第七章 MAC协议
mac层协议
mac层协议Mac层协议。
在计算机网络通信中，数据链路层是网络通信协议栈中的一个关键层次，它负责在物理层之上提供数据传输的可靠性和有效性。
而在数据链路层中，又分为两个子层，分别是逻辑链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）。
本文将重点讨论MAC层协议的相关内容。
MAC层协议，即介质访问控制协议，是数据链路层中的一个重要组成部分。
它主要负责解决多个节点共享同一信道时的数据帧发送冲突问题，以及实现对网络介质的访问控制。
在局域网（LAN）或广域网（WAN）中，MAC层协议起着至关重要的作用。
在以太网中，常见的MAC层协议包括CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）、CSMA/CA（载波监听多路访问/碰撞避免）等。
CSMA/CD协议适用于有线局域网，在数据帧发送前进行载波监听，以便及时发现碰撞并采取相应措施。
而CSMA/CA协议则适用于无线局域网，通过预先协商的方式避免碰撞的发生，提高了无线网络的传输效率。
除了以太网中的MAC层协议外，无线局域网（WLAN）中也有自己的MAC 协议标准，如802.11系列。
这些协议不仅考虑到了数据帧的发送冲突问题，还考虑到了无线信道的特殊性，采用了一些专门的技术手段来提高无线网络的性能和可靠性。
在实际应用中，MAC层协议的选择需要根据网络的具体情况来进行。
不同的网络环境、不同的网络设备，可能需要采用不同的MAC层协议来满足其需求。
同时，随着网络技术的不断发展，新的MAC层协议也在不断涌现，以满足新兴应用场景对网络性能的需求。
总的来说，MAC层协议作为数据链路层中的重要组成部分，对于网络通信的可靠性和效率起着至关重要的作用。
它解决了多个节点共享同一信道时的数据帧发送冲突问题，实现了对网络介质的访问控制，是网络通信中不可或缺的一环。
随着网络技术的不断进步，MAC层协议也在不断演进和完善，以适应不断变化的网络环境和应用需求。
综上所述，MAC层协议在计算机网络通信中具有重要作用，它的选择和应用需要根据具体情况进行合理的配置和调整，以确保网络通信的可靠性和效率。
物联网讲座06WSNMAC协议5439825
（1）周期性侦听和睡机制 S-MAC协议将时间分为帧，帧长度由应用程序决定。帧内分监听工作阶段和睡眠阶段。监听/睡眠阶段的持续时间要根据应用情况进行调整。当节点处于睡眠阶段时，关闭无线电波，以节省能量。当然节点需要缓存这期间收到的数据，以便工作阶段集中发送。
具有相同调度的节点形成一个所谓的虚拟簇，边界节点记录两个或多个调度。如果传感器网络的部署范围较广，可能形成众多不同的虚拟簇，使得S-MAC协议具有良好的可扩展性。 为了适应新加入节点，每个节点要定期广播自己的调度信息，使新节点可以与已经存在的相邻节点保持同步。如果节点同时收到两种不同的调度，如图所示的处于两个不同调度区域重合部分的节点，那么这个节点可以选择先收到的调度，并记录另一个调度信息。
SMAC协议-前提条件和基本思想
前提条件数据量少，可进行数据的处理和融合节点协作完成共同的任务网络可以容忍一定程度的通信延迟基本思想周期性睡眠和监听 ；协商一致的睡眠调度机制（虚拟簇）自适应的侦听机制，减少信息的传输延迟带内信令来减少重传和避免监听不必要的数据消息分割和突发传递机制来减少控制信息的开销和消息的传递延迟
随机退避时间按下面公式进行计算： 退避时间=Random()×aSlottime 其中，Random()是在竞争窗口[0，CW]内均匀分布的伪随机整数；CW是整数随机数，它的数值位于标准规定的aCWmin和aCWmax之间；aSlottime是一个时槽时间，包括发射启动时间、介质传播时延、检测信道的响应时间等。
S-MAC
典型MAC协议：S-MAC协议
这里介绍一种适用于无线传感器网络的比较典型的MAC协议，即S-MAC协议(Sensor MAC)。这种协议是在802.1l MAC协议的基础上，针对传感器网络的节省能量需求而提出的。 S-MAC协议的适用条件是传感器网络的数据传输量不大，网络内部能够进行数据的处理和融合以减少数据通信量，网络能容忍一定程度的通信延迟。它的设计目标是提供良好的扩展性，减少节点能耗。
