计算机网络 --- 数据链路层介质访问控制

引言

传输数据使用的两种链路：

点对点链路：两个相邻的节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。
广播式链路：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）。

点对点的链路因为没有第三者，所以不会有通信互相干扰的情况，但是广播式链路，如果通信双方想要通信通常会被互相干扰，所以需要设置一定的访问控制。

介质访问控制：

介质访问控制的内容就是，采取一定的措施，使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况。

介质访问控制的分类：

介质访问控制分为静态划分信道，动态划分信道。

静态划分信道

称为信道划分介质访问控制，分为：

频分多路复用 FDM
时分多路复用 TDM
波分多路复用 WDM
码分多路复用 CDM

信道划分介质访问控制：

将使用介质的每个设备与来自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

多路复用技术：

把多个信号组合放在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率。把一条广播信道，逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道，实际就是把广播信道转变为点对点信道。

频分多路复用

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。

优点

充分利用传输介质带宽，系统效率比较高，由于技术比较成熟，实现也比较容易。

时分多路复用

将时间划分为一段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。

改进的时分复用 --- 统计时分复用STDM

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，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中，一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配时隙，而是按序动态分配时隙。

波分多路复用

波分多路复用就是光的频分多路复用，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。

码分多路复用

码分多址（CDMA）是码分复用的一种方式。一个比特分为多个码片/芯片（chip），每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列。（也就是说不同节点发送0或1时，会指定其发送不同的序列，比如A站点发送1时会要求其发送：+1，-1，+1，+1，-1，-1，-1，+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（通常把0写成-1，之前举的例子中比如A要发送0，那就要求其发送：-1，+1，-1，-1，+1，+1，+1，-1）。

如何不打架：

多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交（假如A站点的序列是向量 $\overrightarrow{a}$ ，也就是之前说的[+1，-1，+1，+1，-1，-1，-1，+1]，站点B的芯片序列是向量 $\overrightarrow{b}$ ，站点C的芯片序列是向量 $\overrightarrow{c}$ ，要求各个站点的芯片序列相互正交，也就是 $\overrightarrow{a} * \overrightarrow{b} * \overrightarrow{c}$ ...= 0.).