數(shù)聲風(fēng)笛離亭晚，君向?yàn)t湘我向秦

主要任務(wù):為使用介質(zhì)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)隔離來(lái)自同一信道上其他結(jié)點(diǎn)所傳送的信號(hào)，以協(xié)調(diào)活動(dòng)結(jié)點(diǎn)的傳輸
介質(zhì)訪問(wèn)控制(Medium Access Control,MAC)子層: 用來(lái)決定廣播信道中信道分配

總線型和星型都是廣播式通信，看一下目的地址是否是本主機(jī)，若是本主機(jī)就接受否則就丟棄，總線型就是若是中間結(jié)點(diǎn)中有一個(gè)斷了則會(huì)影響其他的結(jié)點(diǎn)，星型的就是若是其中一個(gè)壞了其他的依然正常的工作，鏈路層就需要采取一定措施使得兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間通信不會(huì)收到影響，這種措施就是介質(zhì)訪問(wèn)控制，

靜態(tài)劃分信道就是還沒(méi)有開(kāi)始之前先把信道劃分一下，或者說(shuō)先和所有人說(shuō)一下怎么通信，而動(dòng)態(tài)分配信道就是通信的過(guò)程中會(huì)遇到?jīng)_突，當(dāng)遇到?jīng)_突把它及時(shí)的解決就可以了，動(dòng)態(tài)是很靈活的，這幾個(gè)對(duì)應(yīng)的英文字母也是需要記住的（frequency，time,weave,code） 這個(gè)隨機(jī)訪問(wèn)介質(zhì)訪問(wèn)控制是一定會(huì)考的，并且這幾個(gè)英文也是需要記住的，

具體來(lái)說(shuō)就是將多個(gè)信號(hào)凝成一捆，然后發(fā)送出去，到接收端的時(shí)候再將這個(gè)信號(hào)分離開(kāi)來(lái)，
但是它們兩兩之間也不會(huì)發(fā)生沖突，因?yàn)槲覀儠?huì)對(duì)它們進(jìn)行訪問(wèn)的控制，


每一個(gè)頻段就會(huì)分給一個(gè)用戶，任何一個(gè)時(shí)間內(nèi)每一個(gè)用戶都會(huì)占用這樣一個(gè)頻段，
將多路基帶信號(hào)調(diào)制到不同頻率載波上，再疊加形成一個(gè)復(fù)合信號(hào)
優(yōu)點(diǎn):充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬，系統(tǒng)效率高
不足:需要在相鄰信道之間加入保護(hù)頻帶防止子信道相互干擾

但是由于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)的突發(fā)性，對(duì)于子信道的利用率不高
每一個(gè)主機(jī)并不是任何一個(gè)時(shí)間都占用這個(gè)信道的，是交替使用這個(gè)信道，頻率是沒(méi)有區(qū)分的，都一樣，每一個(gè)用戶在一個(gè)TDM幀中都會(huì)占用一個(gè)固定序號(hào)的時(shí)序，比如A就占用固定的時(shí)序1號(hào)，B就占用二號(hào)，它們四個(gè)會(huì)輪流使用這TDM幀中的每一個(gè)時(shí)序， 即使其中的A,B都不占用這個(gè)信道，C也要等AB之后才能占用這個(gè)信道， 這一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的就是這一個(gè)時(shí)間段內(nèi)所能發(fā)送的多少bit,這就是一個(gè)周期所能標(biāo)識(shí)的內(nèi)容

可以看出ABCD發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率比較低，經(jīng)常是歇一會(huì)發(fā)送一個(gè)，對(duì)于這樣的一個(gè)發(fā)送的情況，我們經(jīng)常用的就是一個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，集中器的作用就是首先將這幾個(gè)低速用戶連接起來(lái)，把它們的數(shù)據(jù)集中起來(lái)再通過(guò)一條信道發(fā)送出去，每一個(gè)用戶不是周期性而是有些雜亂無(wú)章的，同樣需要注意這個(gè)幀不是數(shù)據(jù)鏈路層的幀而是物理層所傳送的bit流所劃分的幀，