MAC协议-IEEE 802.11
802 .11 M AC 协议的应答与预留机制
•
802 .1 1 M AC 协议中通过立即主动确认机制和预留机制 来提高 性能 , 如图 所示。在主动确认机制中, 当目标节点收到一个发给它的有效数据 帧 ( DA T A ) 时 , 必须向 源节点发送一个应答帧 ( ACK ) , 确认 数据 已 被 正确接 收到。为了保证目标节点 在发 送 ACK 过程中不与其他节点 发生 冲突 , 目 标 节点 使用 SIFS 帧间 隔。
网络的 MAC 协议分为三类
( 1) 采用无线信道的时分复用方式 ( time division multiple access , TDMA ) , 给每个 传感器节点分配固定的无线信道使用时段 , 从而避免节点之间的相互干扰 ; ( 2) 采用无线信道的随机竞争方式 , 节点在需 要发送数据时随机 使用无 线信道 , 重点考 虑尽量减少节点间的干扰 ; ( 3) 其他 M AC 协议 , 如通过采用频分复用或 者码 分复用等 方式 , 实现节 点间无 冲突的 无线信道的分配。
网络能量浪费 的主要原因
( 1) 竞争方式使用共享无线信 道 , 引起多个 节点之间发送的数据产生 碰撞。 ( 2) 节点接收并处理不必要的数据。 ( 3) 过度的空闲侦听或者没必要的空闲侦听同 样会造成节点能量的浪费。 ( 4 ) 在控 制 节 点 之 间 的 信 道 分 配 时 , 如果控制消息过多,也会消耗较多 的 网 络能 量。
基于竞争的 MAC 协议
• 基于竞争的随机访问 MAC 协议采 用按需 使用 信道 的方式 , 它 的基 本思 想是 当 节 点需要发送数据时 , 通过竞争方式使用无线 信道 , 如果 发送 的数据 产生 了碰 撞 , 就 按照 某种策略重发数据 , 直到数据发送成 功或放 弃发 送。
mac层协议
mac层协议MAC（媒体访问控制）层协议是在计算机网络中负责控制数据帧在网络媒体上的传输的协议。
本文将对MAC层协议进行详细的介绍。
MAC层协议是OSI（开放式系统互联）参考模型中的第二层，位于物理层之上。
它的主要任务是控制数据在传输媒体上的访问，以避免不同设备在媒体上的冲突。
MAC层协议还负责数据帧的封装和解封装，确保数据能够在网络上正确传输。
MAC层协议有多种不同的实现方式，其中最常见的是CSMA/CD（载波侦听多点接入/碰撞检测）协议。
在CSMA/CD协议中，数据发送方在发送数据之前首先侦听媒体是否正在被其他设备使用。
如果媒体空闲，则发送数据；否则，等待一段时间后再次侦听。
如果检测到碰撞（多个设备同时发送数据导致冲突），则立即停止发送，并进行退避重传操作。
另一种常见的MAC层协议是TDMA（时分多址）协议。
在TDMA协议中，设备被划分为不同的时间槽，每个时间槽都分配给一个设备进行数据传输。
这种方式可以有效地避免碰撞，提高传输效率。
然而，TDMA协议需要对网络进行严格的时间同步，对网络的扩展性有一定的限制。
除了CSMA/CD和TDMA协议外，还有其他一些MAC层协议，如CDMA（码分多址）协议和FDMA（频分多址）协议。
CDMA协议通过将数据分配到不同的码片上，使多个设备可以同时发送数据而不会发生冲突。
FDMA协议则通过将频谱分成不同的频段，将数据分配给不同的设备进行传输。
这些协议在无线网络中广泛应用，可以提供更高的网络容量和可靠性。
除了协议的选择，MAC层还涉及到数据帧的封装和解封装。
在发送数据时，MAC层会在数据包前添加一些控制信息，如目的地址和发送地址，以便接收方能够正确地识别和处理数据。
在接收数据时，MAC层会解析数据帧，提取出有效的信息，并将数据传递给上层协议进行处理。
总之，MAC层协议在计算机网络中扮演着重要的角色。
它负责控制数据在传输媒体上的访问，以避免冲突和碰撞，并提供数据帧的封装和解封装功能。
mac协议是什么
mac协议是什么Mac协议是什么？Mac协议是一种数据链路层协议，全称为媒体访问控制协议（Media Access Control Protocol）。
它是一种在局域网中控制计算机对传输媒介的访问的协议。
