采用CSMA/CD的以太网有独立收发信道仍产生碰撞的原因问询

• 你对以太网的基础组网认知存在偏差：传统早期以太网默认是多节点共享传输介质的组网，并非天生就是两个节点的端到端独占连接。最早的总线型以太网使用同轴电缆作为公共传输介质，所有节点都挂在同一条总线上；后续早期星型以太网使用集线器（Hub）组网，集线器属于物理层设备，所有端口共享同一个带宽和传输介质，任何节点发送的信号都会被广播到所有其他端口，这种场景下天然存在多节点同时发送信号的冲突可能。
• 独立的发送、接收信道是全双工以太网才具备的特性，这种模式下确实不会发生碰撞，也不需要启用CSMA/CD协议。你提到的CSMA/CD本身就是半双工以太网的专属协议，半双工模式下收发共用同一个信道，同一时间只能有一个方向的传输，所以才需要做冲突检测和避免。

半双工共享介质以太网中，所有节点共享同一个传输信道，CSMA/CD的工作逻辑是「先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发」，但由于电信号传输存在固定时延，可能出现两个节点都完成信道监听、认为当前信道空闲后，几乎同时开始发送信号的情况，两个信号在传输介质上叠加就会产生碰撞，导致双方发送的数据都失效。

举个直观的例子：总线型以太网挂接了A、B两个节点，相距1km，电信号在铜缆里的传输速度约为2/3光速，也就是200m/μs，信号从A到B需要5μs。如果A先开始发送，信号还没传输到B的时候，B监听信道认为空闲，也启动发送，这个时候就会发生碰撞，这也是CSMA/CD要求最小帧长必须大于等于信号往返传播时延的核心原因，确保节点在发完完整帧之前能检测到是否发生了碰撞。

• 以太网分为半双工和全双工两种工作模式，只有半双工模式需要使用CSMA/CD，也只有半双工模式会出现碰撞；全双工模式下收发信道完全独立，两个节点可以同时发送和接收数据，不存在冲突，也不需要运行CSMA/CD协议。
• 现在主流使用的交换式以太网（用以太网交换机Switch组网），两个节点之间的通信是交换机端口之间的独占通道，默认工作在全双工模式，已经不会出现碰撞问题，CSMA/CD基本已经被淘汰，只有在连接非常老旧的集线器、或者强制设置为半双工模式的场景下才会启用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anish T。