CSMACA协议的基本原理

csmaca协议工作原理
CSMACA协议是一种用于共享介质以及协调通信的协议。

其
工作原理如下：
1. 空闲状态：当网络中没有节点进行传输时，所有节点都可以按需发送数据。

2. 数据传输：当一个节点准备发送数据时，它首先监听信道，如果发现信道空闲，就发送数据。

如果信道被其他节点占用，该节点则等待直到信道空闲。

3. 碰撞检测：当一个节点发送数据时，其他节点也在监听信道。

如果多个节点同时尝试发送数据，就会发生碰撞。

当检测到碰撞时，所有节点都停止发送数据，并等待一段随机时间（退避时间）后重新尝试发送。

4. 退避机制：在发生碰撞后，节点会通过随机生成一个等待时间来避免继续发生碰撞。

每个节点生成的等待时间都是不同的，因此在退避时间结束后，节点们重新尝试发送数据时，有可能会发生较少的碰撞。

5. 持续监听：当一个节点发送数据后，它仍然持续监听信道。

如果在数据发送过程中发生碰撞，节点会立即停止发送数据并等待退避时间后重新尝试。

6. 优先级设置：CSMACA协议可以根据节点的需求设置优先级。

具有较高优先级的节点可以在信道空闲时立即发送数据，
而较低优先级的节点则需要等待空闲。

综上所述，CSMACA协议通过空闲监听、碰撞检测、退避机制和优先级设置来实现共享介质的可靠通信。

它能够有效避免节点之间的碰撞，并提高传输的成功率和整体效率。

CSMA/CDCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法在以太网中，所有的节点共享传输介质。

如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。

一、基础篇：是一种争用型的介质访问控制协议。

它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA 网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。

CSMA/CD控制方式的优点是：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。

但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。

CSMA/CD应用在 OSI 7层里的数据链路层它的工作原理是: 发送数据前先监听信道是否空闲 ,若空闲则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随即时间,再重新尝试.二、进阶篇：CSMA/CD控制规程：控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理（1）侦听：通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙？）若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。

若“闲”，则一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。

（2）发送：当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。

（3）检测：数据发送后，也可能发生数据碰撞。

因此，要对数据边发送，边接收，以判断是否冲突了。

（参5P127图）（4）冲突处理：当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。

有两种冲突情况：① 侦听中发现线路忙② 发送过程中发现数据碰撞① 若在侦听中发现线路忙，则等待一个延时后再次侦听，若仍然忙，则继续延迟等待，一直到可以发送为止。

每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。

CSMACA协议1.1 载波侦听多路访问根据具体的监听/发送策略，可将CSMA分为：⾮持续CSMA（英语：non-persistent CSMA）当要发送帧的设备侦听到线路忙或发⽣冲突时，会随机等待⼀段时间再进⾏侦听；若发现不忙则⽴即发送；此策略可以减少冲突，但会导致信道利⽤率降低，以及较长的延迟。

1-持续CSMA（英语：1-persistent CSMA）当要发送帧的设备侦听到线路忙或发⽣冲突时，会持续侦听；若发现不忙则⽴即发送。

当传播延迟较长或多个设备同时发送帧的可能性较⼤时，此策略会导致较多的冲突，导致性能降低。

p-持续CSMA（英语：p-persistent CSMA）当要发送帧的设备侦听到线路忙或发⽣冲突时，会持续侦听；若发现不忙，则根据⼀个事先指定的概率p来决定是发送帧还是继续侦听（以p 的概率发送，1-p的概率继续侦听）；此种策略可以达到⼀定的平衡，但对于参数p的配置会涉及⽐较复杂的考量。

正确使⽤以上策略可以在⼀定程度上减少冲突的发⽣，但⽆法彻底解决冲突问题。

1.2 CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测，此⽅案要求设备在发送帧的同时要对信道进⾏侦听，以确定是否发⽣冲突，若在发送数据过程中检测到冲突，则进⾏如下冲突处理操作：发送特殊阻塞信息并⽴即停⽌发送数据：特殊阻塞信息是连续⼏个字节的全1信号，此举意在强化冲突，以使得其它设备能尽快检测到冲突发⽣。

在固定时间內等待随机的时间，再次发送。

此⽅案应⽤于以太⽹(DIX Ethernet V2)标准，IEEE 802.3标准1.3 CSMA/CA载波监听多路访问/冲突避免，此种⽅案采⽤主动避免碰撞⽽⾮被动监测的⽅式来解决冲突问题。

