一、導論：
兩種網絡鍊路：點對點鍊路和廣播鍊路
*點對點鍊路：*由鍊路一端的多個發送方和鍊路另一端的單個接收方組成。許多鍊路層協定都是為點對點鍊路設計的，如點對點協定（PPP）、進階資料鍊路控制（HDLC）
*廣播鍊路：*它能夠讓多個發送和接收節點都連接配接到相同的、單一的、共享的廣播信道上。 ( 共享線路或媒體 )
如：傳統以太網、 HFC 上行鍊路、802.11 無線區域網路
研究一個對鍊路層很重要的問題：如何協調多個發送和接收節點對一個共享廣播信道的通路，這就是多路通路問題
**多路通路協定：**節點通過這些協定來規範他們在共享的廣播信道上的傳輸行為
理想的多路通路協定：
給定： Rbps 的廣播信道
必要條件：
- 當一個節點要發送時，可以 R 速率發送 .
-
當 M 個節點要發送，每個可以以 R/M 的平均速
率發送
-
完全分布的 :
沒有特殊節點協調發送， 沒有時鐘和時隙的同步
4、協定是分散的，這就是說不會因某主節點故障而導緻整個系統崩潰
5、協定是簡單的，使實作不昂貴。
我們将任何多路通路協定劃分為3種類型之一：
信道劃分協定：channel partitioning protocol
把信道劃分成小片（時間、頻率、編碼）
配置設定片給每個節點專用
*随機接入協定：random access protocol
信道不劃分，允許沖突
沖突後恢複
*輪流協定：taking-turns protocol
節點依次輪流
但是有很多資料傳輸的節點可以獲得較長的信道使用權
二、信道劃分協定：
TDMA:time division multiple access時分多路複用
輪流使用信道，信道的時間分為周期
每個站點使用每周期中固定的時隙 ( 長度 = 幀傳輸時間 )
傳輸幀
如果站點無幀傳輸，時隙空閑 - >浪費
舉個栗子： 6 站 LAN ， 1 、 3 、 4 有資料報，時隙 2 、 5 、 6 空閑
信道劃分 MAC 協定： FDMA：頻分多路複用
FDMA: frequency division multiple access
信道的有效頻率範圍被分成一個個小的頻段
每個站點被配置設定一個固定的頻段
配置設定給站點的頻段如果沒有被使用，則空閑
例如： 6 站 LAN ， 1 、 3 、 4 有資料報，頻段 2 、 5 、
6 空閑
碼分多路通路（ CDMA ）
CDMA (code division multiple access) :
• 所有站點在整個頻段上同時進行傳輸 , 采用編碼原理加
以區分
• 完全無沖突
• 假定 : 信号同步很好 , 線性疊加
三、随機存取協定
在随機存取協定中，一個傳輸節點總是以信道的全部速率（即Rbps）進行發送。當有碰撞時，涉及碰撞的每個節點反複重發它的幀（也就是分組），直到該幀無碰撞的通過為止。
當節點有幀要發送時
*以信道帶寬的全部 R bps 發送
*沒有節點間的預先協調
*兩個或更多節點同時傳輸，會發生➜沖突
“ collision ”
随機存取協定規定 :
如何檢測沖突
如何從沖突中恢複（如：通過稍後的重傳）
随機 MAC 協定可以分為 :
時隙 ALOHA
ALOHA
CSMA（載波偵聽多路通路）, CSMA/CD（具有碰撞檢測的載波偵聽多路通路）, CSMA/CA（
1、時隙 ALOHA
**假設：**所有幀是等長的，時間被劃分成相等的時隙；每個時隙可發送一幀；節點隻在時隙開始時發送幀；節點在時鐘上是同步的；如果兩個或多個節點在一個時隙傳輸，所有的站點
都能檢測到沖突。
**運作：**當節點擷取新的幀，在下一個時隙傳輸； 傳輸時沒有檢測到沖突，成功；節點能夠在下一時隙發送新幀
檢測時如果檢測到沖突，失敗；節點在每一個随後的時隙以機率 p 重傳幀直到成功
時隙ALOHA允許該節點以全速R連續傳輸；時隙ALOHA也是高度分散的，因為每個節點檢測碰撞并獨立決定什麼時候重傳。
優缺點
效率
2、純 ALOHA( 非時隙 ）
在純ALOHA中，當一個幀首次到達（即一個網絡層的資料報在發送節點從網絡層傳遞下來），節點立刻将該幀完整的傳輸進廣播信道。
純ALOHA的效率（對比于時隙ALOHA更差了）
3、載波偵聽多路通路CSMA
在說話之前，如果其他人正在說話，等到他們說完話為止，在網絡領域中，這被稱為載波偵聽。
如果與他人同時說話，停止說話，在網絡領域中，這被稱為碰撞檢測。
廣播信道的端到端信道傳播延時在決定其性能方面起到關鍵作用。該傳播時延越長，載波偵聽節點不能偵聽到網絡中另一個結點開始傳輸的機會就越大
t0時刻，B的比特随時間的增加往下傳輸，，這表明B的比特沿廣播媒體傳播實際所需要的時間不是0。在時刻T1，節點D有一個幀要發送。盡管節點B在時刻T1正在傳輸，但B傳輸的比特還未到達D，是以D在T1時聽到信道空閑。根據CSMA協定，進而D開始傳輸它的幀，一段時間後，B的傳輸開始幹擾D的傳輸
如下圖所示：
具有碰撞檢測的載波偵聽多路通路（CSMA/CD)
當某節點執行碰撞檢測時，一旦它檢測到碰撞将立即停止傳輸
以太網CSMA/CD的算法：
二進制指數退避：
當傳輸一個給定的幀時，在該幀經曆了一連串的n次碰撞之後，節點随機的從{0，1，2，4，8…}中選擇一個K值。是以一個幀經曆的碰撞越多，K選擇的間隔越大。
CSMA/CD效率：
CSMA/CA
四、輪流協定
先來總結一下前兩個協定
信道劃分 MAC 協定 :
共享信道在高負載時是有效和公平的
在低負載時效率低下
*隻能等到自己的時隙開始發送或者利用 1/N 的信道頻率發送
*當隻有一個節點有幀傳時，也隻能夠得到 1/N 個帶寬配置設定
随機通路 MAC 協定
-
在低負載時效率高：單個節點可以完全利用信道全部
帶寬
*高負載時：沖突開銷較大，效率極低，時間很多浪費
在沖突中
輪流協定有 2 者的優點
輪流協定中兩種比較重要的協定：
論詢協定&令牌傳遞協定
1、輪詢
輪詢協定要求這些節點之一要被指定為主節點，主節點以循環的方式輪詢每個節點
主節點邀請從節點依次傳送
從節點一般比較“ dumb ”
缺點 :
*輪詢開銷：*輪詢本身消耗信道帶寬
*等待時間：*每個節點需等到主節點輪詢後開始傳輸，即使隻有一個節點，也需要等到輪詢一周後才能夠發送
*單點故障：*主節點失效時造成整個系統無法工作
2、令牌傳輸協定
五、總結