[network]

一、介质访问子层的作用

1.1 概述

      在Data Link Layer上提供对通道的控制。

       Network可分为p-p的网络和使用broadcast的网络。后者要处理多台host竞争使用channel的问题，这种channel又被称为multiaccess channel或random access channel。用于在multiaccess channel上确定下一个使用者的协议被称为MAC。

        在LAN中，MAC尤为重要。WAN往往使用p-p链路。

1.2  channel方案分析

        第一种是静态channel分配：FDM(freqency-divided multiplexing)或TDM，可以证明，在用户数固定而且任务繁忙时，给每一个用户分配固定的信道，可以得到很好的结果。但是，计算机通信往往是突发性的，大多数信道在大多数时候是空闲的。可以证明这样极大的提高了传送的延时。

        第二种是动态channel分配：具体的通信模型为 station model 生成frame概率为λ*t，Singel Channel Assumption，COllision Assumption或者令牌网 在扩频网中是不严格的,Continuous Time 或者 Slotted Time，Carrier Sense 或者 No Carrier Sense。主要要解决 Channel Compete问题，即在一次成功的frame发送后，那个station获得channel。性能标准是低载荷channel延迟和高载荷情况下的信道利用率。

二、具体实现协议

       2.1 ALOHA

          纯ALOHA Continuous Time & Carrier Sense 发送方通过Carrier Sense判断发送是否成功。如果不能Carrier Sense，可以发送反馈。

          Slotted ALOHA  可以将纯ALOHA容量扩大一倍。在这里，通过Carrier Sense实现Slotted Time。在这里，核心protocol 确定 何时Carrier Sense，何时发送frame，这是为了减少发送时的冲突及监听成本。常用算法有1-持续CSMA(Carrier Sense Multiple Access)，nonpersistent CSMA，p-persistent CSMA。另外确定Collision 后怎么办。主要有 CSMA/CD(CSMA with Collision Detection)。一旦检测到冲突了，station立即放弃发送任务，并等待随机一段时间，然后重新尝试。也就是所谓的竞争算法。在这里，station在发送后一段时间内如果没有detect collision，那么就可以判断自己grasp channel了。这个时间是2t，t为两相距最远的station通信的时间。

  2.2 无冲突协议

位图protocol:每一个竞争周期内保含n个slot。第i个station要发送时就在第i个slot发送一个"1"位，竞争周期后，再按slot中顺序发送frame。

二进制倒计数protocol：假设station的传输延迟为零，冲突的信号如果是0和1，那么可以检测到1。这样，对每个station编址，对于位的0 1不同。竞争周期内，要发送的station传送自己的地址，再根据sense的地址判断那个发送。为了避免饥渴情况，对各个station的地址也就是优先级进行轮转，第i个station成功的发送frame后，变为最低，其余各个station优先级一次递增。

2.3 有限竞争协议

竞争协议低延迟，无竞争协议高利用率，有限竞争协议则把两者结合起来。

首先，只要减少参与竞争的station的数量，则某个站获得信道的概率就会增加。

然后，将station分组，每一组竞争某个slot。如果找到某种算法，使得载荷低的时候，参与竞争的station很多；载荷高的时候，参与竞争的station很少。具体的算法有自适应树算法。每个站是个叶子，载荷高时，访问级数深，否则，访问级数低。

2.4 波分多路访问协议

利用FDM TDM或者两者结合起来，将信道分成多个子通道，然后动态分配。

光纤波谱被分为多个通道，每个station得到一个控制信道较窄，一个数据信道，较宽。

2.5 无线LAN协议

不能采用CSMA，因为问题在于接收者而不是发送者，如hidden station problem，exposed station problem。

MACA(Multiple Access with Collision Avoidance)中发送方刺激一下接收方（发送RTS），让他输入一个短frame（发送CTS）。从而expose station。但没有讲怎么处理exposed station problem。

三、实例

  3.1 以太网