数据链路层（中）
数据链路层（中）
1.数据传输使用的两种链路
两个相邻结点通过一个链路相连，没有第三者。应用：PPP协议，常用于广域网
所有主机共享通信介质。应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）
2.介质访问控制
3.信道划分介质访问控制
信道划分介质访问控制：将使用介质的每个设备与来自(o´ω`o同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽）资源
充分利用传输介质带宽，系统效率较高；由于技术比较成熟，实现也比较容易
将时间划分为一段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，所有用户轮流占用信道
TDM帧是在物理层传送的比特流所划分的帧，标准一个周期
统计时分复用是根据时分复用进行改良，由集中器统计统计然后在一条信道进行发送
每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存中，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存的输入数据放入STDM帧中，一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配时隙，二十按需动态分配时隙
波分多路复用就是光的频分多里复用，在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，由于波长（频率）不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来
1个比特分为多个码片/芯片，每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列，发送1时发送芯片序列（通常把0写成-1），发送1时站点发送芯片序列，发送0时发送芯片序列反码
4.ALOHA协议
纯ALOHA协议思想：不监听信道，不按时间槽发送，随机重发，想发就发
时隙ALOHA协议的思想：把时间分为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，则必须等到下一个时间片开始时刻再发送
纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低，效率更低
纯ALOHA想发就发，间隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发
5.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
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号 电压摆动值超过一定门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞，即发生了冲突。（了解即可）
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
发送帧之前，监听信道
坚持指的是对监听信道忙之后的坚持，其中心思想是：
如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道。空闲则直接传输，不必等待，忙则一直监听，直到空闲马上传输，如果有冲突（一段时间内未收到肯定回复）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
非坚持指的是对于监听信道忙后就不继续监听，其中心思想是：
如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道，空闲则之间传输，不必等待，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，媒体使用效率降低
p—坚持指的是对于监听信道空闲的处理，其中心思想是：
如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道。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在传输。忙则持续监听知道信道空闲再以p概率发送。若冲突则等到下一个时间槽开始再监听并重复上述过程
优点：既能像非坚持算法那样减少冲突，有能像1—坚持算法那样减少媒体空闲时间的这种方案
缺点：发生冲突后还要坚持吧数据帧发送完，造成了浪费
6.CSMA/CD协议
CS：载波侦听/监听，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。总线型网络
CD：碰撞检测（冲突检测），“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 。半双工网络
在这种协议中，当确定碰撞后的重传时间采用的是截断二进制指数规避算法：
1、确定基本退避（推迟）时间为争用期 2τ。
2、定义参数k，它等于重传次数，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 2rτ 。
4、当重传达16次仍不能成功时，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。
7.CSMA/CA协议
CSMA/CA协议的产生是因为CSMA/CD只能用于总线式以太网（有线介质），为了解决无线局域网的问题，CSMA/CD无法做到360°全满检测，也无法应对隐蔽站（当A和C都检测不到信号，认为信道空闲时，同时向终端B发送数 据帧，就会导致冲突）的问题
1、在发送数据前，先检测信道是否空闲。
2、空闲则发出RTS（request to send），RTS包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间 等信息；信道忙则等待
3、接收端收到RTS后，将响应CTS（clear to send）
4、发送端收到CTS后，开始发送数据帧（同时预约信道：发送方告知其他站点自己要传多久数据）
5、接收端收到数据帧后，将用CRC来检验数据是否正确，正确则响应ACK帧。
6、发送方收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送，若没有则一直重传至规定重发次数为止（采用二进制指数 退避算法来确定随机的推迟时间）
8.CSMA/CA与CSMA/CD的比较
CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路，其核心是先听再说。换言之，两个在接入信道之前都须要 进行监听。当发现信道空闲后，才能进行接入。
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：因传输介质不同，CSMA/CD与CSMA/CA的检测方式也不同。CSMA/CD通过电缆中电压 的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测（ED）、 载波检测（CS）和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式
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
9.轮询访问介质访问控制
10.介质访问控制总结
基于多路复用技术划分资源
网络负载重时：共享信道效率高，且公平
网络负载轻时：共享信道效率低
用户根据意愿随机发送信息，发送信息时可独占信道带宽
网络负载重时：产生冲突开销
网络负载轻时：共享信道效率高，单个结点可利用信道全部带宽
既要不产生冲突，又要发送时占全部带宽。
