MAC协议——共享信道.note
介质访问控制 ( Multiple Access Control ) 协议 : 简称 MAC协议 ;
① 信道划分 MAC 协议 : 基于 多路复用 技术划分资源 ;
网络负载重时 , 信道利用率高 , 公平 ;
网络负载轻时 , 信道利用率低 ;
② 随机访问 MAC 协议 : 用户根据随机意愿 发送信息 , 发送信息时 , 可以独占信道带宽 ;
网络负载重时 , 产生冲突开销 ;
网络负载轻时 , 共享信道效率高 , 单个站点可使用全部信道带宽 ;
③ 轮询访问 MAC 协议 : 既不产生冲突 , 又占用全部带宽 ;
轮询协议
令牌传递协议 ( 重点 )
可以把共享信道控制访问协议称为MAC协议，也称多路访问协议
传输数据使用的两种链路：
1.点对点链路，两个相邻点通过一个链路相连，没有第三者
应用：PPP协议，常用于广域网
2.广播式链路：所有主机共享通信介质
应用：早期的总线型网络，无线局域网，常用于局域网
典型扩扑解构：总线型，星型
应用：早期的总线以太网，HFC的上行链路，802.11无线局域网
信道（Channel）指的是信号传递的通道，一般来说，信道的两边为通信的双方，而共享信道（Sharing Channel）则顾名思义，是由多个通信用户共同使用一个信道。
实现控制访问避免冲突的手段：
频分多路复用（FDM，Frequencsion Multiplexing）
时分多路复用（TDM）
波分多路复用（WDM）
码分多路复用（CDM）
信道频分复用（FDM）：
信号在一个信道中传递，会占用一定的带宽，而一个信道可以使用的频带通常是大于一路信号的，而剩下的带宽没有被高效使用，，因此，我们可以把一个信道的可用频带划分为多个频段，然后将多路信号同时在这个信道上传输，每个用户单独使用一个频段，这样每路信号就不会发生冲突，而且可以在接收端完好地接受下来
这种方法在逻辑上把一个共享信号划分为多个信道，分别给不同的用户使用，但是却存在一个严重的问题：就是一个不同频段之间的站点之间要通信，它们之间的协调方式复杂麻烦，而且一个信道的可用频带（带宽）总是有限的，无法进行多次划分。
信道时分复用（TDM）：
信道时分复用就是把该共享信道的权限分为多个时间片（slot），在每个时间片未到时间的时候，仅允许一个用户使用通信（该用户享受所有带宽），在时间片时间到了时，即使该用户的数据未传输完也无法再进行传输。
假如该共享信道用户很多时，那么同步系统时钟的工作会变得很复杂，且容易造成信道浪费（一个不需要发送数据的用户独享带宽）
实现共享信道访问控制协议，也是属于OSI/RM网络模型中的数据链路层中的MAC（Media Access Control）子层需要关心的事情
共享访问控制协议可以分为集中式控制和分布式控制两种：
集中式控制：
在整个冲突域（共用一个共享信道，可能发生冲突的区域）采用一个服务器作为集中式控制机，分时地给每个主机以访问权限
缺陷：
假如这个服务器DOWN掉了，那么整个冲突域的其他主机将无法通信，网络可靠性低。
而分布式控制能够解决这个问题，在这个方案下，信道的访问权限是由整个冲突域内的所有主机竞争或者协商的，就算DOWN掉一个也不会，影响到其他主机的正常使用。
典型的分布式MAC机制有：
1.轮转
2.预约
3.争用：
它是目前常用的CSMA/CD协议的基础，特点在于
轻载时访问时延短，重载时冲突严重
轮转：
转轮就是时分复用访问模式，属于无冲突协议
典型协议：
轮询
令牌环
目前最常使用的是CSMA协议
MAC子层五大动态协议：
分为两类：
动态：随机访问法
ALOHA协议
CSMA协议
CSMA/CD协议
CSMS/CA协议
动态：轮询访问法
令牌传递协议
一.ALOHA协议（想发就发，不听就说）
纯ALOHA协议：
不监听信道，不按时间槽发送，随机重发
冲突如何检测：
如果发生冲突，接收方就会检测出差错，然后不予确认，发送方在一定时间内收不到就判断发生冲突
冲突如何解决：
超时后等一随机时间再重传。
二.CSMA协议（先听再发）
CS：载波侦听，每一个终端在发送数据前，要检测总线上是否有其他终端在发送数据,若无则开始发送数据（容易造成冲突：假设有两台等待发送数据的终端，它们都在监听链路，当其他正在使用链路的终端发送完毕数据时，这两台等待发送数据的终端会在同一时间检测到链路空闲，那么它们便会在同一时间发送数据，然后就造成了冲突）
MA：多点接入（多路访问），表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
1. 1-坚持CSMA
坚持指的是对于监听信道忙之后的坚持
如果信道空闲，则传输
如果信道不空闲，则等待到空闲
2. 非坚持CSMA
如果信道空闲，则传输
如果信道不空闲，则离开，等待一个随机时间再去
3. p-坚持CSMA
如果信道空闲，则以p概率传输；
1-p概率等待到下一个时间槽再传输。
如果信道不空闲，则等待一个随机时间再监听
三.CSMA/CD（先听再发，边听边发）【适用于有线以太网】
CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）
/CD：冲突检测
四.CSMA/CA（先听再发，做好协商）【适用于无线局域网】
CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）
工作原理：预约信道
五.轮询协议：
令牌传递协议：
综合了信道划分和随机访问协议的优缺点：
信道划分介质访问控制（MAC Multiple Access Control）协议：
基于多路复用技术划分资源
网络负载重：共享信道效率高，且公平
网络负载轻：共享信道效率低
随机访问MAC协议：冲突
用户根据意愿随机发送信息，发送信息时可独占信道带宽
网络负载重：产生冲突开销
网络负载轻：共享信道效率高，单个节点可利用信道全部带宽
轮询访问MAC协议/轮流协议/轮转访问MAC协议：
既要不产生冲突，又要发送时占全部带宽。
轮询协议： 主节点轮流邀请从属节点发送数据。
1.轮询开销
2.等待延迟
3.单点故障
令牌传递协议：
令牌：一个特殊格式的MAC控制帧，不包含任何信息。
控制信道的使用，确保同一时刻只有一个节点独占信道。
令牌环网无碰撞
每个节点都可以在一定的时间内（令牌持有时间）获得发送数据的权利，并不是无限制地持有令牌。
应用于令牌环网（物理星型扩扑，逻辑环形扩扑）
采用令牌环传送方式地网络常用于负载较重，通信量较大的网络中。
1.令牌开销
2.等待延迟
3.单点故障