可以满⾜那些不易准确监测是否有冲突发⽣的需求，如⽆线局域⽹。

CSMA/CA协议主要使⽤两种⽅法来避免碰撞：设备欲发送帧，且监听到信道空闲时，维持⼀段时间后，再等待⼀段随机的时间依然空闲时，才送出信息。

由于各个设备的等待时间是分别随机产⽣的，因此很⼤可能有所区别，由此可以減少冲突的可能性。

CSMACA协议
802.11中采⽤CSMA/CA协议来规定多个⼯作节点共⽤信道的问题。

CSMA/CA的全称是Carrier sense multiple access with collision avoidance
该协议可以分为两个部分来看：
1.Carrier sence:每个节点在传输之前，先对信道进⾏监听，看有没有其他节点在占⽤信道进⾏传输。

2.collision avoidance:如果有节点占⽤信道，则等待⼀段时间，再进⾏监听。

在监听信道的时候，有隐藏节点问题存在。

例如：
三个节点A,B,D. A的监听范围只覆盖到B，覆盖不到D；D的监听范围只覆盖到B，覆盖不到A。

假如A给B发送数据，⽽D监听不到这⼀情况，D也给B发送数据，此时就会发⽣碰撞，导致B⽆法正常接收A或D的数据。

降低隐藏节点影响的⽅法是使⽤RTS/CTS包。

A发送RTS包给B，B收到RTS后，发送CTS给A，A收到CTS后才能给B发送数据。

在此同时：
C探测到A发送的RTS，但是探测不到B发送的CTS，因此C可以发送数据包，不会影响B接收A的数据包。

D探测不到A发送的RTS，但是探测到B发送的CTS，因此D不能发送数据包，因为会影响B接收A的数据包。

E能探测到RTS和CTS，因此也不能发送数据包。

当节点使⽤信道发送了数据之后，要收到对端发来的ACK才知道数据正确被对⽅接收了，否则可能发⽣碰撞导致丢包，此刻就要等待重发，等待的时间采⽤退避算法。

t,2t,4t...。

介质访问控制方法1 介质访问控制方法介质访问控制(Media Access Control，MAC)是一种网络控制协议，负责处理节点之间的数据传输，确保网络以有序、有效的方式发挥作用。

它的实现机制可以用来建立、维护和配置网络连接、传输信息和资源管理等。

2 工作原理MAC是一种底层协议，通过决定何时发送和接收报文，控制实体进入总线或介质，以确保数据传输的稳定性。

它是一种半双工收发机制，只允许实体通过访问介质的权限进行数据传输。

只有在有效的媒介控制码（Media Access Control Code，MAC）的情况下，实体才能够得到控制权，并且只有实体之间有正确的传出授权时，传输才可以正确完成。

3 类型介质访问控制方法有两种：随机介质访问控制法（CSMA / CA）和相位播放介质访问控制法（CSMA / CD）。

其中，CSMA / CA是一种半双工协议，它主要利用节点之间双向无线传输的特性，并在发送端采用介质访问控制技术，防止出现多个节点同时占用信道的现象；而CSMA / CD是一种介质访问控制的极大竞争系统，它主要利用了信道上传播延迟的特性，提供了一种有效的信息传输机制，使得网络可以以有序、有效的方式进行数据传输。

4 优缺点采用介质访问控制方法，可以保证网络的稳定性和有效性，使终端能够优先接收到信息，减少了网络冲突。

然而，MAC机制也存在一些缺点，比如，在短时间内可能会出现信道占用和冲突，这样会有可能影响数据传输的顺利进行。

此外，由于它的实现机制稍微复杂，会给网络通信带来一定的效率降低。

介质访问控制方法是保证网络稳定和有效的一种重要手段，但是要避免繁琐的操作步骤，有时还需要结合其它管理机制，如网络层或应用层协议，才能有效地实现介质访问控制。

C S M A c a算法-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANCSMA/CA 算法CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)属于随机竞争类 MAC 协议，具有算法简单、性能好的特点。

