【25软考网工】第四章（3）MAC层访问控制、移动Ad Hoc网络

1）CSMA/CA核心原理（公平竞争）

核心原理 : 发送数据前先检测信道是否使用 ，若信道空闲，则等待一段随机时间后，发送数据。所有终端都遵守这个规则，故这个算法对参与竞争的终端是公平的，按先来先服务的顺序获得发送机会。

2）RTS/CTS信道预约

信道预约 : 发送前先打报告，其他终端记录信道占用时间。例如，发送终端会广播消息告诉其他终端将要占用信道的时间，如两秒钟，其他终端在这段时间内不会发送数据。

3）PCF点协调功能

点协调功能 : 由AP集中轮询所有终端，将发送权限轮流交给各个终端，类似令牌。拿到令牌的终端可以发送数据，没有令牌的终端则等待。点协调功能比DCF分布式协调优先级更高，支持无竞争访问。

2. 隐藏节点问题

原因 : 无线网络终端没有线缆连接 ，可能检测不到冲突，最典型的就是隐藏节点（也叫隐蔽终端）问题。

隐藏节点问题：例如，A和C互为隐藏节点，它们检测不到彼此的无线信号，以为B是空闲的，都向B发送数据，结果发生碰撞。

暴露节点问题：STA1在向AP1发送数据，STA2认为信道忙，不能向AP2发送数据。

3. 802.11三种帧间间隔

DIFS(分布式协调IFS) : 最长的IFS，优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。

PIFS(点协调IFS): 中等长度的IFS，优先级居中，在PCF操作中使用。

SIFS(短IFS): 最短的IFS，优先级最高，用于需要立即响应的操作（确认ACK）。

4. 帧间间隔用途

CSMA/CA中 : 数据要发送，就监听信道是否空闲。如果信道空闲，等待DIFS时段后开始发送。

AP收到数据帧后: 等待SIFS再发送一个应答帧(ACK)。

SIFS用于RTS/CTS中 : 源终端先发送一个"请求发送"帧RTS，目标终端收到RTS后等待一个SIFS 时间，然后发送"允许发送"帧CTS。

RTS/CTS后： 发送数据前等待SIFS

网络分配矢量信号（NAV）：该信号的存在说明信道忙，所有终端不得争用信道。

5. 应用案例

1）例题:帧间间隔类型判断

审题过程: 根据题干描述，判断帧间间隔IFS1的类型以及IFS1、IFS2、IFS3和IFS4中最长的是哪一个。
解题思路: 根据前面的内容，确认之前肯定有一个最短的SIFS，发了RTS/CTS之后，在发数据之前这个也是最短的SIFS。RTS是预约，给你确认这个也是最短的SIFS。等待DIFS后发送RTS信道预约，图中IFS1对应DIFS，时间最长。
答案: IFS1类型为DIFS，最长的是IFS1。

2）例题:优先级最低业务区分

审题过程: 判断802.11中采用优先级来进行不同业务的区分，优先级最低的是哪一个。
解题思路: 根据前面讲的内容，DIFS(分布式协调IFS)是最长的IFS，优先级最低。
答案: 优先级最低的是分布式协调功能竞争访问。

3）例题:竞争性访问控制协议

审题过程: 判断IEEE 802.11 MAC子层定义的竞争性访问控制协议是哪一个，以及不采用与IEEE802.3相同协议的原因。
解题思路: 802.11中采用的是CSMA/CA，不采用与IEEE802.3相同协议的原因是为了解决隐蔽终端问题。
答案:
- A:竞争性访问控制协议是CSMA/CA
- D:原因是为了解决隐蔽终端问题。

6.知识小结

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| 知识点 | 核心内容 | 考试重点/易混淆点 | 难度系数 |
| 802.11 MAC访问控制机制 | 三种机制： 1. CSMA/CA（竞争访问） 2. RTS/CTS（信道预约） 3. PCF（无竞争访问，令牌轮询） | CSMA/CA：先检测信道，空闲后随机等待发送 RTS/CTS：预约机制（RTS请求，CTS确认） PCF：AP集中分配发送权限 | ⭐⭐⭐ |
| 隐藏节点问题 | A和C彼此不可见，同时向B发送数据导致冲突 | 核心原因：终端不在彼此覆盖范围内<br>对比：暴露节点问题（终端因感知信道繁忙而误判） | ⭐⭐⭐⭐ |
| 802.11帧间间隔（IFS） | 三种类型： 1. DIFS（最长，优先级最低，竞争访问） 2. PIFS（中等，PCF操作） 3. SIFS（最短，优先级最高，确认/响应） | SIFS用于：ACK确认、RTS/CTS交互 DIFS用于CSMA/CA发送前的等待易混淆：不同场景的IFS类型选择 | ⭐⭐⭐⭐ |
| NAV（网络分配矢量） | 信道占用时间声明，期间其他终端禁止争用 | 关联机制：RTS/CTS中声明NAV时长 | ⭐⭐ |
| CSMA/CA vs CSMA/CD | 无线网络用CA（冲突避免），有限网络用CD（冲突检测） | 根本原因：无线无法可靠检测冲突（如隐藏终端） | ⭐⭐⭐ |

