1 靜態(tài)劃分信道——信道劃分 MAC 協(xié)議

• 信道劃分 MAC：將使用介質(zhì)的每個(gè)設(shè)備與來自同一信道上的其他設(shè)備的通信隔離開，將時(shí)域和頻域資源合理地分配給網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。
• 特點(diǎn)：按集中控制的方式解決發(fā)送信息的次序問題，用戶不能隨意按照自己意愿發(fā)送信息。
• 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況：
  • 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重：共享信道效率高，不會(huì)發(fā)生碰撞，且公平。
  • 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕：共享信道效率低。

• 多路復(fù)用技術(shù)：將多個(gè)信號(hào)組合在一條物理信道上進(jìn)行傳輸，使得計(jì)算機(jī)或者終端設(shè)備共享信道資源，提高信道的利用率。

1.1 頻分多路復(fù)用（FDM）——“并行”

• 頻分多路復(fù)用：用戶在分配到一定的頻帶后，在通信的過程中自始至終都占據(jù)著這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間內(nèi)占用不同的帶寬（頻率帶寬）資源。
• 優(yōu)點(diǎn)：充分利用傳輸介質(zhì)帶寬，系統(tǒng)效率較高；由于技術(shù)比較成熟，實(shí)現(xiàn)也比較容易。

1.2 時(shí)分多路復(fù)用（TDM）——“并發(fā)”

• 時(shí)分多路復(fù)用：將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占據(jù)固定序號(hào)的時(shí)隙，所有用戶輪流占據(jù)信道。
• TDM 幀：在物理層傳輸比特流所劃分的幀，標(biāo)志著一個(gè)周期。

1.2.1 同步時(shí)分多路復(fù)用

• 同步時(shí)分多路復(fù)用：這種技術(shù)按照信號(hào)的路數(shù)劃分時(shí)間片，每一路信號(hào)具有相同大小的時(shí)間片。時(shí)間片輪流分配給每路信號(hào)，該路信號(hào)在時(shí)間片使用完畢以后要停止通信，并把物理信道讓給下一路信號(hào)使用。當(dāng)其他各路信號(hào)把分配到的時(shí)間片都使用完以后，該路信號(hào)再次取得時(shí)間片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

1.2.2 異步時(shí)分多路復(fù)用

異步時(shí)分多路復(fù)用（STDM，又稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用）：每一個(gè) STDM 幀中的時(shí)隙數(shù)小于集中器上的用戶數(shù)。各個(gè)用戶有了數(shù)據(jù)的時(shí)候就隨時(shí)發(fā)送到集中器的輸入緩存中，然后集中器按照順序依次掃描輸入緩存，將緩存中的輸入數(shù)據(jù)放入 STDM 幀中，一個(gè) STDM 幀滿了以后就發(fā)出。

STDM 幀不是固定分配時(shí)隙，而是按需動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙。

1.3 波分多路復(fù)用（WDM）

波分多路復(fù)用：即光的頻分多路復(fù)用，在一根光纖中傳輸不同波長(zhǎng)（頻率）的光信號(hào)，由于波長(zhǎng)（頻率）不同，所以各路光信號(hào)互不干擾，最后再用波長(zhǎng)分解復(fù)用器將各路波長(zhǎng)分解出來。

1.4 碼分多路復(fù)用（CDM）

碼分多路復(fù)用：采用不同編碼區(qū)分各路原始信號(hào)的一種復(fù)用方式。

1.4.1 碼分多址（CDMA）

• 碼片（chip）：每個(gè)比特時(shí)間再劃分 m 個(gè)短的間隔（通常 m 為 64 或 128）
• 使用 CDMA 的每一個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列（碼片向量）

假設(shè) A 站的碼片向量為 S，B 站的碼片向量為 T，則有：

• S 表示 A 站發(fā)送比特 1
• -S 表示 A 站發(fā)送比特 0
• 0 表示 A 站不發(fā)送
• T 表示 B 站發(fā)送比特 1
• -T 表示 B 站發(fā)送比特 0
• 0 表示 B 站不發(fā)送