CSMA/CA 多用于无线通讯协议，它的中文名称是载波侦听多路访问／冲突避免.它有三个基本的过程：1）载波侦听，在特定载波频率侦听，空闲时隙发送。

2）多路访问，可以在多个载波频道传输和接收数据。

3）冲突避免，用避免冲突的方式来实现数据可靠传输。

CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的地址。

CSMA/CA协议的工作流程分为两个分别是:1.送出数据前，监听媒体状态，等没有人使用媒体，维持一段时间后，才送出数据。

由於每个设备采用的随机时间不同，所以可以减少冲突的机会。

2.送出数据前，先送一段小小的请求传送报文(RTS : Request to Send)给目标端，等待目标端回应 CTS: Clear to Send 报文后，才开始传送。

利用RTS-CTS握手(handshake)程序，确保接下来传送资料时，不会被碰撞。

同时由於RTS-CTS封包都很小，让传送的无效开销变小。

在CAP 内发送命令帧之前和数据发送时都要求使用 CSMA/CA 算法来竞争信道。

确认帧，信标帧和 CFP 内传输的数据帧不需要使用 CSMA/CA 算法。

在使用信标的PAN 中，MAC 层采用时隙 CSMA/CA 算法在 CAP 内传输数据；而在不使用信标的 PAN 中，MAC 采用非时隙 CSMA/CA 算法访问信道。

这两种形式的 CSMA/CA 算法实现都要用到退避周期的单位时间间隔，这个时间由 PIB 属性值设置。

在时隙的 CSMA/CA 算法中，PAN 中的每个退避周期的开始边界都应与超帧中的每个时隙开始边界对齐。

简述csma cd的工作原理
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）是一种用于共享传输介质的多路访问协议，其工作原理如下：
1. 帧检测：当一个节点有数据要发送时，它首先会监听传输媒介，检测是否有其他节点正在发送数据。

如果媒介空闲，即没有其他节点正在发送数据，那么该节点可以开始发送数据。

2. 碰撞检测：如果一个节点在发送数据时检测到了其他节点正在发送数据，即发生了碰撞，那么它会中断发送过程，并发送一个短的干扰信号，以通知其他节点发生了碰撞。

3. 退避算法：当节点发生碰撞时，它会根据一定的算法来确定一个随机的退避时间。

节点会等待该退避时间之后再次尝试发送数据。

退避时间的长度是根据冲突次数和媒介的传输能力来决定的。

4. 重传：节点在退避时间结束后重新发送数据，如果再次发生碰撞，节点会继续重复退避算法，直到成功发送数据为止。

通过CSMA/CD协议，多个节点能够共享同一传输媒介，并避免碰撞冲突。

当发生碰撞时，节点使用退避算法来避免再次发生碰撞，从而保证数据的可靠传输。

这样，多个节点可以在同一传输媒介上进行数据通信，提高了传输效率。

csma ca 的工作原理
CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，带冲突避免的载波侦听多路访问）是一种用于共
享介质的多路访问协议。

