2.1MAC协议概述

数据链路层的分析
0.1 可能提供的服务
组帧：在一段数据的前后部分添上首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在接收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。（为了使接收方能正确地接受并检查所传输的帧，发送方必须依据一定的规则把网络层递交的分组封装成帧，称为组帧。）帧首部采用MAC地址识别源和目的地。
链路接入：共享信道需要有接入控制机制–MAC；在帧首部采用MAC地址识别源和目的地；点对点信道比较简单，甚至肯能没有MAC
可靠交付：高质量链路上较少使用（如光纤和一些双绞线）；无线链路差错率比较高，需要使用。（物理层只提供物理的数据传输，不保证数据的可靠性，而数据链路层就是利用物理层提供的数据传输功能，将物理层的物理连接链路转换成逻辑连接链路，从而形成一条没有差错的链路。
流量控制：在相邻的发送和接收节点之间协调收发”节奏“。
差错检测：信号衰减、噪声可能导致差错；接收者检测到差错时会丢弃数据帧或要求发送方重传。
差错纠正：接受者识别并纠正比特差错，而不依赖重传。
单工、半双工和全双工：单工数据传输只支持数据在一个方向上传输，在同一时间只有一方能接受或发送信息，不能实现双向通信，举例：电视，广播；；；半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信，在同一时间只可以有一方接受或发送信息，可以实现双向通信。举例：对讲机；；；全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力，在同一时间可以同时接受和发送信息，实现双向通信，举例：电话通信。

0.2 具体实现位置

网卡：（NIC — Network interface card）网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
网卡也成为网络适配器，有以太网卡、PCMCIA卡、802.11卡，需要主机系统总线，是硬件、软件和固件的综合体。

主要内容
一.信道共享技术
信道共享技术又称为多点接入（multiple access）技术，包括随机接入和受控接入。从层次上讲，信道共享是由数据链路层的媒体接入控制MAC子层来完成的。在计算机网络中使用的信道共享技术可以分为三种，即随机接入、受控接入和信道复用。
1.1 无线广播信道
广播信道：多路访问信道；信道被共享；需要分配信道的使用权。
MAC子层：确定信道的下一个使用者；无线信道是天生的广播信道。
1.2 信道接入控制的目标
MAC目标： &高效–避免冲突；信道利用率高（类似于红绿灯）
&&公平–机会均等。
&&分布式
1.3 信道共享技术
&&复用技术：在数据通信中，复用技术提高了信道传输效率，有广泛应用。多路复用技术是在发送端将多路信号进行组合(如广电前端使用的混合器)，在一条专用的物理信道上实现传输，接收端再将复合信号分离出来。多路复用技术主要有两大类：频分多路复用(即频分复用)和时分多路复用(即时分复用)，波分复用和统计复用本质上也属于这两种复用技术。另外还有其他复用技术，如码分复用、极化波复用和空分复用。
频分复用、时分复用、码分复用、波分复用。
&&多点接入技术：
目的：避免不同的用户同时使用公共信道。
分为：受控接入–集中式控制：轮询；分散式控制：令牌环。
随机接入–ALOHA； CSMA。

二、详细介绍受控多点接入
2.1 集中式控制–轮询 轮询访问技术是一种受控访问技术。在由多个结点共享公用信道的线路中，主机依照一定的顺序探询各结点有无传送信息的要求，被探询的结点如有传送要求就占用公用信道，将信息发送给主机。否则主机继续探询下一结点。这是一种轮询式的信道访问方法，它也是轮询技术中使用得最为普遍的方法之一。
特点：有中心的网络；中心站控制各站的发送顺序。
优点：简单；在各站通信量相当时，网络性能较好。
缺点：单点失效问题；轮询帧耗费带宽；不灵活，没有数据发送时仍然被轮询。
2.2 分散式–令牌环令牌环上传输的小的数据（3个字节的一种特殊帧）叫为令牌，谁有令牌谁就有传输权限。如果环上的某个工作站收到令牌并且有信息发送，它就改变令牌中的一位（该操作将令牌变成一个帧开始序列），添加想传输的信息，然后将整个信息发往环中的下一工作站。
三、详细地介绍随机多点接入
3.1 简介
随机接入也意味着竞争，如果发生冲突，随即等待然后重新发送数据。具有冲突检测和恢复机制（不同地协议，处理不同）。典型的随机接入（信道访问）协议有：纯ALOHA；S-ALOHA；CSMA；CSMA/CD。
3.2 纯ALOHA
ALOHA协议分为纯ALOHA和时隙ALOHA两种。
ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。如果发送方知道数据帧遭到破坏（即检测到冲突，超时收不到ACK），那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。
冲突区间：2T
纯ALOHA不适应较大的网络负载。
3.3 S-ALOHA
时隙ALOHA协议。思想是用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。
冲突区间：T
两者比较：（1）S-ALOHA的吞吐量性能优于纯ALOHA；（2）在网络负载较小时，纯ALOHA时延小。
3.4 CSMA（载波监听多路访问）
在此种访问方式下，网络中的所有用户共享传输介质，信息通过广播传送到所有端口，网络中的工作站对接收到的信息进行确认，若是发给自己的便接收否则不理。从发送端情况看，当一个工作站有数据要发送时，他首先监听信道并检测网络上是否有其他的工作站正在发送DATA，如果检测到信道忙，工作站将继续WAIT若发现信道空闲，则开始发送数据，信息发送出去后，发送端还要继续对发送出去的信息进行确认，以了解接收端是否已经正确接收到数据，如果收到则发送结束，否则再次发送。
分类：非坚持CSMA-监听到信道忙，停止监听，随机等待一段时间后再监听。（不能很好地利用信道刚刚空闲地时间）
坚持CSMA–监听到信道忙，继续监听，直到空闲。
1坚持CSMA：监听到空闲以后立即发送，若同时检测到信道空闲则会冲突。
p坚持CSMA：分时隙，以概率p在空闲后第一个时隙发送。但是选择合适地p不容易，p太小会导致时延变大。

3.5 CSMA/CD
CD：Collision Detection，冲突检测。
对CSMA协议作进一步的改进，使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。一旦检测到冲突，发送站点就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上通信的对方站点，快速地终止被破坏的帧，可以节省时间和带宽。
实现手段：检测信号强度、发送接收信号强度比较。

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