【计算机网络】-- 动态分配信道:随机访问介质访问控制(ALOHA协议、CSMA协议、CSMA/CD协议、CSMA/CA协议)
  zNRyot8onCGb 2024年07月26日 61 0

动态分配信道(动态媒体接入控制/多点接入)

特点:信道并非在用户通信时固定分配给用户

随机访问介质访问控制:所有用户可随机发送信息,发送信息时占全部带宽。

一、ALOHA协议

1、纯ALOHA协议

思想:不监听信道,不安时间槽发送,随机重发,想发就发。

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冲突如何检测:如果发生冲突,接收方检测出差错,然后不予确认,发送方在一定时间内收不到就会判断发生冲突。

冲突如何解决:超时后等一随机时间再重传。

2、时隙ALOHA协议

思想:把时间分成若干个相同的时间片,所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道,若发生冲突,则必须等待下一个时间片开始时刻再发送。

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二、CSMA协议

CS:载波侦听/监听,每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。

MA:多点接入,表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

协议思想:发送帧之前,监听信道。

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 1、1-坚持CSMA

思想:①如果一个主机要发送消息,那么它先监听信道。

②空闲则直接传输,不必等待。

③忙则一直监听,直到空闲马上传输。

④如果有冲突,则等待一个随机长的时间再监听,重复上述过程。

优点:只要媒体空闲,站点就马上发送,避免了媒体利用率的损失。

缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送,冲突就不可避免。

2、非坚持CSMA

指对于监听信道忙之后不继续监听。

思想:①如果一个主机要发送消息,那么先监听信道。

②空闲则直接传输,不必等待。

③忙则等待一个随机的时间之后再进行监听。

优点:采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。

缺点:可能存在大家都在延迟等待过程中,使得媒体仍可能处于空闲状态,媒体使用率降低。

3、p-坚持CSMA

指 对于监听信道空闲的处理。

思想:①如果一个主机要发送消息,那么先监听信道。

②空闲则以p概率直接传输,不必等待,概率1-p等待到下一个时间槽再传输。

③忙则等待一个随机的时间之后再进行监听。

优点:既能像非坚持算法那样减少冲突,又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间。

缺点:发送冲突后还是坚持把数据帧发送完,造成浪费。

4、三种CSMA对比

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 三、CSMA/CD协议   (*重要)

CS:载波监听/侦听,每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。

MA:多点接入,表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

CD:碰撞检测,边发送边监听,适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况,以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。

如何确定碰撞后的重传时机

截断二进制指数规避算法

1、确定基本退避时间为争用期2τ。

2、定义参数k,为重传次数,但k不超过10,即k=min[重传次数,10],当重传次数不超过10时,k等于重传次数,当重传次数大于10时,k就不再增大而一直等于10。

3、从离散的整数集合[0,1,...,2^k-1]中随机取出一个数r,重传所需要退避的时间就是r倍的基本退避时间,即2r τ。

4、当重传达16次扔不能成功,说明网络太拥挤,认为此帧永远无法正确发出,抛弃此帧并向高层报告出错。

例:第一次重传:k = 1,r从{0,1}选,

重传推迟时间为0或2τ,在这两个时间中随机选一个,

若再次碰撞,则第二次重传:k=2,r从{0,1,2,3}选,

重传推迟时间为0或2τ或4τ或6τ,在这四个时间中随机选一个,

若再次碰撞,则第三次重传,k=3,r从{0,1,2,3,4,5,6,7}选....

例题:在以太网的二进制回退算法中,在11次碰撞之后,站点会在0~?之间选择一个随机数。

答:k = min{11,10} = 10,超过10则一直为10。

2^10-1 = 1023,

r∈[0,1,2,3,......,1023]

最小帧长

帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延。

帧长/数据传输速率 >= 2τ

最小帧长 = 总线传播时延×数据传输速率 ×2

                = 2τ ×数据传输速率

以太网规定最短帧长为64B,凡是小于64B的都是由于冲突而异常终止的无效帧。

四、CSMA/CA协议

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工作原理

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 五、CSMA/CD与CSMA/CA异同

相同点

CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路,核心是先听再说,先监听再接入。

不同点

1、传输介质不同:CSMA/CD用于总线式以太网(有线),而CSMA/CA用于无线局域网(无线)

2、载波检测方式不同:CD通过电缆中电压的变化来检测,CA采用能量检测

3、CSMA/CD检测冲突,CSMA/CA避免冲突,二者出现冲突后都会进行有上限的重传。

三种介质访问控制区别

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最后一次编辑于 2024年07月26日 0

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