一、引述
载波侦听多路访问／碰撞检测（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）技术是IEEE 802标准委员会（LMSC）定义的多种媒体访问控制方法中的一种，即IEEE 802网络家族的一种。它是实现局域网（LAN）最初采用的媒体访问控制方法，支持各类物理媒体和众多传输速率。
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1、渊源
CSMA/CD技术源于20世纪70年代夏威夷大学的ALOHA无线通信系统，基本思想是发送方有数据时就发送，但发送的同时需要通过对反馈的信息的监听来决定是否发生了发送冲突。1980年，以施乐（Xerox）公司为先导，后来Intel和DEC公司加盟后进行了联合开发工作，由此产生了三家联合发布的“以太局域系统（Ethernet）”，成为将ALOHA系统技术应用于在基带通信电缆上的第一个CSMA/CD局域网系统。IEEE 802标准委员会在开始研究局域网系统时，将该技术作为办公自动化用局域网的基本技术。尽管新的IEEE 802.3文本所涵盖的局域网技术，从协议内部体系结构所使用的通信媒体的覆盖范围，到通信速率范围等方面都与原“以太网”有了很大的变化，但人们习惯上仍使用“以太网”一词来代表基于CSMA/CD技术或由此演变而来的一类局域网。
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2、IEEE 802.3工作组与802.3标准
为了研究以CSMA/CD技术做为媒体访问控制方法的局域网络，IEEE 802标准委员会（LMSC）专门成立了一个工作组，工作组编号IEEE 802.3，称为以太网工作组，研究的成果以IEEE 802.3x文档发布，成为LMSC的标准集。IEEE 802.3x标准族是由众多独立的标准文件构成，且在不断的编制发布新的标准或修订原有的标准。由于IEEE 802.3x标准族太多，为了便于使用，LMSC将其合并发布，并将其作为版本不断更新修订。截止到2022年7月，已发布了IEEE 802.3-2022版本，即IEEE 802.3-2022《IEEE Standard for Ethernet》。
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早期的IEEE 802.3文本与原施乐公司的“以太网”一样，也采用基带同轴电缆为通信媒体，传输速率也是10Mbit/s，但为了适应更大的用户数量需要，MAC子层的帧中的源地址和目的地址字段长度都由原来的两字节扩展为6字节。此外，除定义了协议与接口之外，还定义了物理层和数据链路层的服务，在形式上更符合ISO文本格式。
3、IEEE 802.3标准的国际标准与国内标准
为了使IEEE 802标准在国际上推广使用，已被国际标准化组织（ISO）吸收转化为国际标准，IEEE 802.3标准被发布为ISO/IEC 8022-3《信息技术 局域网 第3部分 带碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范》；后修订为ISO/IEC 8022-3《信息技术 系统间远程通信和信息交换 局域网与城域网 特定要求 第3部分 带碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范》；再后被修订为ISO/IEC 8022-3《信息系统间电信和信息交换 局域网与城域网要求 第3部分 以太网标准》。
我国曾在1995年首次将ISO/IEC 8022-3：1990转化为国内标准GB/T 15629.3-1995《信息处理系统 局域网 第3部分 带碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范》（两者的一致性程度为等同采用（IDT））。后在2014年又将ISO/IEC 8022-3：2000版本转化为国内标准，被发布为GB/T 15629.3-2014《信息技术 系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网 特定要求 第3部分：带碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范》，其与ISO/IEC 8022-3：2000版本（英文版）的一致性程度为重新起草法修改采用（MOD）。两者的差异详见GB/T 15629.3-2014标准原文中前言的说明。
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下述将以我国现行GB/T 15629.3-2014标准版本来简要介绍基于CSMA/CD技术局域网的相关内容。若要详细了解GB/T 15629.3-2014标准具体内容的请查阅下附件。
附件：GB/T 15629.3-2014《信息技术 系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网 特定要求 第3部分：带碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范》
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二、GB/T 15629.3-2014标准的内容简介
GB/T 15629.3-2014标准，规范的是采用CSMA/CD技术作为媒体访问控制方法的局域网综合性标准。包括了信号速率从1Mbit/s到1Gbit/s的多种媒体类型和技术。为1Mbit/s基带系统、10Mbit/s基带和宽带系统、100Mbit/s基带系统和1000Mbit/s基带系统提供了必要的规范。另外，该标准规定了通过聚合多条速率相同的物理链路到一条逻辑联络而增加系统数据速率的方法。由于该访问控制方法可以通过众多类型的物理层来实现（即不同的物理媒体和不同的数据传输速率的标记，如10BASE5、10BASE-T、100BASE-FX等等），使得该标准规定的内容较多，它的主要内容是由43章和36个附录所构成，标准的重点是对MAC层和PHY层的规范，
