【背景】今天講介質訪問控制，介質訪問控制是針對區域網的，因為區域網是一種廣播式網路。這就意味著區域網中所有聯機的計算機都共享一個公共通道，所以需要一種方法能夠有效的分配傳輸介質的使用權，使得兩對節點之間的通訊不會互相干擾的情況，這種功能就叫介質訪問控制。
| 頻分多路複用 | ||
| 通道劃分介質訪問控制 | 時分多路複用 | |
| 波分多路複用 | ||
| 碼分多路複用 | ||
| 介質訪問控制 | ||
| ALOHA協議 | ||
| 隨機訪問介質訪問控制 | CSMA協議 | |
| CSMA/CD協議 | ||
| CSMA/CA協議 | ||
| 輪詢訪問介質訪問控制 | 令牌傳遞協議 |
通道劃分介質訪問控制
通道劃分介質訪問控制將使用介質的每個裝置與來自同一通訊通道上的其他裝置的通訊隔離開來，
把時域和頻域資源合理地分配給網路上的裝置。通道劃分的實質就是通過分時、分頻、分波，分碼等方法把原來的一條廣播通道，邏輯上分為幾條用於兩個結點之間通訊的互不干擾的子通道，實際上就是把廣播通道轉變為點對點通道。 通道劃分介質訪問控制分為以下4 種：
頻分多路複用（Frequency division multiplexing FDM）
頻分多路複用是一種將多路基帶訊號調制到不同頻上，再疊加形成一個複合訊號的多路複用 技術。
每個子通道分配的頻寬可不相同，但它們的總和必須不超過通道的總頻寬。在實際應用中，為了防止子通道之間的干擾，相鄰通道之間需要加入“保護頻帶”。
頻分多路複用的優點在於充分利用了傳輸介質的帶寬，系統效率較高；由於技術比較成熟，實現也較容易。缺點在於無法靈活地適應站點數及其通訊量的變化。
時分多路複用（Time division multiplexing TDM）
時分多路複用是將一條物理通道按時間分成若干時間片，輪流地分配給多個訊號使用。每個時間片 由複用的一個訊號佔用。
就某個時刻來看，時分多路複用通道上傳送的僅是某一對裝置之間的訊號；就某段時間而言，傳送的是按時間分割的多路複用訊號。
但由於計算機資料的突發性，一個使用者對已經分配到的子通道的利用率一般不高。所以對TDM進行改進，有了統計時分多路複用（STDM），它採用STDM幀， STDM幀並不固定分配時隙，而按需動態地分配時隙，當終端有資料要傳送時，才會分配到時間片，因此可以提高線路的利用率。
波分多路複用（Wavelength division multiplexing WDM）
波分多路複用即光的頻分多路複用，它在一根光纖中傳輸多種不同波長（頻率）的光訊號，由於波
長（頻率）不同，各路光訊號互不干擾，最後再用波長分解複用器將各路波長分解出來。由於光波
處千頻譜的高頻段，有很高的頻寬，因而可以實現多路的波長分波多工.