在计算机网络中，数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责在物理层上传输数据的同时，也负责控制数据的访问。
Mac协议的作用就是控制多台计算机在共享传输媒介时的访问顺序，以避免数据冲突和混乱。
Mac协议的主要功能包括帧同步、媒体访问控制、逻辑链路控制和物理地址寻址。
它通过一定的规则来管理多台计算机对传输媒介的访问，以确保数据的传输顺利进行。
在局域网中，常见的Mac协议包括CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）、CSMA/CA（载波监听多点接入/碰撞避免）等。
CSMA/CD是一种常见的Mac协议，它通过不断监听传输媒介上的载波情况，来确定何时发送数据。
如果多台计算机同时发送数据，就会发生碰撞，此时CSMA/CD协议会立即停止发送数据，并进行重传。
这样可以有效避免数据冲突，提高数据传输的效率。
而CSMA/CA是另一种Mac协议，它在发送数据之前，会先发送一个RTS （请求发送）信号，然后等待接收方的CTS（清除发送）信号，确认可以发送数据后再进行传输。
这样可以有效避免碰撞，提高数据传输的可靠性。
总的来说，Mac协议在局域网中起着非常重要的作用。
它通过一系列的规则和机制，来控制多台计算机对传输媒介的访问，避免数据冲突和混乱，提高数据传输的效率和可靠性。
除了局域网中的Mac协议，无线局域网中也有自己的Mac协议，如802.11协议。
它定义了在无线网络中的数据传输规则，包括数据帧的格式、传输方式、信道管理等。
无线局域网中的Mac协议与有线局域网中的Mac协议有所不同，但其基本功能和作用是相似的，都是为了控制数据的访问，确保数据传输的顺利进行。
总之，Mac协议是一种在局域网中控制计算机对传输媒介的访问的协议，它通过一系列的规则和机制，来管理数据的传输，避免数据冲突和混乱，提高数据传输的效率和可靠性。
多址接入与mac协议课件
多址接入与mac协议课件多址接入与MAC协议那些事儿。
一、多址接入是啥。
多址接入就像是好多人要进同一个屋子，但是得有个规矩，不然就乱套啦。
在通信的世界里呢，就是多个用户要共享通信资源，像信道这些。
比如说，大家都想通过一个无线信道来发送自己的信息，那怎么安排谁先发、谁后发，这就是多址接入要解决的问题。
想象一下，这就像是一群小动物要过一个独木桥去对岸找食物。
如果没有个顺序或者方法，那肯定会挤成一团，谁也过不去。
多址接入就像是那个给小动物们安排过桥顺序的智慧长者。
常见的多址接入方式有频分多址（FDMA）呢。
这个就好比把一条大路分成不同的车道，每个用户在自己的车道（频段）上行驶（发送信息），互不干扰。
就像汽车在不同车道上跑一样，大家各自走各自的路，只要不串道，就相安无事。
还有时分多址（TDMA），这就像是大家排队上厕所，一人规定用多长时间，用完了就下一个人用。
在通信里就是把时间分成一小段一小段的，每个用户在自己的时间段里发送信息，这样也能做到有条不紊。
码分多址（CDMA）就更有趣啦。
它像是给每个用户一个独特的密码，大家在同一个信道里发送信息，但是接收端通过这个密码就能把属于自己的信息找出来，就像在一堆混在一起的彩色珠子里，通过特定的颜色密码找出属于自己颜色的珠子一样。
二、MAC协议闪亮登场。
MAC协议呢，它就像是多址接入这个大活动的组织者。
它的任务就是控制这些多址接入的过程，让整个通信过程和谐有序。
MAC协议要解决很多头疼的问题哦。
比如说，怎么避免碰撞。
就像在马路上开车，如果没有交通规则，很容易就撞车了。
在通信里，多个设备同时发送信息就会产生碰撞，这样信息就乱了，接收端就啥也看不懂了。
MAC协议就像交通警察，通过一些方法来避免这种碰撞的发生。
其中一种方法就是载波监听多路访问（CSMA）。
设备在发送信息之前，先听听信道上有没有人在发送信息，如果没有，那自己就可以发啦。
这就像小朋友在教室里讲话，先看看有没有人在发言，如果没有，那自己就可以开始讲了。
MAC协议
MAC协议MAC协议全称是媒体访问控制协议(Media Access Control Protocol)，是指在计算机网络中，用于控制多个节点同时访问共享信道的协议。
其作用是协调传输站点之间的顺序，使得数据包能够顺利地传输并减少冲突的发生。
