目前有兩種網(wǎng)絡(luò)鏈路：
（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：鏈路兩端各一個(gè)節(jié)點(diǎn)。一個(gè)發(fā)送和一個(gè)接收。如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP。
（2）廣播鏈路：多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)共享的廣播信道。共享廣播信道是非常常見的，例如無線WIFI接入式衛(wèi)星通信接入式，又例如我們?cè)诠矆?chǎng)合說話等都屬于共享信道，共享信道的特點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)人在說話時(shí)，其他人需要安靜的聽，如果有多個(gè)人同時(shí)說話，會(huì)導(dǎo)致收聽的人聽不清楚，這就是產(chǎn)生了干擾。同理，在共享鏈路上，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，這個(gè)數(shù)據(jù)幀是在共享鏈路下廣播的。即任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一幀時(shí)，信號(hào)在信道上廣播，其他節(jié)點(diǎn)都可以收到一個(gè)拷貝。常用于局域網(wǎng)中，如早期的以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。
下面我們要將廣播鏈路的共享信道技術(shù)。

一、廣播信道要解決的問題

傳統(tǒng)的廣播電視：是單向的廣播，一個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)向許多接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送，因此不存在干擾問題。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，廣播信道上的節(jié)點(diǎn)都能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀，如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向共享信道發(fā)送數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致信道中的信號(hào)相互干擾，使數(shù)據(jù)幀不能正確接收。這就需要解決當(dāng)前誰使用信道的問題即誰有權(quán)力向當(dāng)前信道發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

二、多路訪問協(xié)議

多路訪問協(xié)議的目的是協(xié)調(diào)多個(gè)節(jié)點(diǎn)在共享廣播信道上的傳輸，避免多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用信道，發(fā)生沖突，產(chǎn)生互相干擾。
沖突概念：兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸幀，使接收方收不到正確的幀。沖突會(huì)造成廣播信道時(shí)間的浪費(fèi)。
多路訪問協(xié)議可用于許多不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如有線和無線局域網(wǎng)。
多路訪問協(xié)議有三種類型。

1、信道劃分協(xié)議

信道劃分協(xié)議：把信道劃分為小“片”，然后給節(jié)點(diǎn)分配專用的小“片”。
主要的信道劃分協(xié)議有TDMA（時(shí)分過路接入）、FDMA（頻分多路接入）、CDMA（碼分多路接入）三種。

1.1、時(shí)分多路接入

時(shí)分多路接入：將時(shí)間化分為時(shí)間幀，每個(gè)時(shí)間幀再劃分為N個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙的長(zhǎng)度可以保證發(fā)送一個(gè)分組，將這N個(gè)時(shí)隙分別分配給N個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只在固定分配的時(shí)隙中傳輸。
例如有6個(gè)站點(diǎn)的局域網(wǎng)，將時(shí)間幀劃分為6個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙分配一個(gè)站點(diǎn)，若只有1、3、4站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則只有時(shí)隙1、3、4有分組要傳輸，時(shí)隙2、5、6則空閑。

TDMA特點(diǎn)：可以避免沖突、將資源公平分配，每個(gè)節(jié)點(diǎn)專用速率是R/N b/s；節(jié)點(diǎn)速率有限當(dāng)其他節(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)，需要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)也不能充分利用帶寬資源。因此TDMA的效率不高，節(jié)點(diǎn)必須等待它的傳輸時(shí)隙才能發(fā)送數(shù)據(jù)。

1.2、頻分多路接入

將總信道帶寬R b/s劃分為N個(gè)較小信道即頻段分別分配給N個(gè)站點(diǎn)。
例如有6個(gè)站點(diǎn)的局域網(wǎng)，將信道劃分為6個(gè)頻帶，每個(gè)站點(diǎn)一個(gè)頻帶，如果只有1、3、4站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，那么只有頻帶1、3、4有分組要傳輸，頻帶2、5、6就空閑了。
FDMA特點(diǎn)：可以避免沖突，實(shí)現(xiàn)鏈路資源的公平分配即N個(gè)節(jié)點(diǎn)公平劃分帶寬；但是每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以載用的帶寬有限，小路不高。

2、隨機(jī)訪問協(xié)議

隨機(jī)訪問協(xié)議：不劃分信道，允許沖突，但是可以從沖突中恢復(fù)。
隨機(jī)訪問協(xié)議的基本思想是發(fā)送節(jié)點(diǎn)以信道全部速率發(fā)送，在發(fā)生沖突時(shí)沖突的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，再重發(fā)，直到幀發(fā)送成功。
目前典型的隨機(jī)訪問協(xié)議有ALOHA協(xié)議；載波監(jiān)聽多路訪問CSMA協(xié)議；帶沖突檢測(cè)載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD。

