二进制指数后退算法（Binary Exponential Backoff Algorithm）

二进制指数后退算法（Binary Exponential Backoff Algorithm）是一种用于在网络通信中处理冲突和重传的机制。该算法主要用于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）和CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）等网络访问控制方法中，以在检测到通信冲突后合理地延迟重传尝试，从而减少冲突的发生并提高网络效率。

工作原理

1. 初始退避时间：当节点（如以太网中的工作站或集线器）检测到通信冲突时，它会选择一个初始的退避时间。这个初始时间通常是一个时隙（slot time）的倍数，时隙时间是根据网络的最大传播延迟来确定的。

2. 退避时间计算：二进制指数后退算法通过以下方式计算退避时间：

• 设定一个重传次数计数器（通常称为N），初始化为0。

• 根据重传次数，计算一个退避范围（通常是0到2^N - 1之间的一个随机整数）。

• 在这个范围内选择一个随机的退避时间（通常是时隙时间的倍数）。

3. 重传尝试：节点在退避时间结束后，会再次尝试发送数据。如果再次发生冲突，重传次数计数器会增加，退避范围也会相应扩大（即2^(N+1) - 1），然后重新计算退避时间。

4. 最大重传次数：为了防止无限期地重传，通常会设定一个最大重传次数。如果达到最大重传次数仍然无法成功发送数据，节点会放弃发送并报告错误。

5. 线性增长与指数退避：虽然算法被称为“二进制指数后退”，但实际上退避时间是呈指数级增长的（即每次重传失败后退避时间范围翻倍），而不是线性增长。这种设计有助于在冲突频繁时减少网络负载。

应用场景

• 以太网：在以太网中，CSMA/CD协议使用二进制指数后退算法来处理冲突。当两个或多个节点同时尝试发送数据时，会检测到冲突并触发退避机制。

• 无线局域网（WLAN）：在802.11无线局域网标准中，CSMA/CA协议也采用了类似的退避机制来处理潜在的冲突。不过，无线局域网中的退避算法可能还包括其他因素，如信道繁忙检测和退避冻结等。

优点

• 减少冲突：通过随机退避和指数级增长退避时间，算法有助于减少冲突的发生。