它的工作原理如下：
1. 载波侦听：在发送数据之前，发端首先会侦听媒体上是否有其他节点正在发送数据。

如果检测到有其他节点正在发送数据，发端会进入等待状态。

2. 随机退避：如果没有检测到其他节点发送数据，发端会等待一段固定的时间，称为随机延迟时间。

这是为了避免同时开始传输数据导致冲突。

随机退避的时间是随机选取的，以减少多个节点同时竞争媒体的可能性。

3. 数据发送：经过随机退避后，发端开始发送数据。

数据被拆分成一系列较小的帧进行传输。

4. 碰撞检测：如果在数据发送的过程中发现与其他节点的数据发生碰撞（即多个节点同时开始传输数据导致冲突），该节点会停止发送数据，并进入退避状态。

5. 退避与重传：在发生冲突后，节点会等待一段随机的时间，然后重新开始随机退避和数据发送的过程，直到数据成功传输或达到最大的重传次数限制。

通过使用载波侦听、随机退避和碰撞检测等机制，CSMA/CA
协议能够有效地协调多个节点对共享介质的访问，减少碰撞和冲突，提高数据传输的效率和可靠性。

简述常见的介质访问控制方法的基本原理
常见的介质访问控制方法包括CSMA/CD、CSMA/CA、令牌环、令牌总线、纯ALOHA和时隙ALOHA等。

以下是它们的基本原理：
1. CSMA/CD：这是一种分布式控制技术，各节点在竞争的基础上访问传输介质。

具体来说，每个节点在发送数据之前先监听信道，如果总线上没有其他站点发送信号，则该站点发送数据；否则，需等待一段时间后再重新监听，再根据情况决定是否发送数据。

发送数据的同时检测信道上是否有冲突发生，若有，则采用截断二进制数退避算法等待一段时间后再重发。

2. CSMA/CA：该方法用于无线网络，特别是WiFi。

与CSMA/CD不同，CSMA/CA使用确认和重传机制来确保数据的可靠传输。

3. 令牌环和令牌总线：这两种方法中，数据传输的权利由一个称为“令牌”的特殊标记来控制。

令牌环既可用于环形结构也可用于总线形结构。

4. 纯ALOHA：此协议中，各站点不监听信道，也不按时间槽发送数据。

当冲突发生时，站点会随机重发数据。

5. 时隙ALOHA：这种方法下，站点不监听信道，但会按照预定的时间槽发送数据。

当发生冲突时，站点同样会随机重发数据。

这些控制方法在计算机网络中被广泛使用，各有其适用场景和优缺点。

《CSMA/CA协议研究分析》一．概述无线局域网标准802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性检测。

在802.3协议中，是由一种称为CSM/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的协议来完成调节，这个协议解决了在Ethernet上的各个工作站如何在线缆上进行传输的问题，利用它检测和避免当两个或两个以上的网络设备需要进行数据传送时网络上的冲突。

二．CSMA/CA协议1.CSMA/CD为什么不能应用无线局域网以及CSMA/CA的由来CSMA/CD协议已成功地应用有线连接的局域网，但在无线局域网的环境下，确不能简单的搬用CSMA/CD协议，特别是碰撞检测部分。

原因如下：第一，在无线局域网的适配器上，接收信号的强度往往小于发送信号的强度，因此若要实现碰撞检测，那么在硬件上需要的花费就会过大。

第二，在无线局域网中，并非所有的站点都能够听见对方，而“所有的站点都能够听见对方”正是实现CSMA/CD协议必须具备的基础。

下面用图一的例子来说明这点。

虽然无线电波能够向所有方向传播，但其传播距离受限，而且当电磁波在传播过程中遇到障碍时，其传播距离就更短。

图一中画有四个无线站点，并假设无线信号传播范围是以发送站为圆心的一个圆形面积。

图一（a）表示站点A和C想和B通信。

但A和C相距较远，彼此都听不见对方。

当A和C检测到信道空闲时，就想向B发送数据，结果发生了碰撞。

（这祌未能检测其他站点信号的问题叫做隐蔽站问题。

）当移动站之间的障碍物时也可能出现上述问题。

例如，三个站点A，B和C彼此之间距离都差不多，相当于在一个等边三角形的三个顶点。

但A和C之间有一座山，因此A和C彼此都听不见对方。

若A和C同时向B发送数据就会发生碰撞，使B无法正常接收。

图一（a）给出了另一种情况。

网络组建CSMA CA协议我们知道总线型局域网在MAC层的标准协议是CSMA/CD，即载波侦听多点接入/冲突检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。

但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突，因此802.11全新定义了一种新的协议，即载波侦听多点接入/避免冲撞CSMA/CA（with Collision Avoidance）。

802.11标准有两种访问方法：优先访问和载波侦听多路访问冲突避免（CSMA/CA）。

两种访问方法都是数据链路层的功能。

在优先访问方法中，接入点也充当点协调器。

点协调器建立无争用期，在这个时段内，基站无法发送数据（除了接入点外），直到这个点协调器建立了连接。

在无争用期，点协调器登记基站。

如果一个基站因为有信息要发送而显示可登记，点协调器就会把这个基站加入登记表。

如果这个站不可登记，点协调器就发送一个信号帧，表示到下一个空闲争用期还要等多久。

登记表上的基站下一次就会进行了通信，一次只能有一个基站通信。

在登记表上所有基站都有机会发送后，就会有另一个空闲争用期，在这个时期内，点协调器再统计各基站以决定它是否可登记并想发射数据。

优先访问是为对时间敏感的通信设计的。

这些通信主要有语音、视频、电视会议，所有这些通信形式都要求不间断通信。

优先访问在802.11中又称为点协调功能。

载波侦听多路访问冲突避免（CSMA/CA）是一种无线网络中更常用的访问方法，也称为分布式协调功能。

在CSMA/CA中，等待发送的基站监听通信频率是否空闲。

通过监测接收信号强度指示器（RSSI）等级来决定频率是否空闲。

如果两个或多个同时想发送信息的基站没有冲突，就表明频率处于空闲。

一旦频率空闲，每个基站监听DIFS秒，以确定频率是否要继续空闲。

DIFS是分布式协调功能的内帧间隔，它是预先定义的强制空闲或者延迟时期。

如果频率在DIFS时期仍保持空闲，这样基站就可以避免冲突，因为每个要求发送的基站都计算不同的等待时间或者反馈时间，直到再次检查频率是否空闲。

避免冲突的载波侦听多路访问(CSMA/CA)是IEEE 802.11无线局域网(WLAN)的MAC子层协议，主要用于解决无线局域网的信道共享访问问题。

而在采用IEEE 802.3标准的以太网中，MAC 子层采用CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路访问)协议。