【注】為了方便，將 0 寫成 -1，1 寫成 +1 的形式。

且 S 和 T 的規(guī)格化內(nèi)積必須滿足：

• S · T = 0
  • S · (-T) = 0
  • (-S) · T = 0
• S · S = 1
  • S · (-S) = -1
• T · T = 1
  • T · (-T) = -1

【規(guī)格化內(nèi)積】?jī)蓚€(gè)向量的內(nèi)積再除以向量的分量個(gè)數(shù) m，即 X · Y = 1/m * ∑X_iY_i。特別地，X · X = 1/m * ∑X_i²。

規(guī)格化內(nèi)積滿足乘法交換律：X · (A + B) = X · A + X · B。

現(xiàn)在 A、B 兩站向 C 站發(fā)送數(shù)據(jù)，有以下幾種情況：

1.4.2 相關(guān)例題

【例 1】共有 4 個(gè)站進(jìn)行碼分多址通信。4 個(gè)站的碼片序列為：

A. (?1 ?1 ?1 +1 +1 ?1 +1 +1)

B. (?1 ?1 +1 ?1 +1 +1 +1 ?1)

C. (?1 +1 ?1 +1 +1 +1 ?1 ?1)

D. (?1 +1 ?1 ?1 ?1 ?1 +1 ?1)

現(xiàn)收到這樣的碼片序列 S = (-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)。問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是 0 還是 1？

【解】規(guī)格化內(nèi)積：

• S · A = (-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1) * (?1 ?1 ?1 +1 +1 ?1 +1 +1) / 8 = 1，表示 A 站發(fā)送了比特 1
• S · B = (-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1) * (?1 ?1 +1 ?1 +1 +1 +1 ?1) / 8 = -1，表示 B 站發(fā)送了比特 0
• S · C = (-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1) * (?1 +1 ?1 +1 +1 +1 ?1 ?1) / 8 = 0，表示 C 站未發(fā)送
• S · D = (-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1) * (?1 +1 ?1 ?1 ?1 ?1 +1 ?1) / 8 = 1，表示 D 站發(fā)送了比特 1

【例 2】站點(diǎn) A、B、C 通過 CDMA 共享鏈路，A、B、C 的碼片序列分別是 (1,1,1,1)、(1,-1,1-1) 和 (1,1,-1,-1)。若 C 從鏈路上收到的序列是 (2,0,2,0,0,-2,0,-2,0,2,0,2)，則 C 收到 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)是（ ）

A. 000

B. 101

C. 110

D. 111

【解】把 C 從鏈路上收到的序列分為三組：S₁ = (2,0,2,0)，S₂ = (0,-2,0,-2)，S₃ = (0,2,0,2)，然后與 A 站的碼片向量進(jìn)行規(guī)格化內(nèi)積：

• S₁ · A = (2,0,2,0) * (1,1,1,1) / 4 = 1，表示 A 站發(fā)送了比特 1
• S₂ · A = (0,-2,0,-2) * (1,1,1,1) / 4 = -1，表示 A 站發(fā)送了比特 0
• S₃ · A = (0,2,0,2) * (1,1,1,1) / 4 = 1，表示 A 站發(fā)送了比特 1

C 收到 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)是 101，選 B。

【例 3】一條廣播信道上接有 3 個(gè)站點(diǎn) A、B、C，介質(zhì)訪問控制采用信道劃分方法，采用碼分復(fù)用技術(shù)，A、B 要向 C 發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè) A 的碼片序列為 (+1,-1,-1,+1,+1,+1,+1,-1)，站 B 可以選用的碼片序列為（ ）

