本文首发于稀土掘金。该平台的作者 逐光而行 也是本人。

前言

在争用期，冲突带来的影响也会很巨大。本文将讨论以下三部分的协议：无冲突协议（collision-free protocol）、有限争用协议（limited-contention protocol）以及无线局域网协议。

其中的一些部分暂不用于主流的系统，但是科技在飞速发展，未来的时期谁也说不准，多了解一些总是好事。

在无冲突的情况下适用的协议

a bit-map protocol

用二进制位表示基站号。比如如果基站2要发送帧，那么二进制序列的第2位置1，与此同时，其他基站要发送的也可以往相应位置1。这么一来，帧发送的顺序也事先确定了。之后不断重复这个过程。

Token Passing

和bitmap类似。

• token ring:在基站间形成一个环，传递一个token。如果某个基站希望发送帧，就将要发送的内容附在token上，否则就简单把token转发。
• token bus:信道将基站以一种类似于single long bus的方式连接。

之前曾出现过两种token ring形式的协议：

• 90年代的FDDI(Fiber Distributed Data Interface)，被交换以太网打败了。
• 千禧年初，RPR(resilient packet ring)被定为IEEE 802.17标准，规范了互联网服务商为都市区提供的服务。

Binary Countdown

这个词我不知道如何翻译才是准确的，如果直译的话咱们中文里有“数落”的表达（开个玩笑），看上下文，也许翻译为“倒计时”会准确一些。

这里面提到的一种思想，每个站将自己的地址以二进制的形式广播出去，各个站从高位对比至低位，每对比一步，那些地址小的就会自动放弃，直到最后剩下最高地址的。

Limited-Contention Protocols

有限竞争协议

特点：低负载时使用冲突（contention）来提供低延迟；高负载时使用无冲突技术（collision-free）来提供高信道速率。

The Adaptive Tree Walk Protocol

(每个单词都认识，我就不强行翻译了，原文更有助于理解意思）

（注:图源自https://www.tutorialspoint.com/ ）

我对该算法的理解是：

• 数据结构用的二叉树，用二分法和深度优先搜索相结合。
• 一个叶子结点对应一个插槽。
• 最初，所有的结点都能去竞争信道。如果某个结点成功争取到了，那就传输数据；如果此时存在冲突，所有的结点会被分为两部分（见图中的标号1和2），只有1或者2下的结点能去竞争信道（另一半被排除在外，减少冲突发生率）。

假设该轮被允许竞争的是1以下的结点（此时插槽分为ab cd两组），如果还有冲突，就再细分为a b c d,直到没有冲突或者插槽为空为止。（这个过程用到了深度优先搜索，先搜当前节点的左子树，再搜右子树）

Wireless LAN Protocols

组成

一组用无线电进行通信的笔记本电脑系统组成了无线局域网，它属于广播信道。

示意图：电脑结点、AP(access point)和基站之间的关系

（我看完书后自己画的，不一定对）

有线局域网与无线局域网的区别

• 无线网监测冲突不是靠信号(signal)，而是依靠应答(acknowledgement)（因为基站能接收到的信号是很微弱的）
• 由于射线有范围限制（以发射点为圆心，发射距离为半径组成的圆），无线网内的基站无法与其他所有基站进行帧传输。如图：A B C所在位置为基站中心，圈圈表示射频范围。

A和B能直接通信，B和C能直接通信，A不能和C直接通信。

这也引出了后续会提到的重要问题——隐藏终端问题与暴露终端问题。

隐藏终端问题与暴露终端问题（hidden terminal problem&&exposed terminal problem）

如图（咳咳体谅一下，想手画一个里面还能塞图标的透明线圈真的太难了）

当A在给B发送时，C也想给B发送，由于C听不到A在发送，而B在同一时刻只能接收一个发送，所以C会失败，将A称为C的隐藏站。

同理：当C想给D发送时，它监听到了B在发送，以为信道繁忙，结果空等待。将B称为C的暴露站。

解决方案：增加通信双方的请求与应答步骤

早在90年代，就有人提出了一种协议用于解决该问题，称为MACA(multiple access with collision avoidance)。

它的思想是：发送方在发送帧前先向接收方发送一个RTS(Request To Send，发送请求)，里面含有将要发送的帧的长度信息，位于该发送半径范围内的其他基站也能监听到该请求，并在相应时间内静默；接收方也会回复一个CTS(Clear To Send,应答，表示确认接收，里面会包含接收到的长度数据），在该范围内的其他基站能监听到该请求且相应时间内不打扰。

当然，这种方法不能完全避免冲突，当冲突发生时，基站会等待随机时间并再次发送。

参考书籍

• 《Computer Networks (the fifth edition) 》

看英文原书、理解、码字整理都不容易，希望各位多多包涵哈~如有错误，恳请各位大神指出！