需要说明的是：现行的GB/T 15629.3-2014标准参照的是IEEE 802.3-2000版本，而802.3标准后已发布了多个修订的版本，目前的标准版本已是IEEE 802.3-2022。然而，后续版本对于基础技术内容没有太大变化（尤其是基于CSMA/CD技术的媒体访问控制方法），重点是对网络数据传输能力的提高，目前在802.3-2022标准中其物理层支持的数据速率范围为1Mbit/s~400Gbit/s的多种速率。因此，希望更全面的了解基于CSMA/CD媒体访问方法的局域网内容的应查询最新版本的IEEE 802.3标准。
三、基于CSMA/CD技术的局域网概述
1、CSMA/CD技术的基本原理
载波侦听多路访问／碰撞检测（CSMA/CD）表明系统是一个多工作站共用一个广播型信道（如总线结构），随机的、竞争的占用信道来发送信息（访问方法），系统采用分布式控制方法，所有站点之间不存在控制与被控制的关系。术语“载波侦听”、“多路访问”和“碰撞检测”及“CSMA/CD网络”的含义详见下表3-1。下附录3-1是CSMA/CD的基本原理的描述，供参考。
表 3-1：“载波侦听”、“多路访问”和“碰撞检测”等的含义
附录 3-1：CSMA/CD的基本原理的描述
2、采用CSMA/CD技术局域网的参考模型（RM）
GB/T 15629.3-2014规定的基于CSMA/CD技术的局域网体系结构，应是符合国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互联/基本参考模型（OSI/RM）的。由于是一种媒体访问控制方法，它规定的体系结构主要对应于OSI/RM最下两层：数据链路层（DLL）和物理层（PHY），具体详见下图3-2所示。按照OSI/RM的层内允许进一步划分子层的原则，层1（PHY）和层2（DLL）都有其分层。鉴于这些子层的划分，使得基于CSMA/CD技术的局域网体系结构组织有两个主要的优点，即：清晰性和灵活性，其释义详见下表3-2。
图 3-2：基于CSMA/CD技术局域网的体系结构及与OSI/RM的关系
表 3-2：清晰性和灵活性的释义
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对于数据链路层（DLL），从上到下又分为逻辑链路控制（LLC）子层和媒体访问控制（MAC）子层，LLC和MAC一起完成在OSI/RM中所定义的数据链路层的预期功能。逻辑链路控制（LLC）子层与媒体访问控制方法无关，因此，IEEE 802标准委员会专门制定了其协议规范，以IEEE 802.2标准发布（国内标准是GB/T 15629.2），由不同的媒体访问控制方法的局域网及所有802网络共同遵守。因此在802.3标准中并不含LLC的内容，媒体访问控制（MAC）子层的内容是802.3标准中规范的重要内容之一，它规定了基于CSMA/CD技术的媒体访问控制方法的要求。
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对于物理层（PHY），与其它媒体访问控制方法的局域网相比，唯有基于CSMA/CD技术的媒体访问控制方法，其分层最为复杂和多样。CSMA/CD局域网的物理层的分层主要是为了适应不同的物理媒体和不同的数据传输速率，其分层后的物理层是由物理层设备（各子层）和物理层兼容性接口（相关子层间接口）两部分构成。
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3、半双工操作与全双工操作
GB/T 15629.3-2014标准描述的体系可提供两种不同的操作方式：半双工和全双工。体系中给定的各种示例在任何一个时刻都可以半双工方式或全双工方式进行操作。半双工操作与全双工操作的释义详见下表3-3。由表可知，只有在半双工操作时采用CSMA/CD技术，半双工操作能与所有媒体和配置同时使用。全双工操作的最常用配置由中心网桥（也称作交换机）和把每个网桥端口连接到单个设备的专用LAN 组成。全双工操作构成半双工操作所要求的MAC功能的适当子集。
表 3-3：半双工操作与全双工操作的释义
4、MAC和PHY的规范
GB/T 15629.3-2014标准的主要内容是对MAC子层和PHY各子层及兼容性接口进行规范。对于基于CSMA/CD技术的局域网物理层，GB/T 15629.3-2014共规定了近二十种的不同媒体（铜线或光纤等）、不同速率（1、10、100、1000Mbit/s）的物理层规范（包括其功能、电气特许和机械特性等），其种类情况汇总于下表3-4中。
表 3-4：物理层规范情况
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GB/T 15629.3-2014标准对于其MAC子层，规定的内容包括：MAC服务、MAC帧结构、MAC方法等要求。
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5、安全服务
关于基于CSMA/CD技术局域网的安全服务，GB/T 15629.3-2014提供了一种基于 TePA 的局域网媒体访问控制安全机制 TLSec（TePA-based LAN MAC Security)，包括基于 TePA 的局域网鉴别协议 TLA（TePA-based LAN Authentication Protocol）和基于 TLA 的局域网保密通信协议 TLP（TLA-based LAN Privacy Protocol）。该安全机制是我国专有的，该安全技术要求与IEEE 802.3或ISO/IEC 802-3是不同的，因此，我国局域网的安全服务并没有采用IEEE 802.10安全标准。TePA安全机制的具体要求详见GB/T 15629.3-2014的附录 I。
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