ALOHA协议分为纯ALOHA和时隙ALOHA两种。
1、纯ALOHA
工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则重发。
重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。
2.、时隙ALOHA
基本思想：把信道时间分成离散的时间槽，槽长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时槽开始时才允许发送。其他过程与纯ALOHA协议相同。
3、CSMA中的?
在CSMA多址协议中，检测时延?包括两部分：发送节点到检测节点的传播时延和物理层检测时延。定义了一个归一化的载波检测时延????C,其中CL
表示信道速率（bit/s)，L表示分组长度（bit）。时隙CSMA协议把时间轴分成宽度为?的时隙。而时隙ALOHA中的时隙宽度为一个分组的长度（这里的时隙宽度为载波检测时间）。
如图所示，现假定A、B两个站点位于总线两端，两站点之间的最大传播时延为?。当A站点发送数据后，经过接近于最大传播时延?时，B站点正好也发送数据，此时冲突便发生。发生冲突后，B 站点立即可检测到该冲突，而A站点需再经过一份最大传播时延?后，才能检测出冲突。也即最坏情况下，对于基带CSMA/CD来说，检测出一个冲突的时间等于任意两个站之间最大传播时延的两倍（2?）。
1、TDMA(Time Division Multiple Access) 时分多址
把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。它允许多个用户在不同的时隙来使用相同的频率。
2、TDMA系统的特性
（1）优点：传输速率高，TDMA用于数字蜂窝电话系统，它将每个信道画分为三个时隙来增加信道上负载数据的总量。
（2）缺点：1传输开销大。由于TDMA是分成时隙传输的，使得收信机在每一突发脉冲序列上都得重新获得同步。两个时隙之间具有保护时间，加大了传输开销。2 可实现的载波信道数有限。
CSMA/CD小结
1、CSMA/CD控制方式的特点
（1）竞争，各节点强占对共享媒体的访问权；（2）轻负债时效率高，重负载时冲突概率加大，效率低；（3）所有节点共享媒体，任何时刻只有一个节点在发送信息；（4）不适合实时传输。
2、它的工作原理
发送数据前 先侦听信道是否空闲 ,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。
3、它的主要目的
提供寻址和媒体存取的控制方式，使得不同设备或网络上的节点可以在多点的网络上通信而不相互冲突。
TDMA与CSMA/CD之间的比较
TDMA机制没有竞争机制的重传问题，数据传输时不需要过多的控制信息，节点在时间槽能够及时进入睡眠。TDMA机制需要节点之间比较严格的时间同步。TDMA机制的不足之处是：很难调整时槽的分配，不能适应传感器网络的动态拓扑特性，对于节点发送数据量的变化不敏感，维护时钟同步是个难题。而 CSMA方式采用按需使用信道，算法简单、扩展性好、具有鲁棒性（所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性）、不需要精确的时间同步，适用于数据流量低的场合。
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MILCOM'03 Proceedings of the 2003 IEEE conference on Military communications - Volume II
Boston, MA
& October 13 - 16, 2003
IEEE Computer Society Washington, DC, USA
2003 Article
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Save to Binder读书笔记：计算机网络第3章：重发技术、多址技术、交换技术 - jzssuanfa - 博客园
这是我在Coursera上的学习笔记。课程名称为《Computer Networks》，出自University of Washington。
因为计算机网络才诞生不久，眼下正在以快速在发展，所以有些旧的教材可能都已经跟不上时代了。这门课程在2013年左右录制，知识相对还是比較新的。覆盖了计算机网络中的各个协议层，从物理层到应用层都讲得很细致。学完这门课程之后对计算机网络会有比較深刻的了解。
本章具体解说了链路层的具体情况，包含重发技术、多址技术和交换技术。
链路层概要
multiple access 多址