這里假設(shè)線路一秒可以發(fā)送8000bit,也就表示一秒這個(gè)TDM幀有8000bit,這8000bit對(duì)應(yīng)的每一個(gè)用戶只能分到2000bit,即使沒(méi)有其他用戶依然不占用其他用戶的時(shí)隙

而在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)是可以一個(gè)人達(dá)到8000bit的，只有一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，就會(huì)自己獨(dú)占信道

波分復(fù)用起始就是給光的頻分復(fù)用單獨(dú)起一個(gè)名字。

采用不同的編碼來(lái)區(qū)分各路原始信號(hào)的一種復(fù)用方式，與FDM和TDM不同,它既共享信道的頻率，又共享時(shí)間
碼分多址(Code Division Multiple Access.CDMA)：每比特時(shí)間被分成幾個(gè)更短的時(shí)間槽，稱為碼片(Chip)、發(fā)送1時(shí)，站點(diǎn)發(fā)送碼片序列，發(fā)送0時(shí)，站點(diǎn)發(fā)送碼片序列的反碼、多個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù):各個(gè)站點(diǎn)的碼片序列相互正交，從而從信道中分離出各路信號(hào)

在上圖中AB是發(fā)送的源站，C是接受信息的目的站，AB中間的這個(gè)線就是使用的公用信道，在頻分多路復(fù)用的情況下，AB在這個(gè)信道上是各占一半的，它們是可以同時(shí)發(fā)送的，不過(guò)是不能占滿這個(gè)信道，所以在頻分復(fù)用之下是一種共享時(shí)間而非空間的復(fù)用方式，在時(shí)分復(fù)用之下同一個(gè)時(shí)間只能有一個(gè)發(fā)送方，所以是共享空間而非共享時(shí)間的，碼分復(fù)用技術(shù)就是先把所有的數(shù)據(jù)擰到一起，到接收端在對(duì)其進(jìn)行分離，所以技術(shù)的難點(diǎn)就是分離數(shù)據(jù)，CDMA就是現(xiàn)在無(wú)線局域網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)協(xié)議，

因此只要包含CS的一定是動(dòng)態(tài)分配信道

隨機(jī)訪問(wèn)控制，所有的用戶都可以隨機(jī)的發(fā)送信息，所謂的隨機(jī)就是想什么時(shí)候發(fā)送就什么時(shí)候發(fā)送，發(fā)送的時(shí)候是占用信道全部速率的，這種隨機(jī)性就會(huì)導(dǎo)致一種不協(xié)調(diào)，若是所有的用戶都能隨機(jī)的發(fā)送一個(gè)信息，那么就有可能幾個(gè)用戶不相互協(xié)調(diào)一下，就有可能再次導(dǎo)致沖突問(wèn)題，所以就需要協(xié)議來(lái)解決這種可能產(chǎn)生的沖突問(wèn)題，

ALOHA協(xié)議

因?yàn)槭墙鉀Q夏威夷群島之間的問(wèn)題所提出的
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)站點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以不進(jìn)行任何檢測(cè)就發(fā)送數(shù)據(jù)，在一段時(shí)間內(nèi)未收到確認(rèn)，那么該站點(diǎn)就認(rèn)為傳輸過(guò)程中發(fā)生了沖突。發(fā)送站點(diǎn)需要等待一段時(shí)間后再發(fā)送數(shù)據(jù)，直至發(fā)送成功
缺陷
數(shù)據(jù)碰撞的概率較大，所以網(wǎng)絡(luò)的吞吐量很低

可以看出每一個(gè)站點(diǎn)在任何時(shí)候都是可以發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀的，T0規(guī)定的是一個(gè)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度，之前說(shuō)過(guò)一個(gè)幀長(zhǎng)度用bit來(lái)衡量，而這里用T0指的是這樣一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)間，這里的發(fā)送時(shí)間既包括發(fā)送時(shí)延又包括傳播時(shí)延，一個(gè)幀從剛開(kāi)始發(fā)送到發(fā)送成功為止，
但是站點(diǎn)2前半段時(shí)間都很順利，但是后半段時(shí)間站點(diǎn)n-1也開(kāi)始發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀了，那么這個(gè)時(shí)候有兩個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)，這就一定會(huì)造成沖突，也就是想發(fā)就發(fā)，就算發(fā)送的時(shí)候出錯(cuò)了，他也不知道會(huì)等到把錯(cuò)誤的沖突幀發(fā)送完之后她它才知道發(fā)生了沖突，若是發(fā)生了沖突也很簡(jiǎn)單主要就是等一段時(shí)間之后重新發(fā)送一次，直至收到來(lái)自接收方的確認(rèn)幀，然后才可以發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，