二、移动Ad Hoc网络

1. AD Hoc网络

网络组成 : 由无线移动节点组成的对等网，不需要AP/基站等网络基础设施

节点特性 : 每个节点既是主机又是路由节点，属于MANET(Mobile Ad Hoc Network 移动AD Hoc网络)网络

词源解释: "Ad Hoc"来自拉丁语，意为"即兴、临时"，体现其临时组网特性

典型场景: 多个终端节点直接组成网络，无需AP或基站等基础设施支持

2. MANET网络特点

动态拓扑 : 网络拓扑结构动态变化，无法使用传统路由协议（如RIP、OSPF、BGP）

信道限制 : 无线信道带宽较小，信号衰落和噪声干扰影响显著

能源约束 : 无线终端电池能量有限，室外自主网通常只能维持1-2天

安全隐患 : 易受网络窃听、欺骗、拒绝服务等恶意攻击的威胁，安全性弱于有线网络

应用建议: 关键应用（如直播）建议使用有线连接，因其更稳定且带宽更大

3. MANET路由协议

路由策略分类:

表驱动的路由协议

源路由协议

网络结构分类:

扁平的路由协议（最常用，表驱动的路由协议、源路由协议属于此类）

分层路由协议

基于地理信息(GIS)的路由协议

协议特性:

目的排序的距离矢量DSDV协议：扁平式，改进自Bellman-Ford算法的距离矢量协议，通过序列号机制解决路由环路

按需分配的距离矢量AODV协议：扁平式，反应式路由策略，是距离矢量协议，适用于组播网络

协议选择原因: 主要采用距离矢量协议而非链路状态协议（如OSPF），因其更省电省资源

4. 应用案例

1）例题:MANET与固定局域网区别

23题关键:

选项D正确：传统路由协议不适合无线终端间通信
排除法：A项无线不安全；B项需要特殊路由协议；C项无线带宽更小

24题关键:

选项A隐蔽终端现象：当两个发送节点互不可见但都能到达接收节点时产生
图示中A、C互为隐蔽终端，导致B无法正常接收

2）例题:Ad Hoc网络特点

62题考点:

正确选项B：每个节点既是主机又是路由器
典型错误：A项混淆主机/交换机角色；C项否定对等网特性

63题考点:

正确选项D.DSDV协议本质：距离矢量路由协议（D项正确）
排除依据：链路状态协议耗电大不适用（C项错误）

3）例题:Ad Hoc模式组网路由协议

解题要点:

不包括选项C：域间路由协议（如BGP）不适用于Ad Hoc网络
正确协议类型：基于位置(A)、分层(B)、平面(D)路由协议均可采用

背景知识:

平面路由协议在Ad Hoc网络中使用最广泛
域间路由协议主要用于EGP场景（如自治系统间通信）

5.知识小结

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| 知识点 | 核心内容 | 考试重点/易混淆点 | 难度系数 |
| 移动AD Hoc网络定义 | 由无线移动节点组成的对等网，无需AP/基站，节点兼具主机和路由功能 | 区分与传统局域网（如固定拓扑、需基础设施） | ⭐⭐ |
| AD Hoc网络特点 | 1. 动态拓扑（需专用路由协议） 2. 无线带宽小、干扰大 3. 终端电池有限 4. 安全性弱（易窃听/攻击） | 对比有线网络稳定性与安全性 | ⭐⭐⭐ |
| 路由协议分类 | 1. 策略分类：表驱动（如DSDV） vs 源驱动 2. 结构分类：扁平（平面）、分层、基于GIS | 扁平协议（如AODV）最常用 | ⭐⭐⭐⭐ |
| 路由协议选择原因 | 优先距离矢量（如DSDV/AODV），非链路状态（OSPF类）原因：省电、低计算开销 | 链路状态协议为何不适用？ | ⭐⭐⭐ |
| 隐藏节点问题 | 终端因信号范围限制互为隐蔽终端（如图中A与C） | 需结合图示理解 | ⭐⭐ |
| 典型考题解析 | 1. 最大区别：需新型路由协议（排除传统协议如RIP/OSPF） 2. 隐蔽终端识别 3. 协议类型判断（如DSDV为距离矢量） | 高频选项：D（区别）、A（隐蔽终端）、B/D（协议类型） | ⭐⭐⭐⭐ |
| 易错点 | 1. 误认为无线带宽更大 2. 混淆路由协议分类标准（策略 vs 结构） 3. 忽略省电设计原则 | 注意"域间路由协议"（如BGP）不适用 | ⭐⭐⭐⭐ |