安防之家讯：用于总线型拓扑结构，随机访问的每个发送站必须判断是否有冲突发生，如果有则应延迟一个随机时间重发。

一、ALOHA介质访问方法

ALOHA网：跨越四个小岛的夏威夷大学的校园网，第一个使用报文包、无线通信的广播式网络。

1．纯 ALOHA

策略：完全随机式，任意一个站点只要有数据要发送就将其送到网上，如果在整个发送过程中没有其它站发送数据，则发送成功；如果在开始发送时或在发送过程中有其它站发送数据，就会产生冲突，于是等待一段随机时间再重发；若仍然冲突，则反复重发直到成功为止。

特点： 当负载增加（使用网络传送数据的站点增多，发送数据量大）时，冲突率会很高；

性能分析计算表明纯ALOHA网通道利用率（单位时间内成功传送帧所占的时间）最大值为0.184。

2．时隙 ALOHA 改进：将信道以一帧的发送时间为单位划分为时间片(Slot)，时间片长度为（需设立中心时钟以便同步），要求每一帧只能在时间片开始时传输，若因完全重叠而产生冲突，则分别延迟随机个数的时间片后重发，直至发送成功，或因重发次数超过规定而放弃发送，向上级报告。

工作流程：





特点：减少因两帧部分重叠引起的冲突，性能分析计算表明时隙ALOHA的最大信道利用率是纯ALOHA的两倍，即0.368。

二、CSMA 和 CSMA／CD 介质访问方法

1．载波监听多路访问CSMA（Carries Multiple Access）——是对ALOHA协议的一种改进协议

工作原理：“先听后说”，每个站点在发送前监听信道上是否有其他站点正在发送数据，如果信道忙就暂不发送，否则立即发送，减少了发生冲突的概率。

监听、发送策略：

三种不同的协议：——都不能避免冲突发生，只是冲突的概率不同，一旦有冲突

发生则要延迟随机个时间片τ，再重复监听过程。

1—坚持型：连续监听，立即发送。（冲突概率高，但信道利用率也较高）

非坚持型：断续监听，立即发送。（冲突概率相对减少，但信道利用率低）

P—非坚持型：连续监听，以概率P发送，以概率(1-P)延迟一个时间片发送。

2．载波监听多路访问／冲突检测(CSMA/CD)介质访问控制——是对CSMA的改进方案，增加了 “冲突检测”的功能

工作原理：“边发边听”，发送前连续监听，如果空闲立即发送；发送后继续监听，检测有无冲突发生，若检测到冲突发生，则冲突各方立即停止发送，并发出一串固定格式的阻塞信号以强化冲突，然后退让一段时间再重发。

实现冲突检测的几种方法：

通过硬件检查因信号迭加引起的接收信号电平摆动变大是否超过某一阀值，来判断是否有冲突发生；

通过检查曼彻斯特编码信号的每位中间有无过零点(零点是否偏移)来判断是否发生冲突；

边发边收，将发送的信号与接收的信号相比较，若不一致则说明有冲突存在。

CSMA/CD流程图:

一旦有冲突发生，需要多长时间来检测冲突？

定理1：对基带总线而言，最坏情况下用于检测一个冲突的时间为任意两个站点之间最大传播时延的两倍。

信号传播时延tp ：从一个站点开始发送数据帧到另一个站点开始接收数据帧所需要的时间。

信号传播时延tp =两站间的距离(m)/信号传播速度(200m/s)

例：假设A、B两站相距最远，帧发送时间为1，A到B的传播延迟为0.5，从下图可见冲突检测所需时间为传播延迟的两倍。

定理2：若不考虑中继器的延迟，数据帧从一个站点开始发送到该数据帧被另一个站点全部接收所需的时间，等于数据传输时延与信号传播时延之和。

数据传输时延：从一个站点开始发送数据帧到另一个站点全部接收数据帧所需要的时间。

数据传输时延=数据帧的长度(bit)/数据传输速度(bit/s)

定理3：为了确保发送站点能在传输时检测到可能存在的冲突，数据帧的传输时延至少要两倍于信号传播时延，即数据传输时延≥2tp 。

最短数据帧长(bit)=2(任意两站间的最大距离/信号传播速度)数据速率bit/s

二进制指数退避算法：一种确定随机延迟时间Td的算法，当重复发生一次冲突，就使后退延迟加倍，即后退延迟按二进制指数增长的办法。

Td=R·Tr 其中：Tr为时间片，等于传播延迟2倍；R是（0,2k－1）范围内的均匀分布的随机数；

k满足： k=min(n,10) 这里n为重发次数。

算法：

第一次冲突产生后，每个站点等待0或l个位时间片；第二次冲突发生后，从0，l，2，3中取一随机数，该数即等待的时间片数；依此类推，达到第10次冲突后，最大时间片个数固定为210－1＝1023；16次冲突后，不再传送，向计算机报告发送失败，由高层恢复。

目的：减少再次冲突的次数，需多延迟、多等待，与信道负载有关。

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