A. (-1,-1,-1,+1,-1,+1,+1,+1)

B. (-1,+1,-1,-1,-1,+1,+1,+1)

C. (-1,+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1)

D. (-1,+1,-1,+1,-1,+1,+1,+1)

【解】規(guī)格化內(nèi)積必須為 0。

• A 項(xiàng)：A · B = (+1,-1,-1,+1,+1,+1,+1,-1) · (-1,-1,-1,+1,-1,+1,+1,+1) = 0.25
• B 項(xiàng)：A · B = (+1,-1,-1,+1,+1,+1,+1,-1) · (-1,+1,-1,-1,-1,+1,+1,+1) = -0.25
• C 項(xiàng)：A · B = (+1,-1,-1,+1,+1,+1,+1,-1) · (-1,+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1) = -0.25
• D 項(xiàng)：A · B = (+1,-1,-1,+1,+1,+1,+1,-1) · (-1,+1,-1,+1,-1,+1,+1,+1) = 0
• 所以選 D。

2 動(dòng)態(tài)劃分信道——隨機(jī)訪問 MAC 協(xié)議

• 特點(diǎn)：不同于靜態(tài)劃分信道，動(dòng)態(tài)劃分信道允許所有的用戶隨機(jī)發(fā)送信息，發(fā)送的時(shí)候占據(jù)全部帶寬。
• 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況：
  • 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重：產(chǎn)生沖突開銷。
  • 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕：共享信道效率高，單個(gè)結(jié)點(diǎn)可以利用信道全部帶寬。

若恰巧有兩個(gè)用戶在同一時(shí)刻發(fā)送信息，則在共享媒體上就要產(chǎn)生碰撞，因此必須有解決碰撞的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些協(xié)議就是隨機(jī)訪問 MAC 協(xié)議，勝利者通過爭(zhēng)用獲得信道，從而獲得信息的發(fā)送權(quán)，所以又稱為爭(zhēng)用型協(xié)議。

2.1 ALOHA 協(xié)議

2.1.1 純 ALHOA 協(xié)議

• 思想（想發(fā)就發(fā)）：不監(jiān)聽信道，不按照時(shí)間槽發(fā)送，隨機(jī)重發(fā)。
• 檢測(cè)沖突：如果發(fā)生沖突，接收方就會(huì)檢測(cè)出差錯(cuò)，然后不予確認(rèn)，發(fā)送方在一定時(shí)間內(nèi)收不到確認(rèn)信息就判定發(fā)生沖突。
• 解決沖突：超時(shí)后等待一段隨機(jī)時(shí)間后重新發(fā)送。

2.1.2 時(shí)隙 ALHOA 協(xié)議

• 思想（控制了想發(fā)就發(fā)的隨意性）：將時(shí)間分為若干個(gè)相同的時(shí)間片，所有用戶在時(shí)間片開始時(shí)刻同步接入網(wǎng)絡(luò)信道，如果發(fā)生沖突，則必須等待下一個(gè)時(shí)間片開始的時(shí)刻再發(fā)送。

【注】純 ALOHA 協(xié)議和時(shí)隙 ALOHA 協(xié)議的區(qū)別：

• 純 ALOHA 協(xié)議要比時(shí)隙 ALOHA 的吞吐量更低，效率更低。
• 純 ALOHA 協(xié)議是想發(fā)就發(fā)，而時(shí)隙 ALOHA 協(xié)議只有在時(shí)間片段開始的時(shí)候才發(fā)送。

2.2 CSMA 協(xié)議

CSMA 是載波監(jiān)聽多路訪問，全稱 Carrier Sense Multiple Access (CSMA)，與 ALOHA 協(xié)議的區(qū)別是多了一個(gè)載波偵聽裝置。

• CS：載波監(jiān)聽/偵聽，每一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)。
• MA：多點(diǎn)接入，表示計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。