这两种协议都针对网络中共享信道如何分配的问题，但它们的工作原理却有所不同。

最明显的区别是，CSMA/CA是在冲突发生前进行冲突处理，而CSMA/CD是在冲突发生后进行冲突处理。

导致这种不同的根本原因在于，WLAN所采用的传输媒介和传统局域网所采用的传输媒介有着本质的区别。

也正是这种区别，导致无线局域网存在新的问题：隐藏站问题和暴露站问题。

这些问题都属于隐蔽终端问题。

对于采用CSMA/CA协议的无线局域网络(WLAN)，使用了预约信道、ACK帧回避机制、RTS/CTS 回避机制来实现冲突避免。

无论是ACK帧回避机制还是：RTS/CTS回避机制，都因为增加了额外的网络流量，所以在网络利用率方面，IEEE 802.11无线网络与类似的以太网相比，性能总是差一点。

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文案大全CSMA/CA 算法
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)属于随机竞争类MAC 协议，具有算法简单、性能好的特点。

CSMA/CA 多用于无线通讯协议，它的中文名称是载波侦听多路访问／冲突避免.它有三个基本的过程：
1）载波侦听，在特定载波频率侦听，空闲时隙发送。

2）多路访问，可以在多个载波频道传输和接收数据。

3）冲突避免，用避免冲突的方式来实现数据可靠传输。

CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返
回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的地址。

CSMA/CA协议的工作流程分为两个分别是:
1.送出数据前，监听媒体状态，等没有人使用媒体，维持一段时间后，才送
出数据。

由於每个设备采用的随机时间不同，所以可以减少冲突的机会。

2.送出数据前，先送一段小小的请求传送报文(RTS : Request to Send)给目标端，等待目标端回应CTS: Clear to Send 报文后，才开始传送。

利用RTS-CTS 握手(handshake)程序，确保接下来传送资料时，不会被碰撞。

同时由於RTS-CTS 封包都很小，让传送的无效开销变小。

在CAP 内发送命令帧之前和数据发送时都要求使用CSMA/CA 算法来竞争信道。

确认帧，信标帧和CFP 内传输的数据帧不需要使用CSMA/CA 算法。

在。

csmaca的工作原理
CSMA/CA是一种用于无线局域网（WLAN）中的媒体接入控
制协议。

它的主要原理是通过在发送数据之前进行空闲信道检测，以减少碰撞的发生。

CSMA/CA的工作原理如下：
1. 发送前预留：设备在发送数据之前会先进行信道监听，以检测是否有其他设备正在发送数据。

如果发现信道被占用，设备将等待一段随机时间后再次进行监听。

2. 数据发送：一旦信道被判定为空闲，设备将开始发送数据。

数据的发送过程包含了预留时隙、SIFS（短间隔时间）和
ACK（确认帧）的交互。

- 预留时隙：设备发送一个RTS（请求发送）帧给接收设备，请求发送数据。

接收设备收到RTS帧后会发送一个CTS（清
除发送）帧给发送设备，表示同意发送。

- 数据帧发送：发送设备在接收到CTS帧后开始发送数据帧，接收设备收到数据帧后会发送一个ACK帧表示接收成功。

- SIFS：SIFS是一个短暂的间隔时间，用于在发送数据帧和ACK帧之间的传输，以确保顺序正确、避免冲突。

3. 碰撞处理：如果多个设备同时检测到信道为空闲并尝试发送数据，则可能发生碰撞。

当碰撞发生时，设备会等待一个随机的时间后再次进行监听和发送。

CSMA/CA的工作原理能够有效减少数据碰撞的发生，提高无
线网络的性能和可靠性。

它通过预留时隙和ACK帧的确认机制，避免了数据冲突和丢失，在一定程度上保证了数据的可靠传输。