两种处理错误的办法：一种方法是检測帧中的错误，假设有错误就将帧又一次发送，还有一种方法是矫正错误（上一章已经介绍了）
可靠的传输应该放在哪个协议层呢？
可靠性传输应该在全部的协议层上。仅仅只是不同的协议层层贡献不同
ARQ自己主动反复请求
这是添加可靠性的一种方法。WiFi和TCP必须使用
规则：接受方收到消息后发送ACK标志，发送方不停的又一次发送数据，直到收到了ACK
通常情况下，发送方给对方发送了数据，接受方返回ACK标志。出错的情况下，发送方发送了一条消息，对方没有收到，发送方再发送一次数据，对方返回ACK标志。这样以后消息才算发送成功
基本问题：超时应该设为多久？怎样避免发送反复的帧？
须要不错的性能和100%正确性
时间不能太长也不能太短
局域网的超时非常easy。互联网的超时就比較复杂了。由于不同的环境所须要的超时时间是不一样的。
ACK丢失会造成帧的反复
超时重发之后刚好收到了ACK，也会造成反复
为了防止帧反复。引入了帧序列
序列号原本仅仅须要1个比特即可了
在帧和ACK中都增加序列，这样能防止帧的反复
stop-and-wait局限
这样一次仅仅同意发送一帧
是stop-and-wait的推广形式，可以一次发送多帧
multiplexing多址
multiplexing就是让多个用户共享网络资源
最常见的场景就是多个用户使用同一条网络线路
TDM时分多址
每一个用户分配一个时间片
FDM频分多址
每一个人分配一个不同的频率
TDM和FDM的比較
TDM有时候不能发送数据。但能够达到快速
FDM一直都能够发送数据，但总是处于低速状态
TDM FDM的用途
电视 收音机 FDM
GSM是FDM里加上TDM
网络上的multiplexing
网络流量是爆发性的，和电视不一样。电视的信号流量是非常稳定的
不同的时间负载是非常不一样的
因为网络的爆发性，非常多时候宽带都是浪费的
Multiple Access
类型：随机，非竞争（网络节点的流量非常平稳）
Multiple Access
多个节点怎样共享一个连接，比方Wifi
如果没有设置主节点，也就是一个分布式系统
学习MAC协议。Multiple Access Control protocol。它是经典以太网的基础。注意。数据的传输是爆发性的。
岛屿之间设立了无线网络，节点在什么时候应该发送数据
简单的想法：当节点须要发送的时候就立即发送。假设有冲突，就等待一个随机的时间并又一次发送
这种话，有些帧可能会丢失
所以这样的方法效率不是非常高
CSMA(Carrier Sense Multiple Access)
改进了ALOHA。在发送之前先监听是否有动静。这样的方法适合有线。不适合无线。由于可能两个设备能收到AP信号。可是这两个设备之间无法传输信号。
这样的方法能避免冲突吗？为什么？
因为延迟。还是有可能会发生冲突
假设一次仅仅发送一个包的话，能够降低冲突
CSMA/CD(with Collision Detection)
能够降低冲突。在发送的时候假设检測到冲突，就马上停止发送
CSMA/CD复杂性
如果A节点到B节点的延迟是D秒。那么节点能监听到冲突的时间是2D秒（由于有一个来回）
所以须要将帧的长度延长到2D秒。让帧可以检測到冲突
以太网最小帧是64字节
CSMA持久性
假设另外的节点在发送数据，自己的节点应该怎么办
想法：等待对方发送完成。自己再发送
问题是。假设有多个节点都在等待对方发送完成，那么依旧有可能产生冲突
更好的办法：假设有N个节点在等待，那么设置每一个节点发送的概率为1/N
BEB Binary Exponential Backoff
第一次冲突，等待0 ~ 1帧的时间
第二次冲突，等待0 ~ 3帧的时间
第三次冲突，等待0 ~ 7帧的时间
这样的方法在实际应用中效率高
传统以太网，IEEE 802.3
多台计算机共用一条线路
以太网帧的格式
有preamble、目标地址，源地址，类型。数据，留空，CRC错误检測
Preamble | Destination address | Source address | Type | Data | Pad | Checksum
现代以太网
基于交换机。不是multiple access，可是还是称为以太网
多个无线节点怎样共享同一个连接（事实上就是共享Wifi信号）
类似于传统以太网
无线的复杂性
无线比有线还要复杂
节点之间信号覆盖是不一样的，不是全部的节点都能接收到另外节点的消息，所以不适合Carrier Sense （CSMA）
节点无法通过监听信号来检測冲突来避免冲突
不同的覆盖区域
举例：A - B - C - D， A能到B,B能到C。A不能到C
当A向B发送数据的时候，C就是隐藏的终端
这样的情况下，A无法监听到C的冲突
当B向A发送数据。C向D发送数据时，B和C就是显式终端，能检測到冲突
