信道划分&介质访问控制&ALOHA协议&CSMA协议&CSMA/CD协议&轮询访问MAC协议

注：最后有面试挑战，看看自己掌握了吗

文章目录

• 传输数据两种链路
  • 点对点链路
  • 广播式链路
• 介质访问控制
  • 静态划分信道
  • 动态划分信道
    • 轮询访问介质访问控制
    • 随机访问介质访问控制---所有用户都可以随机发送信息
      • ALOHA协议------想说就说
      • CSMA协议------先听再说
        • 1-坚持CSMA
        • 非坚持CSMA
        • p-坚持CSMA
      • CSMA/CD协议-----先听再说，边听边说
      • CAMA/CA协议------collision avoidance
• CSMA/CD CSMA/CA区别
• 轮询访问控制协议MAC
  • 轮询访问MAC---信道划分MAC--随机访问MAC协议区别
  • 轮询协议
  • 令牌传递协议

传输数据两种链路

点对点链路

1. 两个连路相连，没有第三者
2. PPP协议，
3. 常用广域网

广播式链路

1. 所有主机共享通信介质
2. 常用于局域网
3. 典型拓扑： 总线型、 星型（逻辑总线型）

在这里插入图片描述

介质访问控制

1. 采取一定的措施，让两个节点之间的通信不会发生相互干扰的情况
2. 信道划分介质访问控制---------MAC Multiple Access Control协议--------------------网络负载重的时候更好
3. 基于多路复用技术划分资源
4. 随机访问MAC协议------------随机发送信息----------网络负载轻更好
5. 轮询访问MAC协议----------------结合两者优点！！！！！！！！！！

静态划分信道

1. 频分多路复用—FDM—frequency--------充分利用了带宽—简单、容易
2. 时分多路复用—TDM—time-------时间划分成登场的时分复用帧 — TDM帧 —物理层在传送的比特流所划分的一个帧，标志一个周期
3. 改进的时分复用----STDM----- 统计时分复用 -----STDM帧是物理层划分比特流的一个帧--------都发到集中器然后再发送--------不是固定分配时间间隙，按需动态分配时间间隙
4. 波分多路复用----WDM—wave---------光的频分多路复用
5. 码分多路复用—CDM–code-------- 码分多址CDMA -------1比特分为多个码片/芯片chips，每个站点被指定一个唯一的m位芯片序列，发送1时发送芯片序列----常把0写成-1
6. 多个站点同时发送数据时候，要求各个站点芯片序列相互正交，芯片序列相互正交，规格化内积为0

在公共信道上线性相加，到了地点后数据分离

1. 用一个复用器 最后一个分用器
2. CSMA是动态 CDMA静态

动态划分信道

轮询访问介质访问控制

1. 令牌传递协议

随机访问介质访问控制—所有用户都可以随机发送信息

1. 容易不协调，冲突

ALOHA协议------想说就说

1. 纯ALOHA协议--------不监听信道，不按时间槽发送，随机重发--------想发就发--------超时后等一随机事件重传，一直到发送成功为止
2. 时隙ALOHA协议--------把时间分片，发生冲突必须要等下个时间片再发送----------控制想发就发的随意性
3. 纯ALOHA比时隙版本吞吐量更低，效率更低
4. 纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA只有在时间片段开始才能发

CSMA协议------先听再说

1. carrier sense multiple access
2. 载波监听多路访问协议 CSMA
3. CS--------检测线路的电压摆动值是否过大
4. MA----多点接入，表示许多计算机连到一条总线上

1-坚持CSMA

1. 空闲直接传输，不必等待
2. 忙则一直坚挺，直到空闲马上传输

非坚持CSMA

1. 忙的时候，等待一个随机事件再去监听
2. 不用同时到时候去抢信道造成冲突
3. 也有缺点，万一大家都在等待空闲中

p-坚持CSMA

1. 对于监听信道空闲的处理
2. 思想：空闲则以p概率直接传输，不必等待，概率1-p等待到下个时间槽再传输。
3. 忙则持续监听直到信道空闲再以p概率发送
4. 若冲突则等到下个时间槽开始再监听
5. 优点：既能1坚持 又能非坚持------------非常万金油