碼分多路複用(Code division multiplexing CDM)
碼分多路複用是採用不同的編碼來區分各路原始信號的一種複用方式。與FDM 和TDM 不同，它既 共享通道的頻率，又共享時間。
分碼多重進接(Code Division Multiple Access, CDMA)是碼分複用的一種方式，其原理是每位元時間被分成m個更短的時間槽，稱為碼片(Chip),通常情況下每位元有64 或128 個碼片。每個站點被指定一個唯一的m 位程式碼或碼片序列。傳送1 時，站點傳送碼片序列；傳送0 時，站點傳送碼片序列的反碼。當兩個或多個站點同時傳送時，各路資料在通道中線性相加。為從通道中分離出各路訊號，要求各個站點的碼片序列相互正交。簡單理解就是， A站向C站發出的訊號用一個向量來表
示， B站向C站發出的訊號用另一個向量來表示，兩個向量要求相互正交。向量中的分量，就是
所謂的碼片。(相關計算細節感興趣的可自行百度)
碼分多路複用技術具有頻譜利用率高、抗干擾能力強、保密性強、語音質量好等優點，還可以減少投資和降低執行成本，主要用千無線通訊系統，特別是行動通訊系統。
【一個生動形象的例子幫忙理解和總結】假設A站要向C站運輸黃豆， B站要向C站運輸綠豆，
A與C、B與C之間有一條公共的道路，可以類比為廣播通道。 在分頻多工方式下，公共道路被劃分為兩個車道，分別提供給A到C的車和B到C的車行走，兩類車可以同時行走，但只分到了公共車道的一半，因此分頻多工（波長分波多工也一樣）共享時間而不共享空間。 在分時多工方式下，先讓A到C的車走一趟，再讓B到C的車走一趟，兩類車交替地佔用公共車道。公共車道沒有劃分，因此兩車共享了空間，但不共享時間。 碼分複用與另外兩種通道劃分方式大為不同，在碼分複用情況下，黃豆與綠豆放在同一輛車上運送，到達C 後，由C 站負責把車上的黃豆和綠豆分
開。因此，黃豆和綠豆的運送，在碼分複用的情況下，既共享了空間，也共享了時間。
隨機訪問介質訪問控制
在隨機訪問協議中，不採用集中控制方式解決傳送資訊的次序問題，所有使用者能根據自己的意願隨機地
傳送資訊，佔用通道全部速率。在匯流排形網路中，當有兩個或多個使用者同時傳送資訊時，就會產生幀的衝突（碰撞），導致所有衝突使用者的傳送均以失敗告終。為了解決隨機接入發生的碰撞，每個使用者需要按照一定的規則反覆地重傳它的幀，直到該幀無碰撞地通過。這些規則就是隨機訪問介質訪問控制協
議，常用的協議有ALOHA協議、CSMA協議、CSMA/CD協議和CSMA/CA協議等，它們的核心思想都是：勝利者通過爭用獲得通道，從而獲得資訊的傳送權。因此隨機訪問介質訪問控制協議又稱爭用型協議。隨機介質訪問控制實質上是一種將廣播通道轉化為點到點通道的行為。
ALOHA協議
純ALOHA基本思想: 1.使用者有資料要傳送時，就讓它們發送 2.然後監聽通道是否產生衝突，若產 生衝突，則等待一段隨機的時間重發
分槽(時隙)ALOHA基本思想: 1.把時間分成離散的間隔，每個間隔對應於傳送一幀所需時間 2.每個 站點只能等到下一個時槽開始時才允許傳送 3.其他過程與純ALOHA相同
分槽(時隙)ALOHA網路的吞吐量比純ALOHA協議大了一倍。
CSMA協議（Carrier sense multiple access）
時隙ALOHA系統的效率雖然是純ALOHA系統的兩倍，但每個站點都是隨心所欲地傳送資料的，即使其他站點正在傳送也照發不誤，因此傳送碰撞的概率很大。若每個站點在傳送前都先偵聽一下
共用通道，發現通道空閒後再傳送，則就會大大降低衝突的可能，從而提高通道的利用率，載波偵聽多路訪問協議依據的正是這一思想。CSMA 協議是在ALOHA 協議基礎上提出的一種改進協議， 它與ALOHA協議的主要區別是多了一個載波偵聽裝置。（先聽後發）
