Kollisionsdomäne

Mit dem Begriff Kollisionsdomäne wird in einem Computernetz ein Teilbereich aus Teilnehmerstationen auf OSI-Modell Schicht 1 beschrieben. Eine Kollisionsdomäne umfasst alle Netzwerkgeräte, die gemeinsam um den Zugriff auf ein Übertragungsmedium konkurrieren. Grundlegende Vorstellung dabei ist, dass alle Netzwerkteilnehmer die Chance zur gleichberechtigten Nutzung des Netzwerkes besitzen. Das Übertragungsmedium ist daher eine zwischen allen Netzstationen geteilte Ressource. Dennoch kann nur eine Station zur gleichen Zeit Informationen übertragen. Fangen in einem derartigen gemeinsamen Layer-1 Segment zwei Stationen gleichzeitig an zu senden, kommt es zu Kollisionen. Sie entstehen, da beide Stationen auf einem gemeinsamen physikalischen Medium (Kabel oder auch Funkfrequenz) arbeiten. Die Signale (Spannungsimpulse) werden im Medium vermischt/überlagert und die Information wird dadurch zerstört.

Entstehung von Kollisionen

In einem mit Koaxialkabeln aufgebauten Netz (zum Beispiel 10Base2 und 10Base5) sind oft tatsächlich alle Stationen an einem einzigen Kabel angeschlossen. Kommt ein Repeater hinzu bleibt es dennoch bei der gemeinsamen Kollisionsdomäne, da Repeater Signale lediglich elektrisch aufbereiten und nicht auf Kollisionen reagieren. Ein 10BaseT-Ethernet sieht zwar sternförmig aus, es besteht aber bei Verwendung von Hubs - logisch betrachtet - dennoch aus einem einzigen Leiter, an den alle Stationen gemeinsam angeschlossen sind. Alle Stationen befinden sich in einer Kollisionsdomäne. Falls gleichzeitig mindestens zwei Stationen etwas senden wollen, entsteht eine Kollision. Bei Ethernet versucht man mit dem Carrier Sense Multiple Access-Verfahren (CSMA) CSMA/Collision Avoidance Kollisionen zu vermeiden und mit CSMA/Collision Detection deren Auswirkungen zu minimieren.

x----PC1-------PC2-------PC3-------PC4----x

Ein solches Netz kann zum Beispiel mit einer Bridge in verschiedene Segmente und somit in Kollisionsdomänen unterteilt werden.

x----PC1-------PC2-------
                       [Bridge]
                             -------PC3-------PC4---x

PC1 und PC2 sowie PC3 und PC4 und die jeweilige Seite der Bridge befinden sich jeweils in einer eigenen Kollisionsdomäne. Das heißt, dass PC1 mit PC2 und PC3 mit PC4 gleichzeitig kommunizieren können. Nur innerhalb eines Segmentes kann es noch zu Kollisionen kommen: Wenn PC1 etwas an PC3 schicken will, wird das Paket in der Bridge zunächst zwischengespeichert und analysiert. Sie sendet es danach auf das untere Segment. Wenn in diesem Moment PC3 oder PC4 etwas senden, entsteht im unteren Segment eine Kollision.

Der nächste Schritt besteht daher darin, jeden PC an einen eigenen Port der Bridge zu hängen. Man spricht bei einer Bridge mit mehr als zwei Anschlüssen in der Regel von einem Switch. Wenn alle beteiligten Geräte vollduplexfähig sind, treten keine Kollisionen mehr auf:

          PC1
           |
PC4----[Switch]----PC2
           |
          PC3

Erweiterte Erklärung: Eine Kollisionsdomäne ist ein Netzsegment in einem CSMA/CD-Netz. Alle Stationen die auf dem Layer 1 (Physical Layer, Bitübertragungsschicht) miteinander verbunden sind, befinden sich in der gemeinsamen Kollisionsdomäne. Repeater und Hubs trennen Kollisionsdomänen nicht.

Bridges trennen Kollisionsdomänen, da sie auf dem Layer 2 arbeiten. In einem geswitchten Netz besteht die Kollisionsdomäne nur aus zwei Stationen, dem Client und dem Switchport.

Behandlung von Sende-Konflikten

Es gibt zwei Möglichkeiten diese Problematik zu behandeln:

• Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (Kollisionsvermeidung)
• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (Kollisionserkennung)

Siehe auch: Broadcast-Domäne

Das CSMA/CD-Verfahren verliert an Bedeutung. Heutige Netzwerkarchitekturen basieren auf einer Mikrosegmentierung, die an einem Switchport nur noch eine Station anbindet und folglich keine Konkurrenzsituation mehr erzeugt. Im aktuellen 10-Gigabit-Ethernet-Standard ist die Methode nicht mehr enthalten. Demgegenüber ist des Konzept des CSMA/CA-Verfahrens weiterhin unverzichtbarer Bestandteil von WLANs.