所有各站在時(shí)間上同步起來(lái)，并將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)隙,規(guī)定只能在每個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)才能發(fā)送一個(gè)幀
優(yōu)點(diǎn)：避免了用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少了數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性
，提高了信道的利用率
缺陷：每個(gè)用戶都是想發(fā)就發(fā)，碰概率還是很大
因?yàn)樘S意了，所以導(dǎo)致成功率很低，成功量用吞吐量來(lái)形容，時(shí)隙ALOHA協(xié)議也就是控制想發(fā)就發(fā)的隨意性，是要有一個(gè)約束下的想發(fā)就發(fā)，這個(gè)分成的時(shí)間片就是對(duì)應(yīng)之前提到的T0,也就是描述幀的長(zhǎng)度的這樣一個(gè)時(shí)間，它的主要特點(diǎn)就是我們的站點(diǎn)在發(fā)送一個(gè)幀的時(shí)候，只能在一個(gè)時(shí)間片或者說(shuō)時(shí)間槽的開(kāi)始來(lái)發(fā)送，若是我想發(fā)送，但是沒(méi)有到這個(gè)時(shí)間片的開(kāi)始就等到這個(gè)時(shí)間片的開(kāi)始（就相當(dāng)于發(fā)車只在整點(diǎn)的時(shí)候出發(fā)），若是發(fā)生碰撞，這個(gè)結(jié)點(diǎn)就會(huì)在時(shí)序結(jié)束之后經(jīng)過(guò)一個(gè)T0，發(fā)送方知道發(fā)生了碰撞，就是因?yàn)榻邮芊經(jīng)]有給他一個(gè)確認(rèn)幀，因此發(fā)送方就判斷這個(gè)幀在發(fā)送的過(guò)程中發(fā)生了沖突，和剛才的純ALOHA一樣，超時(shí)重傳

這個(gè)吞吐量指的是成功發(fā)送的平均幀數(shù)，

CSMA協(xié)議

CSMA就是相當(dāng)于先聽(tīng)別人說(shuō)話，等別人說(shuō)完了我們?cè)僬f(shuō)，在說(shuō)的過(guò)程中會(huì)不會(huì)發(fā)生沖突是不能保證的，

多點(diǎn)接入邏輯上是一個(gè)總線型的，這三種CSMA在發(fā)送幀之前都是需要監(jiān)聽(tīng)信道，

這里也是使用一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間再監(jiān)聽(tīng)，而ALOHA是等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)候之后直接發(fā)送幀的，傳播時(shí)延對(duì)協(xié)議的影響較大

注意，與堅(jiān)持CSMA方式中，空閑的時(shí)候一樣的做法，但是非空閑的時(shí)候是不同的，增加了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的延遲時(shí)間。

這個(gè)是用于時(shí)隙信道的，若是p等于1也就類似于1堅(jiān)持CSMA,但是當(dāng)p=0的時(shí)候和非堅(jiān)持CSMA卻不同的，
同樣注意忙時(shí)是一直監(jiān)聽(tīng)信道的 直到信道空閑
之前1堅(jiān)持和非堅(jiān)持都是對(duì)信道忙的時(shí)候的處理，而這個(gè)P堅(jiān)持中的P就是對(duì)于1堅(jiān)持中的一換成發(fā)送的概率是p便可，注意也是持續(xù)監(jiān)聽(tīng)