MAC协议是在数据链路层中实现的，主要功能有：选择合适的传输介质、规定帧的格式和访问方式、控制帧的传输以及解决帧冲突等。
MAC协议的设计必须考虑到多个节点同时访问共享信道的情况，并且要避免节点之间的冲突，以确保数据传输的顺利进行。
常见的MAC协议有以下几种：1. CSMA/CD协议：该协议是最常用的MAC协议之一，全称是“载波侦听多路访问/冲突检测(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)”。
它通过先监听信道是否被占用，然后再发送数据，以避免冲突的发生。
如果发生冲突，则发送方会采取一定的算法进行重传。
2. CSMA/CA协议：该协议是无线局域网中常见的MAC协议，全称是“载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access/Coll ision Avoidance)”。
它采用了一些控制机制来减少冲突的发生，如网络分区、数据帧传输时间的随机化等。
3. TDMA协议：该协议采用时分多路复用的方式，将时间分成若干时隙，每个节点只有在自己的时隙内才能发送数据。
它可以保证数据传输的实时性和可靠性，但同时也会浪费一部分时隙资源。
4. Token Ring协议：该协议使用了令牌环的方式来规定节点之间的通信顺序。
只有当节点拥有令牌时，才能发送数据。
该协议可以有效避免冲突的发生，但同时也会增加系统的延迟。
总之，MAC协议在网络通信中起着至关重要的作用，它不仅可以保证通信的可靠性，还可以有效减少冲突的发生。
随着网络技术的不断发展，我们相信MAC协议也会不断进化和完善，以适应现代网络通信的需求。
无线传感器网络的MAC协议全解
基于竞争的MAC层协议
T-MAC协议
解决早睡问题的方法之一——FRTSFuture Request To Send ◆节点C监听到B发送给A的CTS时;立即向D 发送FRTS;告知D所需等待时间;D睡眠后醒 来与C通信; ◆A在发送DS占用信道;DS与FRTS长度相同 无有效信息;DS发送后;A开始发送数据; ◆FRTS机制提高了网络吞吐量;增大了数据 量和碰撞概率
知其它可能隐蔽的站点的效果 避免了隐蔽站点造成的冲突
CSMA机制
MAC层CSMA/CA机制
数个节点进入退避阶段，如选择的退避时间一致，有可能会发生碰 撞，CSMA采用二进制指数退避机制规避再次碰撞。 ◆确定基本退避时间（基数），一般定为2T，即一个竞争窗口 ◆定义K为重传次数，K=min[重传次数，10] ◆从集合[0,1,2,···,2k-1]中，随机取出一个数R，令退避时间为 t=R×2T ◆如数据帧在重传16次后仍无法成功发送，则认为传输失败并报告 给高层协议
MAC层能耗来源
空闲侦听(Idlelistening)
◆射频模块处于活动状态会消耗大量的能源。这是节点能量消耗的 最主要来源，射频收发器处于接收模式时消耗的能量比其处于待命 模式多两个数量级。 ◆为避免冲突，节点也需要不断的侦听信道，查询信道是否被占用。 空闲侦听的代价也是很大的。
MAC层能耗来源
DMAC协议基本机制
基于竞争的MAC层协议
DMAC协议
自适应忙闲比机制
◆如果节点在一个发送周期内有多个数据包要发送，就需要该节 点和树状路径上的上层节点一起加大发送周期占空比 ◆通过在MAC层数据帧的帧头加入一个标记(more data flag)，以较小 的控制开销发送占空比更新请求。在ACK帧中加入同样的标记位 ◆节点提高忙闲比的条件：节点将相关标志位置1，或收到了该标 志位置1的ACK帧，传输路径上的节点依次提高忙闲比，增加了网 络的数据传输量。
第7章-电子商务安全协议
3．维护数据的完整性（完整性） 安全套接层协议采用Hash函数和机密共享的方法，提供 完整信息性的服务，来建立客户机与服务器之间的安全 通道，使所有经过安全套接层协议处理的业务在传输过 程中都能完整准确无误地到达目的地。
MDC PBA
SK1 EMB DES
SK1 PBB DEB
MDBC
双重数字签名
PVA
DS
RSA
C(PI) DS
MDB PBA
SK2 EMC DES
SK2 PBC DEC
双重数字签名-生成
发送给商户B的信息
B(OI) DS
MDC PBA
SK1 EMB DES