2.3 CSMA/CD 協(xié)議（碰撞檢測(cè)）

• CS：載波監(jiān)聽/偵聽，每一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前以及在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)。
• MA：多點(diǎn)接入，表示計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上（總線型網(wǎng)絡(luò)）。
• CD：碰撞檢測(cè)（沖突檢測(cè)），邊發(fā)送邊監(jiān)聽，適配器邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上信號(hào)電壓的變化情況，判斷自己在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候其他站點(diǎn)是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)（半雙工網(wǎng)絡(luò)）。
• 應(yīng)用：有線連接的局域網(wǎng)（總線型局域網(wǎng)，即以太網(wǎng)）。

【注】以太網(wǎng)和局域網(wǎng)的區(qū)別：

• 分類的區(qū)別：以太網(wǎng)分類歸為總線型局域網(wǎng)，而局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星形、樹形、環(huán)形和總線型，局域網(wǎng)是四者的統(tǒng)稱。
• 使用協(xié)議的區(qū)別：以太網(wǎng)通常采用 CSMA/CD 協(xié)議，而局域網(wǎng)的使用協(xié)議多樣，包括 TCP/IP 協(xié)議、IPX/SPX 協(xié)議、NetBEUI 協(xié)議等。
• 以太網(wǎng)是一種局域網(wǎng)，但是因?yàn)楝F(xiàn)在大部分的局域網(wǎng)均為以太網(wǎng)，因此一般提及局域網(wǎng)都會(huì)默認(rèn)為以太網(wǎng)。

2.3.1 傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽的影響

如上圖所示，A 站和 D 站均需要發(fā)送數(shù)據(jù)。

【注】在局域網(wǎng)分析中，把總線上的單程端到端傳播時(shí)延記為τ（即將 A 向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)的傳播時(shí)延設(shè)為τ）。

以下為時(shí)刻表：

因此，A 和 D 發(fā)送數(shù)據(jù)失敗。

從圖中可以看出，對(duì)于 A 來說，在發(fā)送數(shù)據(jù)后最多經(jīng)過2τ時(shí)間后就可以知道所發(fā)送的數(shù)據(jù)是否遇到了碰撞。

爭(zhēng)用期：當(dāng)δ→0時(shí)，2τ-δ → 2τ，稱2τ為爭(zhēng)用期。

【注】具體的爭(zhēng)用期時(shí)間為 51.2us。因此對(duì)于 10Mbit/s 的以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送 512 bit，即 64B，也可以說爭(zhēng)用期是 512 比特時(shí)間（1 比特時(shí)間：發(fā)送 1 比特所需的時(shí)間）。

2.3.2 最小幀長(zhǎng)問題

最小幀長(zhǎng)問題：在檢測(cè)到碰撞之前，由于數(shù)據(jù)幀太短，還未來得及停止發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢了。

解決辦法：幀的發(fā)送時(shí)延 ≥ 2 * 總線傳播時(shí)延 = 2τ

• 幀的發(fā)送時(shí)延 = 幀長(zhǎng) (bit) / 數(shù)據(jù)傳輸速率
• 當(dāng)取等號(hào)時(shí)，有最小幀的發(fā)送時(shí)延 = 2 * 總線傳播時(shí)延 = 2τ，此時(shí)最小幀長(zhǎng) = 2 * 總線傳播時(shí)延 * 數(shù)據(jù)傳輸速率 = 2τ * 數(shù)據(jù)傳輸速率

【注】以太網(wǎng)規(guī)定的最短幀長(zhǎng)為 64B，凡是長(zhǎng)度小于 64B 的都是由于沖突而異常終止的無(wú)效幀。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)小于 64B，則必須加入一些填充字節(jié)，使幀長(zhǎng)不小于 64B。這就意味著，在以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前 64B 未發(fā)生沖突，那么后續(xù)數(shù)據(jù)也一定不會(huì)發(fā)生沖突。即，如果發(fā)生沖突，一定發(fā)生在發(fā)送前 64B 數(shù)據(jù)的時(shí)刻。

2.3.3 截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法

若檢測(cè)到了碰撞，則需要選擇另一個(gè)時(shí)機(jī)重傳數(shù)據(jù)，這就是截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法。