CSMA/CD協(xié)議

適用于總線型網(wǎng)絡(luò)或者半雙工網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
思想: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
載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/碰撞檢測(cè)協(xié)議是CSMA協(xié)議的改進(jìn)方案
單工，半雙工，全雙工，它們主要的區(qū)別就是通信時(shí)的發(fā)送雙方，半雙工通信時(shí)只有某一個(gè)在發(fā)送數(shù)據(jù)，另外一方接收數(shù)據(jù)，他們的角色可以互換，全雙工就是指兩邊兩個(gè)主機(jī)既能同時(shí)發(fā)送又能同時(shí)接收，半雙工就是兩個(gè)主機(jī)確定好了誰(shuí)接收誰(shuí)發(fā)送， 注意這里規(guī)定是半雙工，也就是不能允許雙方在同時(shí)發(fā)送信息，

單程端到端傳播時(shí)延指的是電磁波從A段到B端傳播的時(shí)延，在電磁波在傳播的過(guò)程中，B主機(jī)還未檢測(cè)到有任何信號(hào)進(jìn)入主機(jī)，所以就會(huì)認(rèn)為這個(gè)信道是空閑的，然后將自己的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，當(dāng)信號(hào)A和信號(hào)B是疊加的，而不是抵消，A端和B端都會(huì)檢測(cè)出來(lái)此時(shí)是出錯(cuò)的，我們來(lái)看一下極限情況就是將要到B端的時(shí)候，所以A最遲是在2T的時(shí)候檢測(cè)出發(fā)生了碰撞，

若是說(shuō)這個(gè)在中間時(shí)刻發(fā)送沖突，然后都立刻發(fā)，然后還會(huì)繼續(xù)發(fā)生沖突，就會(huì)一直惡行循環(huán)，所以這個(gè)重傳時(shí)機(jī)需要斟酌。若是我們傳了16次依然似乎沒(méi)有傳輸成功，網(wǎng)絡(luò)很擁擠。并且可以看出發(fā)生碰撞之后，每次數(shù)值都會(huì)擴(kuò)大，所以數(shù)值的平均值也會(huì)變大，所以就會(huì)更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)嘗試重傳， 降低發(fā)生碰撞的概率，有利于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定

11次碰撞也就意味著重傳次數(shù)是大于10的，根據(jù)第二條知道若是重傳次數(shù)大于10就不會(huì)增加，然后根據(jù)第三條知道r從[0,1,2,…1023]中選擇一個(gè)數(shù)。

就是檢測(cè)碰撞的時(shí)候，因?yàn)閹虒?dǎo)致依然還是將幀發(fā)送出去了，我們剛才說(shuō)過(guò)我們最長(zhǎng)在2T就會(huì)檢測(cè)到發(fā)生了碰撞，所以我們只要讓幀的發(fā)送時(shí)延是大于2T的話就可以在發(fā)送完一個(gè)幀之前檢測(cè)到碰撞，我們就可以使得在檢測(cè)到碰撞的時(shí)候，這幀還沒(méi)有發(fā)完，

所以對(duì)于一個(gè)比較短的幀，會(huì)對(duì)她進(jìn)行填充，然后才能放心的放在鏈路上進(jìn)行傳輸，

CSMA/CA協(xié)議

思想：發(fā)送前偵聽(tīng)，邊發(fā)送邊偵聽(tīng),一旦出現(xiàn)碰撞馬上停止發(fā)送
實(shí)現(xiàn)碰撞避免機(jī)制
預(yù)約信道:發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)向其他站點(diǎn)通知自己傳輸數(shù)據(jù)需要的時(shí)間長(zhǎng)度，讓其他站點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)不發(fā)送數(shù)據(jù)，避免碰撞
ACK幀:所有站點(diǎn)在正確接收到發(fā)給自己的數(shù)據(jù)幀( 除廣播和組播)后，都需要向發(fā)送方發(fā)回一個(gè)ACK，接收到ACK，那么不采取任何行動(dòng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)如果未收到ACK幀，那么認(rèn)為發(fā)送失敗，此時(shí)進(jìn)行該數(shù)據(jù)幀的重發(fā)，直到收到ACK或達(dá)到規(guī)定重發(fā)次數(shù)為止
RTS/CTS幀:可選的碰撞避免機(jī)制，主要用于解決無(wú)線網(wǎng)中的隱蔽站問(wèn)題
CSMA/CD于CSMA/CA它們有一個(gè)特點(diǎn)就是先進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)然后再發(fā)送數(shù)據(jù)，CD是對(duì)碰撞的檢測(cè)，CA是對(duì)碰撞的預(yù)防，CD需要對(duì)所有的細(xì)節(jié)都要掌握，CA對(duì)過(guò)程有一個(gè)印象就可以了，

