【计算机网络】介质访问控制

传输数据有两种链路

介质访问控制：采取一定的措施，使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况

静态：根据时间、频率、码片等等进行划分
 

 

FDM

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽HZ）资源。

 由于波形不一样，即使是在同一时段使用也可以区分开来

TDM

将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，所有用户轮流占用信道。

这一个周期对应的就是在一个时段内我可以发送多少比特

缺点：如果ABC都在休息，只有D在工作，那么D也必须等ABC的三个时间片过去才可以开始，信道利用率比较低

频分复用—―“并行”

时分复用――“并发”

CDM

-1表示发送的是0，1表示发送的是1 

 ALOHA协议

 T0指一个数据帧的发送时间，包括传输时间和传播时间，即从开始发送到发送成功之间所有的时间

纯ALOHA的特点：不会在发送数据时进行监听，所以不知道有没有冲突发生，他只有把自己的那个冲突帧发完后，在规定的超时重传时间内没有收到确认帧时才会知道帧没有发送成功，这时它就再发一遍，不过这个发的概率是P

改进的时隙ALOHA协议

每一次发送帧的时候都要等到一个时间片开始时再发（就好比人去哪每次都要等到整点的时候再出发），如果遇到冲突，仍旧重传，不过还是要等到一个时间片开始时再传

1.  纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低，效率更低。
2.  纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发

CSMA协议 （监听）

1-坚持 

忙就一直等着

非-坚持

但是非坚持不是这样，如果这两个节点他们两都要发送信息，但是呢他们因为选择等待的这个随机时间不同（比如甲准备三点再试一次，乙准备六点再试），那么他们就有可能最后发送的时间不一样，从而避免冲突

p-坚持 （结合了上述两种）

当p=1时，它类似于1-坚持CSMA协议
当p=0时，它不同于非-坚持

在发送之前呢首先要监听sense，就是监听这个时隙信道，如果这个信道忙碌，那就等到空闲时以概率p传送，不忙的话，就等到下一个时隙（即一个时间片开始时）传

缺点：上述三种坚持都没有可以检测冲突的功能，所以如果信道发生了冲突，p-坚持就不知道，所以他依然会坚持把这个数据传完，那么就造成了所传数据的浪费

总结：

（p-坚持：非常的佛性，他是很随性喝的，即使前面没有人排队呢他也不一定马上就买他会以一个P的概率买也就是随也的心情来买，而当有人排队的时候，他就会等着，而当排到他的时候，他还是根据自己的心情来买）

CSMA/CD协议：【对碰撞的检测】

发送数据的途中，就可以知道是否有冲突

【补充】CS：如何监听？答：通过检测信道上电压的一个摆动浮值，浮值过大，就说明有冲突的可能，就不发送了  如何发现信道是空闲还是忙碌？答：在自己所在的站点的位置检测有没有信号进来，如果有信号进入我的站点就说明忙碌，反之空闲

传播时延对载波监听的效果

由于在电磁波上传输数据会有延迟，所以会导致有时信道上是有信号发送的却没有检测到，从而造成冲突，那么，当我们检测到冲突的时候，就停止发送数据帧并且选择一个推迟时间重传数据帧，重传的方法采用截断二进制规避法

多久才能知道自己有没有发生碰撞（0，2）

数据帧有一个差错控制

当t趋近于2，趋近于0时，就说明B刚发送就和A发生碰撞了，因此，这个就是A能检测到碰撞的最迟时间

当k>10时，k都按10来算

 同理，第三次重传时，k=3，重传推迟时间为0,2,4,6,8,10,12,14共8种

最短帧长的算法

CSMA/CA【对碰撞的避免】：

CSMA/CA与CSMA/CD使用的场景也不同：

CA主要适用于无线局域网

CD主要适用于有限以太网

为什么要在无线局域网中使用CSMA/CA呢，因为局域网的范围非常大，如果用CD的话就无法做到360全面检测

CSMA/CA非常有礼貌，每次说话前都要等一会，没有人说了他再说，然后说两句再停下来等一会看有没有人说，没有的话她再继续

工作原理：

谁发的RTS，接收端就相应谁发CTS，给其他人不发，中间其他人再发送RTS也不收，从而避免碰撞

 CD的上限是16，CA的上限暂不知，但也有的

轮询访问

对于信道划分MAC：

网络负载重：说明在一个区域内在使用的主机非常多，从而信道被充分的利用了所以效率高，而且每一个主机的资源是平均分配的所以公平，同理负载轻说明没有几个主机在，效率就低（好比一个教室有50人，只有1、2个人在玩手机，那么信道的利用率就非常低）

对于随机MAC协议：

每一个在使用的主机都是全部占据信道的，且充分利用了资源，随机MAC是广播式信道，所以，如果这种网络信道负载重，那就说明有很多主机都在同时发送信息，就会有冲突发生，所以负载轻时效率才会高

对于轮询MAC协议：

结合了上述两种的优点，及不会产生冲突也可以在发送的时候占用全部的带宽

以上三种协议，只有随机MAC协议会发生冲突，其他两个不会

其中，信道划分MAC又分为轮询协议和令牌传递协议

轮询协议：
有一个主机是主节点，其他都是从属节点，主节点会轮流“询问”每一个从属节点要不要发送数据，当某一个从属节点工作时，其他的节点都不能传送数据，所有的从属节点问完后，又会从第一个从属节点开始循环问（这个“询问”，是通过发送一个比较短的数据帧完成的）

 缺点：

1、当主机数量非常多的时候，会造成很大的询问开销

2、等待延迟，比如有四台从属主机，只有第四台是要发送数据的，但是主机不知道，它还是会从第一个从属主机开始挨个往后问，第四台就得一直等着

3、单点故障，主机一旦故障，从属主机就不会有人来问，就都被搁置在这了，解决方法我们通常会有几个备用的主机，以便发生意外的时候可以替换

令牌传递协议：

逻辑上是环形的，物理上是星形的，TCU：传递数据帧的时候的接口，它传递所有经过的帧，而且为接入站发送接收数据提供一个接口，起到一个转发的作用

当有哪个主机要发送数据了，令牌就给到这个主机手里，然后标志位从空闲变为忙碌，再附上数据帧，这个令牌就带着数据帧在信道上开始传递信息了，当走到目的主机跟前时，目的主机就复制一份这样的数据，其他主机不会插手整个过程，因为知道不是它们要的数据，但是，每个主机不会无限时长的拥有这个令牌，也是有一个超时机制的，当你要发送的数据非常长时，到时间了还没有发完，那么令牌就释放给其他有权利使用的主机，而这些没有发送完的剩余的数据就等到下一次令牌再给到主机手中的时候再继续传

缺点：

1、令牌开销：在源站点传送完数据时，还会产生一个新的令牌，防止传送时令牌没了

2、等待延迟，同上

3、单点故障，同上