CSMA/CD协议-----先听再说，边听边说

1. carrier sense multiple access with collision detection
2. 载波监听多点接入 碰撞检测
3. CS：在发送数据时和发送前都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据
4. MA：多点接入----------------------总线型网络
5. CD：碰撞检测，边发送边监听-----------------半双工网络

1. A检测到碰撞：2t-δ
2. B检测到碰撞：
3. 最多两倍的总线端到端传播时延----------2t-------争用期，冲突窗口，碰撞窗口
4. 确定碰撞后的重传时机？---------截断二进制指数规避算法----------确定基本推迟时间为争用期 -----------2t
5. 确定重传次数k这个值，不超过10，超过10的定为10
6. 从离散整数集合 0 1 ，，2的k次方-1随机取出一个数r，重传所需要退避的时间就是r倍的基本退避时间，即 2r t
7. 当重传达到16次没成功-------------说明网络太拥挤，抛弃帧并报告出错
8. 第一次重传k = 1，r在 0 1中选一个
9. 重传推迟时间为0或者2t----------在这两个时间随机选一个
10. 第二次重传k= 2，r从0 1 2 3选择
11. 重传推迟时间为0 2t 4t 6t，随机选择一个
12. 第三次重传 k = 3，r从 0 1 2 3 4 5 6 7选一个
13. 最小帧长--------帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延-------------------帧长 / 数据传输速率 >= 2t
14. 最小帧长 = 2 t 数据传输速率
15. 以太网规定：最短帧长64B，凡是长度小于64B的都是由于冲突而异常终止的无效帧
16. 用途：主要用于有线网络

CAMA/CA协议------collision avoidance

1. CA-------碰撞避免
2. 主要用于无线网络-----------无线局域网
3. 为什么：用无线用CA CD无法全面检测360度的碰撞 隐蔽站----------当A和C都检测不到信号，认为信号空闲时候，同时向终端B发送数据帧，就会导致冲突
4. 有礼貌的CAMA/CA
5. 先听再说，
6. 如果空闲 发出RTS-------request to send -----告诉别人要发了-------信道忙则等待
7. 接收端收到RTS，响应 CTS-----------clear to send
8. 发送端收到CTS，开始发送数据帧同时预约信道-------发送方告知其他站点自己要发送多少数据
9. 接收端收到数据帧，用CRC来检验是否正确，正确则响应ACK
10. 如果超时则重传-------二进制指数退避算法
11. 解决隐蔽站问题
12. RTS/CTS帧----------可选

CSMA/CD CSMA/CA区别

1. 介质不同--------一个有线，一个无线
2. 载波检测方式不同------CD电压变化检测，CA能量检测载波检测能量载波检测 三种混合
3. 一个检测冲突，一个避免冲突
4. 两者都会进行有上限的重传

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轮询访问控制协议MAC

轮询访问MAC—信道划分MAC–随机访问MAC协议区别

只有随机访问MAC会发生冲突

轮询协议

1. 主节点轮流邀请从属节点发送数据
2. 问题： 有轮询开销 等待延迟 单点故障--------老大出问题

令牌传递协议

1. 令牌环网-----------逻辑上：环形-------物理上：星形
2. 令牌传送常用于负载较重、通信量较大的网络中
3. TCU转发器
4. 令牌-------一个特殊格式的MAC控制帧，不含任何信息---------控制信道的使用，确保同一时刻只有一个节点独占信道
5. 只有一个主机有令牌------------可以说话
6. 不会冲突
7. 每个节点可以在一定时间持有令牌
8. 问题：令牌开销 等待延迟 单点故障----------替代机器

特别鸣谢：木芯工作室 、Ivan from Russia