• 確定一個(gè)基本退避（推遲）時(shí)間爭(zhēng)用期2τ。
• 令k = min{10, 重傳次數(shù)}。
• 從離散的整數(shù)集合[0, 1, 2,…, 2k-1]中隨機(jī)取出一個(gè)數(shù) r，重傳所需要的退避時(shí)間 = 2rτ。
• 當(dāng)重傳達(dá)到 16 次仍不能夠成功時(shí)，說明網(wǎng)絡(luò)太過擁擠，此時(shí)認(rèn)為幀永遠(yuǎn)無(wú)法正確發(fā)出，拋棄此幀，并向高層報(bào)告錯(cuò)誤。

過程如下：

2.3.4 CSMA/CD 協(xié)議的內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)適配器的工作如下：

• （1）準(zhǔn)備發(fā)送：適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個(gè)分組，加上以太網(wǎng)的首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的緩存中。
• （2）檢測(cè)信道：若檢測(cè)到信道忙，則繼續(xù)不停檢測(cè)，一直到信道空閑。此時(shí)若在 96 比特時(shí)間內(nèi)信道保持空閑，則開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
• （3）邊發(fā)送邊監(jiān)聽：有兩種可能：
  • 發(fā)送成功：爭(zhēng)用期內(nèi)一直未檢測(cè)到碰撞，就認(rèn)為發(fā)送成功。
  • 發(fā)送失敗：爭(zhēng)用期內(nèi)檢測(cè)到碰撞，這時(shí)立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并發(fā)送人為干擾信號(hào)。適配器執(zhí)行退避算法，等待 r 倍 512 比特時(shí)間（爭(zhēng)用期時(shí)間）后檢測(cè)信道（回到第 2 步）。

2.3.5 相關(guān)例題

【例 1】長(zhǎng)度為 1km，數(shù)據(jù)傳輸速率為 10Mb/s 的以太網(wǎng)，電磁信號(hào)傳播速率為 2×10⁵km/s，則其最短幀長(zhǎng)為？

【解】1km 電纜的單程傳播時(shí)間為 (1km) / (2×10⁵km/s) = 5us，來回路程傳播時(shí)間為 10us。

最短幀長(zhǎng) = 10Mb/s × 10us = (10×10⁶b/s) × (10×10^-6s) = 100bit。

【例 2】考慮建立一個(gè) CSMA/CD 網(wǎng)，電纜長(zhǎng) 1km，不使用重發(fā)器，運(yùn)行速率為 1Gb/s，電纜中的信號(hào)速度是 2×10⁵km/s，求最小幀長(zhǎng)度是多少？

【解】1km 電纜的單程傳播時(shí)間為 (1km) / (2×10⁵km/s) = 5us，來回路程傳播時(shí)間為 10us。

最短幀長(zhǎng) = 1Gb/s × 10us = (10⁹b/s) × (10×10^-6s) = 10000bit。

【例 3】若構(gòu)造一個(gè) CSMA/CD 總線網(wǎng)，速率為 100Mbps，信號(hào)在電纜中的傳播速度為 2×10⁵km/s，數(shù)據(jù)幀的最小長(zhǎng)度為 125 字節(jié)。試求總線電纜的最大長(zhǎng)度（假設(shè)總線電纜中無(wú)中繼器）。

【解】長(zhǎng)度為 L 的電纜的單程傳播時(shí)間為 L / (2×10⁵km/s)，來回路程傳播時(shí)間為 L / (10⁵km/s)。

最短幀長(zhǎng) = 125 × 8bit = 1000bit = (100×10⁶b/s) × (L / (10⁵km/s))，把 L 解出來即可：L = 1000m。

2.4 CSMA/CA 協(xié)議（碰撞避免）

IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)今無(wú)線局域網(wǎng)通用的標(biāo)準(zhǔn)，它定義了應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng)的 CSMA/CA 協(xié)議。

