MACA协议和CSMA/CA协议的区别

今天学计网802.11的时候想起了这个问题，很疑惑为什么基于MACA改进的CSMA/CA协议反而不能解决暴露站问题了。仔细翻了半小时课本，终于明白了。由于看到CSDN大部分博客讲的都是CSMA/CA和CSMA/CD的区别，也看到有人和我一样对CSMA/CA和MACA的区别感到困惑，我就简单记录一下吧。

1. 隐蔽站和暴露站。

这两个问题根源是无线局域网不适用载波监听的方式。

隐蔽站

B在C的范围内，C正在向B发送数据，A监听到信道为空，也向B发送数据，这时B接收到的数据产生了冲突。

暴露站

A和C都在B的信号范围内，B正在与A通信，C本可以向D发送数据¹ ，但监听到信道忙，所以误认为不能向D发送数据，此时信道被浪费。

2. MACA

802.11的前身。

工作过程

接收方和发送方

1. 发送方发送一个RTS帧给接收方，从而发起发送请求。RTS帧包含发送方要发送的数据帧的长度。
2. 接收方接收到RTS帧，如果判断此时信道可以传输，则向发送方发送一个CTS帧进行确认。CTS同样包含发送方要发送的数据帧的长度。
3. 接收方接收到CTS帧，开始发送数据。

其他站

• 如果接收到接收方发出的CTS帧，则表示他们离接收站点很近，需要根据后续数据帧长度保持一段时间的安静，不发送数据。

3. CSMA/CA

工作过程

接收方和发送方

1. 发送方发送一个RTS帧给接收方，从而发起发送请求。RTS帧包含整个通讯过程²需要的时间NAV，
2. 接收方接收到RTS帧，如果判断此时信道可以传输，则向发送方发送一个CTS帧进行确认。CTS同样包含发送方要发送的数据帧的长度。
3. 接收方接收到CTS帧，开始发送数据。
4. 接收方接收完数据帧后，向发送方返回一个ACK帧确认。

其他站

• 无论是接收到RTS还是CTS帧，都根据其中的NAV字段安静一段时间。

4. 区别

为什么CSMA/CA不能解决暴露站问题

• 两个协议都可以解决隐蔽站问题，解决这个问题的关键在于离接收方近的站³ 要保持安静。这个通过CTS就可以实现，只要接收到CTS的站保持安静就可以了。
• 而解决暴露站问题的关键在于，离发送方近的站点不需要保持安静，也就是说不需要对RTS做出任何反应，就像MACA所做的这样。而CSMA/CA中接收到RTS帧的站点也需要保持安静，这就导致了暴露站问题。
• 那么就到了下一个问题，为什么CSMA/CA要这样做呢，不是自讨苦吃吗。

为什么CSMA/CA中需要对RTS做出反应(安静)

• 最关键的区别在于，MACA是一个不可靠的协议，他只管发送，不管发送出去的东西有没有被正确接收。而CSMA/CA增加了一个ACK帧进行确认，时可靠的通讯协议。而在NAV这段时间里面，发送方同样有可能接受数据->ACK帧。为了保证发送方能无冲突接收到ACK，所有离发送方近的站点同样需要保持安静。所以所有站点无论是接收到RTS还是CTS都需要保持安静一段时间。这也导致CSMA/CA的效率比较低。

5. 资料来源

1. 所有图片均来自北京邮电大学王晓茹老师《计算机网络》课程的课件。

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1. B和A通信时，只占用A和B两个信道范围重叠的部分。 ↩︎

2. 从发送方发送数据帧开始，到发送方接收ACK帧。 ↩︎

3. 即接收方在自己信号范围内的站，这些站发送数据时会对接收方产生干扰。 ↩︎