisión, genera una "señal JAM" en todos los puertos para garantizar que la colisión sea detectada por los MAC que enviaron las tramas colisionantes y que otros hosts detectan correctamente la línea como ocupada.

La forma en que phy detecta la colisión es específica del tipo de medio. Para ethernet coaxial, se basa en el voltaje de CC en el coaxial https://books.google.co.uk/books?id=MRChaUQr0Q0C&pg=PA54&lpg=PA54&dq=coaxial+ethernet+collision+detection&source=bl&ots=oGaQGcNnkN&sig=OayChWr1HyDhYm1 = es & sa = X & redir_esc = y # v = una página & q = coaxial% 20ethernet% 20collision% 20detection & f = false

Las variantes comunes de par trenzado y fibra ethernet son full duplex a nivel eléctrico, pero por razones de compatibilidad y para permitir la operación en redes con repetidores (hubs) necesitaban poder operar en modo half duplex. Esto se hace tratando la actividad simultánea en las rutas de transmisión y recepción de datos como una colisión.

Tenga en cuenta que los enlaces que se ejecutan en modo dúplex completo no usan CSMA / CD, las colisiones simplemente no pueden ocurrir allí. A 10 Mbps CSMA / CD era la norma. En los primeros días de 100Mbps, CSMA / CD todavía se usaba para admitir concentradores (repetidores), pero a medida que los interruptores (puentes) se hicieron cargo y la autonegociación maduró, el dúplex completo se convirtió en la norma. A 1 Gbps, el modo semidúplex existe en los estándares, pero, por supuesto, nadie ha vendido un concentrador por lo que no tiene sentido. A velocidades más altas, half duplex no es compatible en absoluto.

CSMA / CD hoy en día es una característica de compatibilidad con equipos heredados.