• CA：碰撞避免，并不是完全避免碰撞，而是盡量降低碰撞發(fā)生的概率。
• 應(yīng)用：無(wú)線連接的局域網(wǎng)。

【注】無(wú)線局域網(wǎng)不能使用 CSMA/CD 協(xié)議，只能使用改進(jìn)的 CSMA/CA 協(xié)議。原因有兩點(diǎn)：

• 接收信號(hào)的強(qiáng)度往往遠(yuǎn)小于發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度，而且無(wú)線介質(zhì)上信號(hào)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化范圍很大，硬件上很難實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)。
• 隱蔽站問題：對(duì)方發(fā)送的信號(hào)檢測(cè)不到，但能產(chǎn)生碰撞。

2.4.1 處理隱蔽站問題——RTS 和 CTS

隱蔽站問題：站 A 和 B 都在 AP 的覆蓋范圍內(nèi)，但 A 和 B 相距較遠(yuǎn)，彼此都聽不見對(duì)方。當(dāng) A 和 B 檢測(cè)到信道空閑時(shí)，都向 AP 發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致碰撞的發(fā)生。

為了避免該問題，802.11 允許發(fā)送站對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約。

源站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先廣播一個(gè)很短的請(qǐng)求發(fā)送 RTS（Request To Send）控制幀，它包括源地址、目的地址和這次通信（含相應(yīng)的確認(rèn)幀）所持續(xù)的時(shí)間，該幀能被其范圍內(nèi)包括 AP 在內(nèi)的所有站點(diǎn)聽到。

若信道空閑，則 AP 廣播一個(gè)允許發(fā)送 CTS (Clear To Send）控制幀，它包括這次通信所需的持續(xù)時(shí)間（從 RTS 幀復(fù)制）， 該幀也能被其范圍內(nèi)包括 A 和 B 在內(nèi)的所有站點(diǎn)聽到。B 和其他站聽到 CTS 后，在 CTS 幀中指明的時(shí)間內(nèi)將抑制發(fā)送。CTS 幀有兩個(gè)目的：

• 給源站明確的發(fā)送許可。
• 指示其他站點(diǎn)在預(yù)約期內(nèi)不要發(fā)送。

2.4.2 幀間間隔（IFS）

幀間間隔定義了不同種類幀的優(yōu)先級(jí)，這樣的好處是進(jìn)一步避免信道使用沖突，避開不同幀的同時(shí)發(fā)送。幀間間隔有三種：

• SIFS（最短的 IFS，最高優(yōu)先級(jí)）：長(zhǎng)度為 28us，用于 ACK 幀、CTS 幀、由過長(zhǎng)的 MAC 幀分片后的數(shù)據(jù)幀，以及所有回答 AP 探詢的幀和在 PCF 方式中接入點(diǎn) AP 發(fā)送出的任何幀。
• PIFS（中等長(zhǎng)度 IFS，點(diǎn)協(xié)調(diào) IFS，中等優(yōu)先級(jí)）：用于 PCF 時(shí)站點(diǎn)傳送幀所必需等待的時(shí)間。
• DIFS（最長(zhǎng)的 IFS，分布式協(xié)調(diào) IFS，最低優(yōu)先級(jí)）：長(zhǎng)度為 128us，用于 DCF 時(shí)站點(diǎn)傳送幀前所必須等待的時(shí)間，以及用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。

優(yōu)先級(jí)的作用：

• 高優(yōu)先級(jí)需要等待的時(shí)間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。
• 低優(yōu)先級(jí)需要等待的時(shí)間較短，若某個(gè)站的低優(yōu)先級(jí)幀還沒來得及發(fā)送，而其他站的高優(yōu)先級(jí)幀已發(fā)送到信道上，則信道變?yōu)槊Γ蚨蛢?yōu)先級(jí)幀只能推遲發(fā)送，這樣就減少了碰撞的機(jī)會(huì)。

