Kollision (Netzwerk)
Was ist eine Kollision in einem Netzwerk?
In einem Halbduplex-Ethernet-Netzwerk entsteht eine Kollision, wenn zwei Geräte im selben Ethernet-Netzwerk versuchen, gleichzeitig Daten zu übertragen. Das Netzwerk erkennt die Kollision der beiden übertragenen Pakete und verwirft sie beide. Kollisionen sind ein natürliches Phänomen in Ethernet-Netzen.
Ethernet-Hubs bieten einen einzigen gemeinsam genutzten Kanal und sind daher von vorneherein halbduplex. Nur ein Gerät oder Knoten auf dem Kanal kann gleichzeitig Daten übertragen. Die Kommunikation erfolgt jeweils nur in eine Richtung, im Gegensatz zu einem Vollduplex-Kanal, bei dem die Kommunikation in beide Richtungen gleichzeitig stattfinden kann.
Was passiert, wenn eine Kollision auftritt?
Wenn auf einem Halbduplex-Kanal zwei Geräte gleichzeitig versuchen, Daten zu übertragen, kommt es zu einer Kollision, die zu Übertragungsfehlern und Datenverlust führen kann. Bei einer Kollision erkennen das beide Geräte, warten jeweils eine zufällige Zeitspanne ab und versuchen es erneut, bis die Übertragung erfolgreich abgeschlossen ist.
Ein Walkie-Talkie ist ein gutes Beispiel dafür, wie eine Kollision in einem Halbduplex-Kommunikationskanal auftritt. Diese Geräte können nur in einer Richtung gleichzeitig Sprachkommunikation senden oder empfangen. Wenn die Benutzer zweier Walkie-Talkies versuchen, gleichzeitig zu sprechen, indem beide Personen zugleich die Sprechtaste drücken, kann keiner den anderen hören, da sich keines der Geräte im Empfangsmodus befindet.
Wie werden Kollisionen verhindert?
Ethernet verwendet das Verfahren Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMA/CD), bei dem sich die Geräte bei der Nutzung der Signalleitung abwechseln. Wenn ein Gerät senden will, prüft es den Signalpegel der Leitung, um festzustellen, ob ein anderes Datenpaket diese Leitung benutzt. Wenn dies der Fall ist, wartet das Gerät ein paar Sekunden und versucht es erneut. Ist die Leitung nicht belegt, sendet das Gerät.
Eine alternative Methode zur Kollisionsvermeidung ist der Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA). Bei diesem Ansatz wird ein Algorithmus verwendet, der festlegt, wann die Geräte senden können. Dieser Ansatz verringert die Wahrscheinlichkeit von Paketkollisionen. Wenn eine Kollision auftritt, werden die Pakete verworfen und der Prozess fortgesetzt.
Die CA-Technologie optimiert die Bandbreite, indem sie die Häufigkeit von Kollisionen reduziert, sie aber nicht vollständig eliminiert. CSMA/CA eignet sich gut für Funknetzwerke, da sich drahtlose Access Points möglicherweise außerhalb der Reichweite anderer Access Points befinden und das Netzwerk nicht in der Lage ist, vorherzusehen, wann Geräte versuchen werden, zu senden. Durch die Verwendung von CA wird ein Zeitplan für die Übertragung von Geräten unabhängig von ihrem Standort erstellt.
Das beste Mittel gegen Kollisionen ist die Umstellung auf eine Vollduplex-Switching-Umgebung. Netzwerk-Switches trennen Kollisionsdomänen auf, so dass sich jedes Gerät in seinem eigenen Netzwerksegment befindet. Dadurch werden Kollisionen vermieden.