SK1 PBB DEB
发送给银行C的信息
C(PI) DS
7.3 安全套接层协议
SSL协议主要包含握手协议(handshake protocol)和 记录协议(record protocol)，记录协议确定数据安全 传输的模式，握手协议用于客户和服务器建立起安全连 接之前交换一系列的安全信息，这些安全信息主要包括 以下内容： (1)客户确定服务器的身份。 (2)允许客户和服务器选择双方共同支持的一系列加密算 法。 (3)服务器确定客户的身份(可选)。 (4)通过公钥密码技术产生双方共同的密钥。 (5)建立SSL的加密安全通道。
RSA
C(PI) DS
MDC
MDB
PBA
以太网MAC协议
以太网MAC协议1位/字节顺序的表示方法1.1位序严格地讲，以太网对于字节中位的解释是完全不敏感的。
也就是说，以太网并不需要将一个字节看成是一个具有8个比特的数字值。
但是为了使位序更容易描述以及防止不兼容，以太网和多数数据通信系统一样，传输一个字节的顺序是从最低有效位（对应于20的数字位）到最高有效位（对应于27的数字位）。
另外习惯上在书写二进制数字时，最低值位写在最左面，而最高值位写在最右面。
这种写法被称为“小端”形式或正规形式。
一个字节可以写成两个十六进制数字，第一个数字(最左边)是最高位数字，第二个(最右边)是最低位数字。
1.2字节顺序如果所有有定义的数据值都是1字节长，则在介绍完位序后就可以停止了。
但是很不幸事实并非如此，所以我们必须面对长于单个字节的域，这些域是以从左到右排列的，以连接符“-”分隔的字节串表示。
每个字节包含两个十六进制数字。
多字节域的各个字节按第一个到最后一个（即从左到右）的顺序发送，而每个字节采用小端位序传送。
例如，6字节域：08-00-60-01-2C-4A将按以下顺序（从左向右读）串行地发送：0001 0000-0000 0000-0000 0110-1000 0000-0011 0100-0101 00102以太网地址地址是一个指明特定站或一组站的标识。
以太网地址是6字节（48比特）长。
图1说明了以太网地址格式。
图1 以太网地址格式在目的地址中，地址的第1位表明该帧将要发送给单个站点还是一组站点。
在源地址中，第1位必须为0。
站地址要唯一确定是至关重要的，一个帧的目的地不能是模糊的。
地址的唯一性可以是：●局限于本网络内。
保证地址在某个特定LAN中是唯一的，但不能保证在相互连接的LAN中是唯一的。
当使用局部唯一地址时，要求网络管理员对地址进行分配。
●全局的。
保证地址在所有的LAN中，在任何时间，以及对于所有的技术都是唯一的，这是一个强大的机制，因为：（1）使网络管理员不必为地址分配而烦恼；（2）使得站点可以在LAN之间移动，而不必重新分配地址；（3）可以实现数据链路网桥/交换机。
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7.2.2 S-MAC
（3）产生调度周期之后，收到邻居的不同的调度 信息，首先判断是否有邻居节点和自己同步，没 有就放弃自己的调度周期，转而采用邻居节点的 调度周期。
如果节点没有收到与自己调度相同的邻居节点的 通告，在调度表中添加该邻居节点的调度信息， 依照自己和邻居节点的调度周期工作。
7.2.2 S-MAC
2）基于分配的信道访问控制
基于分配的信道访问控制将共享的信道 资源按照某种策略无冲突的分配给网络 中的各个节点，当节点需要发送数据时， 在自身分配的信道资源内完成数据传输。 节点之间互不干扰，因此没有冲突。
2）基于分配的信道访问控制
固定信道分配将共享的无线信道以频分多址 FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA等 方优式点：划无分冲为突若干个逻辑子信道。
7.2.2 S-MAC
S-MAC基本思想：通过周期性侦听/睡眠的低占 空比方式，控制节点尽可能处于睡眠状态来减 少空闲侦听时间，降低能量消耗。此外为了避 免网络中的冲突和隐藏终端问题，采用物理和 虚拟载波侦听机制，以及RTS/CST通告机制。
7.2.2 S-MAC
1）周期性侦听和睡眠
侦听
和CSMA。 缺点： 如何解决竞争访问的冲突问题
ALOHA
