介质访问控制

介质访问是为了解决什么问题？
为了避免多个发送方同时发送数据造成的冲突。
通过介质访问控制，可以实现在广播信道上进行点对点通信。（例如，以太网的拓扑结构是总线，当一台计算机发送数据时，其他所有计算机都能接收到数据。）

MAC 子层
数据链路层中有一个 MAC 子层，专门负责介质访问控制的。

冲突检测**
多个站点同时发送时，信号相互叠加，电压的变化幅度会增大，适配器可以检测到这种情形。

信道划分-介质访问控制

1. 频分复用

一个简单的例子：不同的用户，分别使用不同的频段与基站进行通信

2. 时分复用

一个例子：将 1 秒划分为 10 个时隙，不同用户使用不同的时隙。

统计时分复用器可以接受不同用户发来的比特流“帧”，暂时存放在缓存中，再将这些比特流的“帧”安排到合适的时隙发出

3. 码分复用

码分复用的数学原理
为不同的发送方分配不同的码片向量 ，这些向量都是正交的，且每个维度的分量都是 1 或 -1
将不同发送方发送的向量线性相加，发送给接收方。
如果接收方正在和 A 通信，那么他只需要用 A 的码片向量与收到的向量做内积，就可以知道 A 发送的是 ， 还是 了。

操作过程
码片向量可以用二进制串来表示，例如 0101 ，表示向量
如果发送方想要发送 0 ，就发送码片向量；如果想要发送 1 ，就发送码片向量按位取反

随机访问-介质访问控制

1. ALOHA协议

2. CSMA协议

1-坚持CSMA
如果信道空闲，立即发送数据
如果信道忙碌，继续侦听

非坚持CSMA
如果信道空闲，立即发送数据
如果信道忙碌，等待一段随机的时间，再继续侦听

p-坚持CSMA
如果新高空闲，则以 p 的概率发送数据
如果信道忙碌，则继续侦听

3. CSMA/CD协议

该协议可以一边发送数据一边检测冲突，还可以从冲突中恢复

使用 CSMA/CD 协议的网络，只能在半双工模式下工作

适配器每发送一个帧，就要执行一次 CSMA/CD 算法

检测冲突的原理
先看一次发送的情形。设单程端到端传播时延为 。
在 A 发送数据后的 时间内，如果 B 发送数据，就会发生碰撞。

A 最多在发送后的 时间内即可检测到冲突，因此 叫做争用期。如果在争用期（）内未检测到冲突，意味者信道已经被成功抢占了。
因此规定：
由于发送的帧长度大于最小帧长度的，即发送的时间要大于 ，因此发送方可以在发送的时候检测是否发生冲突。

• 如果发生冲突，立刻终止发送，此时已发送的帧长度是小于最小帧长度的，接收方会丢弃这种帧
• 如果未发生冲突，则代表信道已经被自己抢占了，可以继续发送

从冲突中恢复
检测到冲突后，发送方会间隔一定的时间进行重发，重发的方法是二进制指数退避算法
二进制指数退避算法如下：

• 首先确定一个基本退避时间，一般是 。重发的时间间隔是该时间的整数倍。
• 如果当前是第 次重发，就从集合 中随机选择一个数，等待这么多倍的基本退避时间后进行重发

注：

• 
• 如果重发次数超过了 16，就向高层报告错误