2.1、ALOHA協(xié)議

ALOHA協(xié)議：夏威夷大學(xué)研制的一個(gè)無線電廣播通信網(wǎng)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使地理上分散的用戶通過無線電來使用中心主機(jī)。中心主機(jī)通過下行信道向二級(jí)主機(jī)廣播分組；二級(jí)主機(jī)通過上行信道向中心主機(jī)發(fā)送分組，這里可能會(huì)產(chǎn)生沖突，無線電信道是一個(gè)共享信道。
ALOHA協(xié)議目前有兩種形式：時(shí)隙ALOHA和純ALOHA。
（1）時(shí)隙ALOHA：假設(shè)所有數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)L比特、時(shí)間被劃分為若干個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙、節(jié)點(diǎn)只在時(shí)隙的開始點(diǎn)傳輸幀、所有節(jié)點(diǎn)同步傳輸，知道時(shí)隙什么時(shí)候開始、如果一個(gè)時(shí)隙有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送、所有節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到?jīng)_突。
在時(shí)隙ALOHA中當(dāng)節(jié)點(diǎn)有新的幀要發(fā)送時(shí)，需要等到下一個(gè)時(shí)隙開始才傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)幀。傳輸過程中無沖突，則節(jié)點(diǎn)成功傳輸數(shù)據(jù)幀；傳輸過程中若有沖突，則節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突后，以概率p在后續(xù)的每一個(gè)時(shí)隙重傳該幀，直到成功。

如上圖，這里劃分出若干個(gè)時(shí)隙，最初3和節(jié)點(diǎn)都有數(shù)據(jù)要發(fā)送，因此在第一個(gè)時(shí)隙3個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)幀，檢測(cè)到碰撞，檢測(cè)到碰撞后3個(gè)節(jié)點(diǎn)都在后續(xù)時(shí)隙以概率P重傳數(shù)據(jù)幀，因此在第二個(gè)時(shí)隙，3個(gè)節(jié)點(diǎn)都沒有傳輸數(shù)據(jù)幀，所以時(shí)隙2是空閑時(shí)隙。在第三個(gè)時(shí)隙，節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2都發(fā)送數(shù)據(jù)幀，此時(shí)又檢測(cè)到碰撞，因此節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2繼續(xù)在后續(xù)時(shí)隙以概率P重傳數(shù)據(jù)幀。在第4個(gè)時(shí)隙，只有節(jié)點(diǎn)2重傳數(shù)據(jù)幀，因此傳輸成功。類似進(jìn)行，直到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀都發(fā)送成功為止。
時(shí)隙ALOHA特點(diǎn)：當(dāng)只有一個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，以全速R b/s的速率傳輸數(shù)據(jù)；時(shí)隙ALOHA是分布式的即每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)沖突并獨(dú)立決定何時(shí)重傳；時(shí)隙ALOHA發(fā)送控制非常簡(jiǎn)單；ALOHA有多個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)效率低。
（2）純ALOHA：是ALOHA的最初形式。是一個(gè)非時(shí)隙、完全分散的協(xié)議。
工作過程為：當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時(shí)就立即傳輸；如果與其他幀產(chǎn)生沖突，那么在該沖突幀完成之后以概率p立即重傳該幀；或等待一個(gè)幀的傳輸時(shí)間再以概率P傳輸該幀，或者以概率1-P等待另一個(gè)幀的時(shí)間。
純ALOHA特點(diǎn)如下：每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸與廣播信道上其他節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)是相互獨(dú)立的；一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始傳輸時(shí)并不知道是否有其他節(jié)點(diǎn)正在傳輸；發(fā)送沖突時(shí)不會(huì)停止傳輸；效率不高。

2.2、CSMA（載波偵聽多路訪問協(xié)議）

CSMA的基本思想是某個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送之前先監(jiān)聽信道，若信道忙則表示有其他節(jié)點(diǎn)正往信道發(fā)送幀，該節(jié)點(diǎn)隨機(jī)等待一段時(shí)間，然后再監(jiān)聽信道。若信道空則該節(jié)點(diǎn)開始傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)幀。
CSMA的特點(diǎn)是在發(fā)送前監(jiān)聽，可以減少?zèng)_突；由于傳播時(shí)延的存在，仍有可能出現(xiàn)沖突，并造成信道浪費(fèi)。如下是發(fā)送沖突的例子。

如上圖是一個(gè)廣播總線連接了4個(gè)節(jié)點(diǎn)A、B、C、D傳播的時(shí)空?qǐng)D。
在時(shí)間t0：節(jié)點(diǎn)B偵聽到信道空，開始傳輸幀，沿著媒體傳播比特。
在時(shí)間t1：節(jié)點(diǎn)D有幀要發(fā)送。在t1時(shí)刻B的傳輸信號(hào)未到D，所以D檢測(cè)到信道空，開始傳輸。很快，B的傳輸開始在D節(jié)點(diǎn)干擾D的傳輸，即產(chǎn)生了沖突。可以看到傳播時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)不能偵聽到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)開始傳輸?shù)目赡苄跃驮酱蟆?br /> 在CSMA中節(jié)點(diǎn)沒有進(jìn)行沖突檢測(cè)，即使發(fā)生了沖突，節(jié)點(diǎn)仍繼續(xù)傳輸它們的幀。但該幀已經(jīng)被破壞、是無用的幀，由此造成信道傳輸時(shí)間被浪費(fèi)。于是進(jìn)一步提出了帶沖突檢測(cè)的CSMA機(jī)制。