随机方式占用信道 解决冲突的方式—ACK确认 优点：实现简单 缺点：大量数据发送时，冲突率很高
CSMA
载波侦听方式占用信道 先听后发 CA 有效降低网络中的冲突概率
基于竞争的信道访问控制
无线系统中，碰撞发生在接收端，因此，
与传统无线网络相比，传感器网络在节点 规模、网络结构、通信带宽、电源能量、 应用场景等方面都有显著的区别。
7.1.2 传感器网络MAC协议的特点
能量高效 MAC层位于物理层之上，直接控制节点 上能耗较大的无线通信模块的收/发行为， 对节点的能量消耗有重要影响。 可扩展性 MAC协议要能保证大量节点对信道的高 效访问，减少对信道的访问冲突。 可以适应网络拓扑的动态变化。
机数 CW是一个随机整数，位于(aCWmin,aCWmax]
区间；aSlotTime是一个时隙长度
知识回顾
无线传感器网络MAC协议 分类：基于竞争的信道访问控制和基于
分配的信道访问控制 IEEE802.11MAC
7.2.2 S-MAC
Sensor MAC协议 基于CSMA的随机竞争 针对节省能量需求和可扩展性
7.2.1 IEEE802.11 MAC（DCF模式）
IEEE802.11MAC协议是无线局域网的MAC层协议 标准
分为分布式协调DCF和点协调PCF两种
基本方式 CSMA/CD共享无线
信道
可选工作方式 轮询方式工作
7.2.1 IEEE802.11 MAC（DCF模式）
IEEE802.11MAC协议规定了三种基本的帧间间隔 (InterFrame Spacing，IFS)，用于支持不同的数据帧 占用信道的优先级，减少数据帧之间的信道访问冲 突。 时间间隔：DIFS>PIFS>SIFS
节点的对共享信道的竞争访问。
2）基于分配的信道访问控制
轮询
集中式
哪种需要全部信息？哪种需 要局部信息？
令牌环 分布式
7.1.2 传感器网络MAC协议的特点
MAC协议是传感器网络组网的基础，也是 网络节点通信的第一步。
MAC协议对传感器节点的能量消耗，以及 以上路由协议的工作效率都有重要影响。
具有相同调度周期的节点形成一个虚拟 簇，簇内节点可以正常通信。
具有多个调度周期的节点，成为虚拟簇的边 界节点
7.2.2 S-MAC
2）自适应侦听 周期性侦听/睡眠机制中，存在的问题
引起数据传输延迟h
考虑单跳和多跳网络 的影响
7.2.2 S-MAC
采用自适应侦听机制 基本思想：在一次通信过程中，当节点发现 邻居节点传输结束时，醒来侦听一段时间。 如果节点发现自己正好是通信的下一跳，即 收到RTS分组，它就可以立刻接收数据，无 需等到下一次侦听周期，从而减少数据分组 的传输延迟。否则，返回睡眠状态。
CTS：clear to send
7.2.1 IEEE802.11 MAC（DCF模式）
立即主动确认机制：DATA---ACK 信道预留机制:发送信息之前交换RTS和CTS帧 NAV值控制信道占用 退避算法 退避计时器
7.2.1 IEEE802.11 MAC（DCF模式）
退避算法 BackoffTime = Random()*aSlotTime Random()是竞争窗口[0,CW]内均匀分布的伪随
发送端不知道是否有冲突。
隐藏
终端
问题
隐藏终端问题可以简单定义为：节点之间无法互相监听对方。但 当其不可以同时传输时，其同时传输，从而导致冲突发生。隐藏 终端在单个AP（或者单个Receiver）时就有可能发生。
暴露终端问题可以简单定义为：节点之间能够互相监听对方。 但其可以同时传输时，其不传输，从而造成浪费。暴露终端在 多个AP（或者多个Receiver）时才有可能发生。
组建传感器网络的底层基础结构，分配 有限的通信带宽。
7.1 概述
7.1.1无线网络的信道访问控制方式分类 7.1.2传感器网络MAC协议的特点 7.1.3传感器网络MAC协议的节能设计
7.1.1无线网络的信道访问控制方式分类
信道访问控制是解决网络中多个节点如何高效、 无冲突的共享信道资源的问题。
（2）空闲侦听 节点在不发送数据时，需要一直保持对 无线信道的侦听，以便接收可能传输给 自己的数据。 传感器网络的 应用中，节点只有在监测 事件时才会发送数据，信道上的业务负 载比较低。
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