2.4.3 CSMA/CA 協(xié)議的內(nèi)容

• 在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先檢測(cè)信道是否空閑。
• 空閑的話則發(fā)出 RTS（Request to send）；信道忙則等待。
• 接收端接收到 RTS 后會(huì)響應(yīng) CTS（Clear to send）。
• 發(fā)送端收到 CTS 后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀（同時(shí)預(yù)約信道：發(fā)送方告知其他站點(diǎn)自己要傳多久的數(shù)據(jù)）。
• 接收端收到數(shù)據(jù)幀后，將用 CRC 來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確，正確的話則響應(yīng) ACK 幀。
• 發(fā)送方收到 ACK 以后就可以進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，若沒有則一直重傳至規(guī)定重發(fā)次數(shù)為止（采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法來確定隨機(jī)的推遲時(shí)間）。

【注】CSMA/CA 協(xié)議的基本思想是在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)先廣播告知其他結(jié)點(diǎn)，讓其他結(jié)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免出現(xiàn)碰撞。CSMA/CD協(xié)議的基本思想是發(fā)送前偵聽，邊發(fā)送邊偵聽，一旦出現(xiàn)碰撞馬上停止發(fā)送。

3 動(dòng)態(tài)劃分信道——輪詢?cè)L問 MAC 協(xié)議

輪詢?cè)L問 MAC 協(xié)議的特點(diǎn)：不產(chǎn)生沖突，且發(fā)送時(shí)占用全部帶寬。

3.1 輪詢協(xié)議

• 輪詢協(xié)議：主結(jié)點(diǎn)會(huì)輪流邀請(qǐng)從屬結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。
• 問題：
  • 存在輪詢開銷。
  • 等待延遲。
  • 單點(diǎn)故障：主結(jié)點(diǎn)故障后，從屬結(jié)點(diǎn)無(wú)法發(fā)送信息。

3.2 令牌傳遞協(xié)議

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-415430.html

• 令牌：一個(gè)特殊格式的MAC控制幀，不包含任何信息，可以控制信道的使用，確保同一時(shí)刻只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)獨(dú)占信道。
• 令牌環(huán)網(wǎng)：邏輯上是環(huán)形拓?fù)洌锢砩鲜切切屯負(fù)洹?/li>
• 特點(diǎn)：常用于負(fù)載較重、通信量較大的網(wǎng)絡(luò)中。
• 數(shù)據(jù)和令牌的傳遞過程：
  • 網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，沒有主機(jī)要傳遞信息，令牌在各個(gè)主機(jī)之間循環(huán)傳遞。
  • 當(dāng)主機(jī)要發(fā)送信息的時(shí)候，等待令牌傳遞到當(dāng)前主機(jī)，修改令牌的標(biāo)志位，使得令牌從空閑的狀態(tài)變成忙碌的狀態(tài)，然后再在令牌的控制幀后面加上數(shù)據(jù)，構(gòu)成數(shù)據(jù)幀。
  • 發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收到的站點(diǎn)一邊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，一邊查看幀的目的地址。如果目的地址和自己的地址相同，那么接收站就賦值該數(shù)據(jù)幀以便進(jìn)一步處理。
  • 輪轉(zhuǎn)的發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)再次回到發(fā)送方的時(shí)候，先檢查數(shù)據(jù)幀是否出錯(cuò)，如果數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)，重新發(fā)送數(shù)據(jù)；如果沒有問題，回收數(shù)據(jù)幀，不再對(duì)該令牌進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，修改標(biāo)志位，然后重新產(chǎn)生一個(gè)令牌。
• 問題：
  • 令牌的開銷。
  • 等待開銷。
  • 單點(diǎn)故障：如果其中一個(gè)計(jì)算機(jī)故障，整個(gè)路可能就斷了。

到了這里，關(guān)于【計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-數(shù)據(jù)鏈路層】介質(zhì)訪問控制協(xié)議（MAC協(xié)議）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！