这样的情况我们想要的是可以让两个节点之间同一时候发送数据来提高性能
节点在发送的时候无法监听
所以无线在冲突的时候须要浪费很多其它的时间
解决方式：MACA
使用短握手来取代CSMA。802.11使用了改良版的MACA
发送方发送RTS（request-to-send。和帧长度一样）
接收方回复CTS（clear-to-send，和帧长度一样）
发送方听到CTS的时候再发送帧（sender transmit the frame while nodes hearing the CTS stay silent）
使用了RTS/CTS依旧有冲突的可能。可是非常少会发生
MACA-隐藏终端
情形：A要向B发送数据，C也要向B发送数据。
A先向B发送RTS，B回应CTS。A和C都收到了CTS，C没有发送RTS却收到了CTS，所以知道自己如今不能发送数据。而A能够正常发送数据
MACA-显式终端
情形：B要向A发送数据。C要向D发送数据
B先向A发送了RTS。C向D发送了RTS。B和C也都收到了对方的RTS
A回应CTS，仅仅有B能收到，D回应CTS，仅仅有C可以收到
这样就保证了两路无线能同一时候发送数据了
802.11就是Wifi
802.11物理层
使用20/40MHz的通道，802.11b/g/n是2.4GHz，802.11a/n是5GHz
OFDM调制（除了legacy 802.11b）
不同的频幅相位有不同的信噪
速率在6～54Mbps之间。有些大于这个速度的路由器使用了多天线、多通道技术
802.11链路层
多址使用了CSMA/CA，可选RTS/CTS
帧使用了ACK，使用 ARQ协议重发帧
因为增加了AP，帧头部中使用了3个地址
帧格式：Frame control | Duration | Address1(recipient) | Address2(transmitted) | Address3 | Sequence | Data | Check sequence
使用CRC32进行错误检測
还有很多其它特性：比方加密、省电控制
802.11 CSMA/CA 多址
发送方在帧之间等待随机的时间。来避免冲突
802.11的未来
非常可能成为互联网的基础
物理层发生革新，提升速度
无缝连接做得更好
无竞争多址
基于轮流而不是基于随机
随机多址的问题
CSMA在低负载的时候能非常好地工作，可是在高负载的时候有些浪费
TTMA协议 turn-take multiple access protocol，轮流多址
定义了一种按顺序发送的机制。能让每一个节点都有机会发送
排序方式有token ring和节点地址
Token Ring
Token代表了发送权限，在节点之间轮流传递
轮流的长处
降低冲突，在高负载的情况下添加效率
每一个节点发送的机会都是一样的
轮流的缺点
有很多其它出错的可能。比方Token丢失了怎么办
怎样通过交换机来实现多址
交换以太网
全部的计算机都连接到交换机上。全部的计算机之间都能互相通信
交换机里有什么
交换机是工作在链路层的。路由器工作在链路层和网络层
全部的线都连在一起。多台计算机使用同一条线路
交换机内部
交换机内部有一个矩阵，多个port能够同一时候通信
交换机须要缓冲。有时候多台计算机同一时候向同一个port发送数据
假设缓冲区放不下。就会发生丢帧。这叫congestion堵塞，兴许章节会具体说明
交换机的长处
是HUB的替代品
有更好的性能
交换机转发
交换机须要找到正确的目标port
为了得到转发表。交换机记下输入帧的地址
在转发的时候，假设转发表中有相应的信息。就转发给相应的port。假设表中没有，就转发给全部的port
多个交换机之间的向后学习
能够自己想象一下两个交换机连接在一起的情况。规则跟单个交换机是一样的。仅仅是一个port可能会相应多个地址
怎样连接多个路由器，而且让他们可以正常工作
并且路由器之间不会出现循环
问题-转发循环
可能会有循环的连接
可能会有多余的连接
假设有循环连接就会发生循环转发
生长树解决方式
不会产生循环
生长树算法
全部的路由器使用相同的算法
该算法不须要输入參数
路由器之间能并行操作。相互发送消息
总能找到最佳结果
不论什么拓扑结构、零配置
能自己主动适应线路故障
Radia Perlman
发明了ARPANET的路由，交换机生长树算法。链路状态路由
现在在研究网络安全
选举根节点（地址最小的交换机为根节点）
使用最短的路径从根节点開始生长（假设有路径一样长的节点，就使用地址最小的节点）
关闭不在生长树上的port
每一个路由器最初都觉得自己的根节点
每一个路由器隔一段时间都向邻居节点发送更新消息：地址、根节点地址、距根节点的跳数
路由器转发的时候使用距离最短的port
在生长树生成的拓扑结构下不会发生循环转发