计算机网络之数据链路层与局域网 － 多路访问控制协议
网络中存在两类链路：
1.点对点信道： 一对一通信方式， 信道被双方独享。例如， 拨号上网。
2.广播信道：一对多通信方式， 信道上连接的点很多， 信道被结点共享。例如， 总线以太网， 现在的WiFi。
在广播信道中，当两个或两个以上结点同时传输数据时，就会产生冲突从而接收失败，于是就出现了多路访问控制( , MAC)协议，MAC协议的根本任务是为了解决信道的共享问题。
1.信道划分MAC协议
信道划分MAC协议：利用多路复用技术实现信道共享的MAC协议。
多路复用的基本思想： 将信道资源划分后， 分配给不同的结点， 各结点通信时只使用其分配到的资源， 避免多结点通信时的相互干扰。
1.1.频分多路复用；
频分多路复用（ - ， FDM） ： 在频域内将信道带宽划分为多个子信道， 将原始信号调制到对应的某个子信道的载波信号上， 使同时传输的多路信号在整个物理信道带宽的允许范围内频谱不重叠， 从而共用一个信道。
1.2.时分多路复用（TDM）；
时分多路复用（ Time- ， TDM） ： 将通信信道的传输信号划分为多个等长的时隙， 每路信号占用不同的时隙。 使多路信号合用单一的通信信道在时域上不重叠， 从而实现信道共享。
1.同步时分多路复用( Time- , STDM)，按照固定顺序把时隙分配给各路信号。
2.异步时分多路复用( Time- , ATDM)，也称统计时分多路复用( Time- , STDM)，时隙和用户间没有固定的对应关系。
1.3.波分多路复用；
波分多路复用（ Wave , WDM） ： 广泛用于光纤通信。在光纤通信中， 光载波频率很高， 通常用光的波长来代替频率讨论， 所以叫做波分多路复用。
在光纤通信中， 为了实现长距离的高速传输， 通常采用波分多路复用和光纤放大器。
1.4.码分多路复用；
码分多路复用（ Code , CDM） ： 通过利用相互正交的码组分别编码各路原始信息的每个码元， 使得编码后的信号在同一信道中混合传输，是一种扩频的通信形式。
2. 随机访问MAC协议
随机访问MAC协议： 所有用户都可以根据自己的意愿随机地向信道上发送信息。
随机发送信息时，如果此时没有其他用户则发送成功。如果有两个及以上用户就会产生冲突或碰撞， 用户发送信息失败，每个用户随机退让一段时间后， 再次尝试， 直至成功。
2.1.ALOHA协议（只说不听）；
最早的， 最基本的无线数据通信协议，分为纯ALOHA和时隙ALOHA。
1.纯ALOHA；
工作原理：任何一个站点有数据发送时就可以直接发送至信道，发送数据后对信道进行侦听，如果收到应答信号， 说明发送成功，否则说明发生冲突， 等待一个随机时间重新发送， 直到成功为止。
性能：
A. G网络负载： 表示在一帧的发送时间内发送的平均帧数；
B. S吞吐量： 在一帧的发送时间内成功发送的平均帧数；
C. 网络负载不能大于0.5。
2.时隙ALOHA
工作原理：把信道时间划分为离散的时隙， 每个时隙为发送一帧所需的时间， 每个通信站点只能在每个时隙开始的时刻发送帧。 如果在一个时隙内发送帧出现冲突， 下一个时隙以概率p重发该帧， 直到帧发送成功。 p不能为1， 否则会出现死锁。
性能：
A.G网络负载： 表示在一帧的发送时间内发送的平均帧数；
B.S吞吐量： 在一帧的发送时间内成功发送的平均帧数；
C.网络负载不能大于1。
2.2.载波监听多路访问协议（ Sense , CSMA）（先听后说）；
工作原理：通过硬件装置（ 载波监听装置） ， 在通信站发送数据之前， 先监听信道上其他站点是否在发送数据， 如果在发送， 则暂时不发送。
根据监听策略不同，分为3类：
1. 非坚持CSMA；
2. 1-坚持CSMA；
3. P-坚持CSMA
2.3.带冲突检测的载波监听多路访问协议（ Sense / , CSMA/CD）（先听后说，边听边说）；
工作原理：通信站使用CSMA协议进行数据发送， 在发送期间如果能检测到碰撞， 立即终止发送， 并发出一个冲突强化信号， 使所有通信站点都知道冲突的发生，发出冲突强化信号后， 等待一个随机时间，再重复上述过程。
CSMA/CD的工作状态分为： 传输周期、 竞争周期、 空闲周期。
信道有3种状态： 传输状态、 竞争状态、 空闲状态。
使用CSMA/CD协议实现多路访问时， 通过共享信道通信的两个通信站之间相距的最远距离D， 信号的传播速度V， 数据帧长度L， 以及信道信息传输速率R之间满足以下约束：
3.受控接入MAC协议
受控接入： 各个用户不能随意的接入信道而必须服从一定的控制。
分类： 集中式控制、 分散式控制。
3.1. 集中式控制： 系统有一个主机负责调度其他通信站接入信道， 从而避免冲突。方法： 轮询。（ 轮叫轮询， 传递轮询）；
3.2.分散式控制： 方法是令牌技术；
令牌是一种特殊的帧， 代表了通信站使用信道的许可，在信道空闲时一直在信道上传输，一个通信站想要发送数据就必须首先获得令牌。
令牌环的操作过程：
1. 网络空闲时， 只有一个令牌在环路上绕行。
2. 当一个站点要发送数据时， 必须等待并获得一个令牌， 将令牌的标志位置为“ 1” ， 随后便可发送数据。 （ 空令牌： 标志位置为“ 0” ，被占用： 标志位置为“ 1” ）
3. 环路中的每个站点边转发数据， 边检查数据帧中的目的地址， 若为本站点的地址， 便读取其中所携带的数据。
4.数据帧绕环一周返回时， 发送站将其从环路上撤销， 即“ 自生自灭” 。
5. 发送站点完成数据发送后， 重新产生一个令牌传至下一个站点， 以使其他站点获得发送数据帧的许可权。
令牌丢失和数据帧无法撤销是环网上最严重的两种错误。