2.3、CMSA/CD（帶沖突檢測(cè)的CSMA）

該機(jī)制增加載波幀聽和沖突檢測(cè)兩個(gè)規(guī)則。
基本原理為：傳送前線偵聽，如果信道忙則延遲傳送；如果信道閑則傳送整個(gè)幀。在傳輸數(shù)據(jù)幀的同時(shí)進(jìn)行沖突檢測(cè)，一旦檢測(cè)到?jīng)_突就立即停止傳輸，盡快重發(fā)。
CMSA/CD的目的是縮短無效傳送時(shí)間，提高信道的利用率。

在CMSA/CD中雖然也會(huì)發(fā)生碰撞，但是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)B、D在檢測(cè)到?jīng)_突之后很短時(shí)間內(nèi)都放棄傳輸。

2.4、以太網(wǎng)CSNA/CD的運(yùn)行機(jī)制：

以太網(wǎng)也是采用CSMA/CD機(jī)制來訪問共享信道。其基本思想為：首先適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，將數(shù)據(jù)報(bào)封裝成幀，準(zhǔn)備發(fā)送；如果適配器偵聽到信道空閑，則開始傳輸幀，如果檢測(cè)到信道繁忙，則將等待一段時(shí)間，直到偵聽到信道空閑，開始傳輸幀；在傳輸過程中，適配器會(huì)同時(shí)監(jiān)聽是否有其他適配器的信號(hào)能量；如果適配器在整個(gè)幀的傳輸過程中，沒有監(jiān)聽到其他信號(hào)則完成該幀的傳輸，如果監(jiān)聽到來自其他適配器的信號(hào)則終止傳輸幀；終止傳輸后，適配器會(huì)等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，重新傳輸。
以太網(wǎng)比較特別的是在檢測(cè)到碰撞后，節(jié)點(diǎn)會(huì)隨機(jī)回退一個(gè)時(shí)間，再次重傳該數(shù)據(jù)幀，回退時(shí)間采用的是二進(jìn)制指數(shù)回退法。當(dāng)傳輸一個(gè)給定幀時(shí)，假設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)幀經(jīng)過了n次碰撞，則節(jié)點(diǎn)隨機(jī)的從0、1、2…2${}^n$-1中選擇一個(gè)K值，等待時(shí)間是該網(wǎng)卡發(fā)送512比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)間的K倍。

3、輪流協(xié)議

輪流協(xié)議：通過輪流訪問信道避免沖突，要發(fā)送的節(jié)點(diǎn)越多輪流時(shí)間越長(zhǎng)。
輪流協(xié)議包括輪詢協(xié)議和令牌傳遞協(xié)議。

3.1、輪詢協(xié)議

輪詢協(xié)議示意圖如上，輪詢協(xié)議要求首先從連入共享信道的節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)作為從節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)以循環(huán)的方式輪詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)，例如主節(jié)點(diǎn)首先向節(jié)點(diǎn)1發(fā)送一個(gè)報(bào)文，告訴它能夠傳輸?shù)膸淖疃鄶?shù)量，如果節(jié)點(diǎn)1有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則最多可發(fā)送允許的最多數(shù)量的數(shù)據(jù)。然后主節(jié)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)詢問節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3…
輪詢的優(yōu)點(diǎn)是消除了困擾隨機(jī)接入的碰撞和空時(shí)隙問題，這使得輪詢能夠取得更高的效率。
輪詢的缺點(diǎn)是引入了額外的開銷；引入了輪詢時(shí)延即通知一個(gè)節(jié)點(diǎn)它可以傳輸?shù)臅r(shí)間；如果主節(jié)點(diǎn)有故障則整個(gè)信道會(huì)變得不能工作。

3.2、令牌傳遞協(xié)議

示意圖如上，在這種協(xié)議中沒有主節(jié)點(diǎn)，一個(gè)成為令牌的小的特殊幀在節(jié)點(diǎn)之間以某種固定的次序進(jìn)行交換，例如節(jié)點(diǎn)1可能總是把令牌發(fā)送給節(jié)點(diǎn)2，節(jié)點(diǎn)2可能總是把令牌發(fā)送給節(jié)點(diǎn)3，而節(jié)點(diǎn)4總是把令牌發(fā)送給節(jié)點(diǎn)1。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到令牌時(shí)，僅當(dāng)它有一些數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)它才持有這個(gè)令牌，否則此節(jié)點(diǎn)立即向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該令牌。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到令牌時(shí)，如果它確實(shí)有數(shù)據(jù)幀要傳輸，它發(fā)送最大數(shù)量的幀數(shù)，然后把令牌傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。令牌傳遞是分布式的，因此具有較高的效率。但是也存在一些問題，例如單點(diǎn)失效問題。

總結(jié)

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