（3）串听overhearing 由于无线网络的广播特性，节点在发送 数据包时，其传输范围内所有节点都会 收到该信号，从而使那些非期望的目的 节点接收和处理了不需要的数据，这种 现象称为串听。
7.2.1 IEEE802.11MAC 7.2.2 S-MAC 7.2.3 B-MAC 7.2.4 RI-MAC
7.2 竞争型的MAC协议
基本思想是节点根据业务需求，通过竞争方式主动 抢占信道。
不依赖于传输调度表 优势就是简单，可扩展性好，能支持大规模网络，
自动适应网络流量和拓扑结构的动态变化。
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
（4）协议控制消息 MAC协议为了协调为了中的节点更高效、 无冲突的访问共享信道，不可避免需要 发送一些额外的协议字段或者控制消息， 使节点消耗更多的能量。
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
考虑以上因素，传感器网络MAC协议为了减少节点的能量消耗，通 常采用“侦听/睡眠”方式。
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
消耗能量最多
消耗能量最少
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
从无线网络MAC层的角度来看，影响节 点通信能耗的因素主要来自于四个方面：
冲突重传 空闲侦听 串听 MAC协议的控制消息
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
与传统无线网络相比，传感器网络具有的大规 模部署、节点性能受限、业务数据突发、网络 负载较低和数据分组小等特征进一步加剧了这 些因素对传感器节点造成的能量消耗。
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
（1）冲突重传 对传感器网络而言，大规模节点的部署 以及事件触发类应用中感知数据在时间 上的突发性特征，都有可能导致网络中 的碰撞概率增大，以致数据包的频繁重 传急剧加速节点的能量消耗，同时还会 增大网络的传输时延。
7.1.3 传感器网络MAC协议的节能设计
DCF工作模式下，当节点需要传输数据分组时， 首先要通过载波侦听机制来确定无线信道的状态。
载波侦听机制包含物理载波侦听和虚拟载波侦听
物理层
MAC层
7.2.1 IEEE802.11 MAC（DCF模式）
物理载波侦听
NAV：network alllcation vector RTS：request to send
目前无线网络MAC协议的信道访问控制方式目 前分为两类：
基于竞争的信道访问控制 基于分配的信道访问控制
信道访问控制方式
基于竞争
基于分配
ALOHA、CSMA/CD
固定信道 动态信道
TDMA、FDMA、 Polling、
CDMA
Tokiห้องสมุดไป่ตู้g
基于竞争的信道访问控制
采用按需使用信道的方式 碰撞时，按照某种策略重发数据 可扩展性好 典型的基于竞争的信道访问控制方式有ALOHA
（1）节点有数据发送，开启无线通信模块进行侦听，信道空闲时发送 数据，从而减少冲突重传 （2）节点无数据发送时，进行入休眠状态，减少空闲侦听和串听 （3）邻居节点需要通过协调保持侦听/睡眠周期的同步或者主动唤醒。 （4）MAC协议设计应该尽可能简单高效，避免协议本身开销过大。
7.2 竞争型的MAC协议
(1)SIFS：短帧间间隔，最高优先级，用于需要立即响 应的服务，如ACK帧，RTS帧和CTS帧。 (2)PIFS：PCF方式下的帧间间隔，获得在非竞争访问 周期启动时对信道的占用权，完成节点与AP之间的数 据帧传输。 (3)DIFS：DCF方式下的帧间间隔，完成节点之间数据 帧传输。
7.2.1 IEEE802.11 MAC（DCF模式）
第7章 MAC协议
2019年4月11日星期四
目录
7.1 概述 7.2 竞争型的MAC协议 7.3分配型的MAC协议 7.4混合型的MAC协议
7.1 概述
无线通信节点共享无线介质通信，如何 控制对介质的访问？
逻辑链路控制子层LLC 介质访问控制子层MAC