一、导论：
两种网络链路：点对点链路和广播链路
*点对点链路：*由链路一端的多个发送方和链路另一端的单个接收方组成。许多链路层协议都是为点对点链路设计的，如点对点协议（PPP）、高级数据链路控制（HDLC）
*广播链路：*它能够让多个发送和接收节点都连接到相同的、单一的、共享的广播信道上。 ( 共享线路或媒体 )
如：传统以太网、 HFC 上行链路、802.11 无线局域网
研究一个对链路层很重要的问题：如何协调多个发送和接收节点对一个共享广播信道的访问，这就是多路访问问题
**多路访问协议：**节点通过这些协议来规范他们在共享的广播信道上的传输行为
理想的多路访问协议：
给定： Rbps 的广播信道
必要条件：
- 当一个节点要发送时，可以 R 速率发送 .
-
当 M 个节点要发送，每个可以以 R/M 的平均速
率发送
-
完全分布的 :
没有特殊节点协调发送， 没有时钟和时隙的同步
4、协议是分散的，这就是说不会因某主节点故障而导致整个系统崩溃
5、协议是简单的，使实现不昂贵。
我们将任何多路访问协议划分为3种类型之一：
信道划分协议：channel partitioning protocol
把信道划分成小片（时间、频率、编码）
分配片给每个节点专用
*随机接入协议：random access protocol
信道不划分，允许冲突
冲突后恢复
*轮流协议：taking-turns protocol
节点依次轮流
但是有很多数据传输的节点可以获得较长的信道使用权
二、信道划分协议：
TDMA:time division multiple access时分多路复用
轮流使用信道，信道的时间分为周期
每个站点使用每周期中固定的时隙 ( 长度 = 帧传输时间 )
传输帧
如果站点无帧传输，时隙空闲 - >浪费
举个栗子： 6 站 LAN ， 1 、 3 、 4 有数据报，时隙 2 、 5 、 6 空闲
信道划分 MAC 协议： FDMA：频分多路复用
FDMA: frequency division multiple access
信道的有效频率范围被分成一个个小的频段
每个站点被分配一个固定的频段
分配给站点的频段如果没有被使用，则空闲
例如： 6 站 LAN ， 1 、 3 、 4 有数据报，频段 2 、 5 、
6 空闲
码分多路访问（ CDMA ）
CDMA (code division multiple access) :
• 所有站点在整个频段上同时进行传输 , 采用编码原理加
以区分
• 完全无冲突
• 假定 : 信号同步很好 , 线性叠加
三、随机存取协议
在随机存取协议中，一个传输节点总是以信道的全部速率（即Rbps）进行发送。当有碰撞时，涉及碰撞的每个节点反复重发它的帧（也就是分组），直到该帧无碰撞的通过为止。
当节点有帧要发送时
*以信道带宽的全部 R bps 发送
*没有节点间的预先协调
*两个或更多节点同时传输，会发生➜冲突
“ collision ”
随机存取协议规定 :
如何检测冲突
如何从冲突中恢复（如：通过稍后的重传）
随机 MAC 协议可以分为 :
时隙 ALOHA
ALOHA
CSMA（载波侦听多路访问）, CSMA/CD（具有碰撞检测的载波侦听多路访问）, CSMA/CA（
1、时隙 ALOHA
**假设：**所有帧是等长的，时间被划分成相等的时隙；每个时隙可发送一帧；节点只在时隙开始时发送帧；节点在时钟上是同步的；如果两个或多个节点在一个时隙传输，所有的站点
都能检测到冲突。
**运行：**当节点获取新的帧，在下一个时隙传输； 传输时没有检测到冲突，成功；节点能够在下一时隙发送新帧
检测时如果检测到冲突，失败；节点在每一个随后的时隙以概率 p 重传帧直到成功
时隙ALOHA允许该节点以全速R连续传输；时隙ALOHA也是高度分散的，因为每个节点检测碰撞并独立决定什么时候重传。
优缺点
效率
2、纯 ALOHA( 非时隙 ）
在纯ALOHA中，当一个帧首次到达（即一个网络层的数据报在发送节点从网络层传递下来），节点立刻将该帧完整的传输进广播信道。
纯ALOHA的效率（对比于时隙ALOHA更差了）
3、载波侦听多路访问CSMA
在说话之前，如果其他人正在说话，等到他们说完话为止，在网络领域中，这被称为载波侦听。
如果与他人同时说话，停止说话，在网络领域中，这被称为碰撞检测。
广播信道的端到端信道传播延时在决定其性能方面起到关键作用。该传播时延越长，载波侦听节点不能侦听到网络中另一个结点开始传输的机会就越大
t0时刻，B的比特随时间的增加往下传输，，这表明B的比特沿广播媒体传播实际所需要的时间不是0。在时刻T1，节点D有一个帧要发送。尽管节点B在时刻T1正在传输，但B传输的比特还未到达D，因此D在T1时听到信道空闲。根据CSMA协议，从而D开始传输它的帧，一段时间后，B的传输开始干扰D的传输
如下图所示：
具有碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD)
当某节点执行碰撞检测时，一旦它检测到碰撞将立即停止传输
以太网CSMA/CD的算法：
二进制指数退避：
当传输一个给定的帧时，在该帧经历了一连串的n次碰撞之后，节点随机的从{0，1，2，4，8…}中选择一个K值。因此一个帧经历的碰撞越多，K选择的间隔越大。
CSMA/CD效率：
CSMA/CA
四、轮流协议
先来总结一下前两个协议
信道划分 MAC 协议 :
共享信道在高负载时是有效和公平的
在低负载时效率低下
*只能等到自己的时隙开始发送或者利用 1/N 的信道频率发送
*当只有一个节点有帧传时，也只能够得到 1/N 个带宽分配
随机访问 MAC 协议
-
在低负载时效率高：单个节点可以完全利用信道全部
带宽
*高负载时：冲突开销较大，效率极低，时间很多浪费
在冲突中
轮流协议有 2 者的优点
轮流协议中两种比较重要的协议：
论询协议&令牌传递协议
1、轮询
轮询协议要求这些节点之一要被指定为主节点，主节点以循环的方式轮询每个节点
主节点邀请从节点依次传送
从节点一般比较“ dumb ”
缺点 :
*轮询开销：*轮询本身消耗信道带宽
*等待时间：*每个节点需等到主节点轮询后开始传输，即使只有一个节点，也需要等到轮询一周后才能够发送
*单点故障：*主节点失效时造成整个系统无法工作
2、令牌传输协议
五、总结