CSMA/CD協議
載波偵聽多路訪問／衝突檢測(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD)(這些單詞大家背一背沒有壞處)協議是CSMA協議的改進方案，適用於匯流排形網路或半雙工網路環境。載波幀聽就是傳送前先偵聽，即每個站在傳送資料之前先要檢測一下匯流排上是否有其他站點正在傳送資料，若有則暫時不傳送資料，等待通道變為空閒時再傳送。”衝突檢測”就是邊傳送邊偵聽，即介面卡邊傳送資料邊檢測通道上訊號電壓的變化情況，以便判斷自己在傳送資料時其他站點是否也在傳送資料。引入原因:當兩個幀發生衝突時，兩個被損壞幀繼續傳送毫無意義，而且通道無法被其他站點使用，對於有限的通道來講，造成很大的浪費。如果站點邊傳送邊監聽，並在監聽到衝突之後立即停止傳送，可以提高通道的利用率。
CSMA/CA使用預約通道、ACK幀、RTS/CTS幀等三種機制來實現衝突避免：
- 預約通道。傳送方在傳送資料的同時向其他站點通知自己傳輸資料需要的時間長度，以便讓其他站點在這段時間內不傳送資料，從而避免碰撞。
- ACK幀。所有站點在正確接收到發給自己的資料幀（除廣播幀和組播幀）後，都需要向傳送方發回一個ACK幀，如果接收失敗，那麼不採取任何行動。傳送方在傳送完一個資料幀後，在規定的時間內如果未收到ACK幀，那麼認為傳送失敗，此時進行該資料幀的重發，直到收到ACK幀或達到規定重發次數為止。
- RTS/CTS幀。可選的衝突避免機制，主要用於解決無線網中的“隱蔽站”問題。
【CSMA/CD和CSMA/CA的區別】：
- CSMA/CD可以檢測衝突，但無法避免； CSMA/CA傳送包的同時不能檢測到通道上有無衝突，本結點處沒有衝突並不意味著在接收結點處就沒有衝突，只能儘量避免。
- 傳輸介質不同。CSMA/CD用於匯流排形乙太網， CSMA/CA用於無線區域網802.11a/b/g/n 等。
- 檢測方式不同。CSMA/CD 通過電纜中的電壓變化來檢測；而CSMA/CA採用能量檢測、載波檢測和能量載波混合檢測三種檢測通道空閒的方式。
【總結】: CSMA/CA協議的基本思想是在傳送資料時先廣播告知其他結點，讓其他結點在某段時間內不要傳送資料，以免出現碰撞。CSMA/CD協議的基本思想是傳送前偵聽，邊傳送邊偵聽， 一旦出現碰撞馬上停止傳送。
輪詢訪問介質訪問控制：令牌傳遞協議
在輪詢訪問中，使用者不能隨機地傳送資訊，而要通過一個集中控制的監控站，以迴圈方式輪詢每個結點，再決定通道的分配。當某結點使用通道時，其他結點都不能使用通道。典型的輪詢訪問介質訪問控制協議是令牌傳遞協議，它主要用在令牌環局域網中。在令牌傳遞協議中，一個令牌在各結點間以某個固定次序交換。令牌是由一組特殊的位元組合而成的幀。當環上的一個站希望傳送幀時，必須等待令牌。一旦收到令牌，站點便可啟動傳送幀。幀中包括目的站的地址，以標識哪個站應接收此幀。幀在環上傳送時，不管該幀是否是發給本站點的，所有站點都進行轉發，直到該幀回到它的始發站，並由該始發站撤銷該幀。幀的目的站除轉發幀外，應針對該幀維持一個副本，並通過在幀的尾部設定“響應位元” 來指示已收到此副本。站點在傳送完一幀後，應釋放令牌，以便讓其他站使用。當計算機都不需要傳送資料時，令牌就在環形網上游蕩，而需要傳送資料的計算機只有在拿到該令牌後才能傳送資料幀，因此不會傳送衝突（因為令牌只有一個）。 在令牌傳遞網路中，傳輸介質的物理拓撲不必是一個環，但是為了把對介質訪問的許可從一個裝置傳遞到另一個裝置，令牌在裝置間的傳遞通路邏輯上必須是一個環。
輪詢介質訪問控制既不共享時同，也不共享空間，它實際上是在隨機介質訪問控制的基礎上限定了有權力傳送資料的結點只能有一個。