注意CA只能避免碰撞，而不能檢測(cè)碰撞，CD協(xié)議主要用于以太網(wǎng)，對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)不同的傳輸介質(zhì)就應(yīng)該采用不同的協(xié)議，隱蔽在于A要與B進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，但是不知道C也要與B發(fā)送數(shù)據(jù)，所以B就是A的隱蔽站。
即使信道是空閑的，CA依然是等一小會(huì)才進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，

RTS可以認(rèn)為是一個(gè)幀也可以認(rèn)為是一個(gè)信號(hào)，這樣一個(gè)信號(hào)是可發(fā)可不發(fā)的，但是為了解決這樣一個(gè)隱蔽站的問(wèn)題，我們就會(huì)考慮發(fā)送一個(gè)RTS,
假設(shè)AC都要給B發(fā)送信息，但是我們希望能先讓A和B進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，則B會(huì)給A發(fā)送一個(gè)CTS表示兩個(gè)建立了鏈接，若是C再給B發(fā)送RTS的話，那么B就是拒收的，然后B收不到CTS就不會(huì)再進(jìn)行發(fā)送，這樣就相當(dāng)于把隱蔽站的問(wèn)題解決了，
這個(gè)CRC就是之前學(xué)的循環(huán)冗余檢驗(yàn)，來(lái)建議之前的數(shù)據(jù)幀是否出錯(cuò)，只有收到這個(gè)ACK才能繼續(xù)發(fā)送，所以看一看出每一個(gè)幀的發(fā)送都是有一個(gè)流程的，
在CA中使用三個(gè)手段來(lái)碰撞避免，第一個(gè)是預(yù)約信道，第二個(gè)就是使用一個(gè)ACK,第三個(gè)就是RTS/CTS，若是有RTS就一定有CTS(有的時(shí)候可以用，有的時(shí)候可以不用，主要是為了解決隱蔽站的問(wèn)題),

CSMA/CD可以檢測(cè)沖突，但無(wú)法避免;CSMA/CA發(fā)送包的同時(shí)不能檢測(cè)到信道上有無(wú)沖突
CSMA/CD用于總線形以太網(wǎng),CSMA/CA用于無(wú)線局域網(wǎng)802.1la/b/g/n等
CSMA/CD通過(guò)電纜中的電壓變化來(lái)檢測(cè);而CSMA/CA采用能量檢測(cè)、載波檢測(cè)和能量載波混合檢測(cè)三種檢測(cè)信道空閑的方式

無(wú)線局域網(wǎng)不能簡(jiǎn)單地使用CSMA/CD 協(xié)議，特別是碰撞檢測(cè)部分，原因如下:第一，在無(wú)線局域網(wǎng)的適配器上，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，因此若要實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)，那么硬件上的花費(fèi)就會(huì)過(guò)大;第二，在無(wú)線局域網(wǎng)中，并非所有站點(diǎn)都能聽(tīng)見(jiàn)對(duì)方，由此引發(fā)了隱蔽站和暴露站問(wèn)題，而“所有站點(diǎn)都能夠聽(tīng)見(jiàn)對(duì)方”正是實(shí)現(xiàn) CSMA/CD 協(xié)議必備的基礎(chǔ).

通過(guò)一個(gè)集中控制的監(jiān)控站，以循環(huán)方式輪詢每個(gè)結(jié)點(diǎn)，再?zèng)Q定信道的分配令牌在固定次序中轉(zhuǎn)圈，拿到令牌就可以發(fā)送數(shù)據(jù)
適用于負(fù)載很高的廣播信道

令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)狀，有一個(gè)令牌不停地在環(huán)中流動(dòng)。只有獲得了令牌的主機(jī)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此不存在沖突，所有結(jié)點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。

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到了這里，關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三章——數(shù)據(jù)鏈路層（中）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)！