CSMA/CA 概述
转载：http://www.cnblogs.com/tankery/archive/2011/07/07/2100247.html
嗯，这篇文章也是在之前写的（6月22日），首先发表于我们的班级博客（www.seedclass.com）。是在听完一位来自挪威的教授讲座后总结的。
现在发现一个问题，以下叙述的不是简单的CSMA/CA机制，而是加入了RTS/CTS的CSMA/CA机制，特此说明。
以下为原文：
首先，李教授说，通讯协议的几个重要的点：
- reliable，可信，数据传输可靠
- fairly，公平，网络中的节点机会合理
- protect，保护，传输中的节点（lucky guys）不被打扰
下面就从这几点介绍CSMA/CA协议：
CSMA/CA 概述
CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance) 多用于无线通讯协议，是基于IEEE的802.11协议的。他的中文名称是载波侦听多路访问／冲突避免。
从名字来看，就知道它的设计思想了：
- 载波侦听，在特定载波频率侦听，空闲时发送
- 多路访问，可以在多个载波频道传输和接收数据
- 冲突避免，用避免冲突的方式来实现数据可靠传输
值得一说的是最后一点，除了冲突避免（CA）还有另一种冲突保护机制，冲突检测（CD）。冲突检测是在发送数据之前，直接检测整个网络的状态，提前检测到冲突的可能。检测整个网络，需要网络具有高速、微小衰减，这样，在世界范围内，这种全网络检测都是可能的。因此，有线网络是可以做到这点的。目前的有线网络，衰减极小，速度极快。远处的另一台发送端的数据几乎能马上被整个网络的计算机探测到。
而无线网络由于其衰减严重显然做不到这点。假设一个节点的传输距离是100m，那么下面的情况，A可以与B通讯，而无法检测C的冲突：
A <– 100m –> B <– 100m –> C
所以，无线网络采用另一种冲突保护机制：冲突避免（CA）。
冲突避免，是使用一些方法来商定发送数据的顺序和时间，以避免发生冲突。
CSMA/CA中是使用“RTS-CTS握手”的方式来避免冲突：“设备欲发送帧前，先发送一个很小的RTS（Request to Send）帧給目標端，等待目標端回應CTS（Clear to Send）帧後，才開始傳送。此方式可以確保接下來傳送資料時，不會发生冲突。同時由於RTS帧与CTS帧都很小，讓傳送的无效开销變小。”（来自维基百科）
我补充一点，RTS和CTS都是携带预计时间的，非目标地址的节点收到这些信号时，将不会在这段时间内发送信号。也就是说，一旦RTS-CTS握手成功，接下来的过程将不会被打扰。
当然，RTS的发送是不能保证没有冲突的。这样的冲突就不可避免了，只能尽量减小。CSMA/CA的办法是，发送失败，则随机延时时间加倍，具体参数后文详述。
前面的握手机制，就是保证了“protect”。
另外，由于失败后的重发，就使得这个协议也具有“reliable”的特性。
最后一点，“fairly”如何保证？在介绍这个之前，我先把前面的握手介绍清楚，下面是详细的流程图：
我一步步详细介绍。
CSMA/CA 详细详述
确认信道空闲
数据的传输是以帧为单位。传输前，先检测信道情况，若已被占用，则随机等待一段时间（Backoff time）。这段时间是以一个基本时隙为单位，在[0, CWmin - 1]（协议规定CWmin = 32，可根据具体需要修改）中的线性随机分布。这个基本时隙是跟硬件响应速度，数据传输周期有关的，应该足够长来完成这些工作，否则没有意义。具体计算公式我不太清楚。
若未被占用，等待DIFS (DCF Interframe Space) 时间（DIFS = 2 * slots + SIFS）后再次检测。slots没搞清楚，估计是考虑的数据传输时间？求问。。SIFS (Short Interframe Space) 是考虑了硬件响应时间。总之，若DIFS时间后仍然未被占用，则视为信道空闲。
RTS/CTS
信道空闲后，等待一个随机时间（Random Backoff time），就开始发送RTS包。发送结束并收到CTS后，表示握手成功，可以不被打扰的传输数据了。
若没有收到CTS，则需要等待一个随机时间后重新发送，这时，需要将CW扩大一倍（比如原来是32，现在到64），以优化网络环境。减少冲突的发生。根据大量的测试数据，老师告诉我们一个数据，重传次数应该为4次，或者7次。两个值，最好。
RTS和CTS的包中，包含了目标地址的信息，以及预计的后续传输时间（相对于一个帧结束的时间）。这时，非目标地址的节点就应该自觉的中止正在进行的活动，等待这么一段携带的剩余时间。
那么，如果在发送RTS之前的Backoff time时收到其他节点的RTS或CTS怎么办？毫无疑问的要中止当前的工作，等待包中包含的剩余时间。这个过程，叫frozen。这个时间结束后，DIFS，接着，就不是随机时间了，是上一次未完成的随机时间。这样上次未完成的传输将在这次有更高的优先级。这就体现了“fairly”。
数据传输
这一轮握手成功后，基本就可以安全的传输数据了，但是怎么保证数据的可靠？CSMA/CA 规定，数据帧发送结束后，接收端需要发送一个ACK，以确认成功接收。
倘若发送端没有收到ACK，则认为发送失败，需要重发，就类似上面提到的重发RTS了，也需要扩大CW。
不过，成功发送后，CW就将减为CWmin。另外，CW的值不应该超过CWmax（一般规定为1024，刚好是32*2^5），否则延时太长。超过了，就不再重发，认为丢包了。由上层协议去处理。
综上，握手的过程如下：
RTS -> CTS -> DATA -> ACK
OK，我能记得的，基本就上面这些，都是我个人的理解，求拍砖，求指教……
