本文介绍 CSMA/CA和RTS/CTS 握手机制
CSMA/CA (载波监听多路访问/冲突避免) 是 Wi-Fi 网络中最底层的"交通规则"。
如果说光纤通信是"专线专用的铁路"，那么 Wi-Fi 就是"没有红绿灯的环岛"。CSMA/CA 就是为了保证大家在乱糟糟的空气中不撞车而设计的一套礼貌原则。
它的核心逻辑可以概括为四个字："先听后说"。
一、 名字拆解
CS (Carrier Sense 载波监听)：
- 意思就是**"听"**。在想说话之前，先竖起耳朵听听空气里有没有电波的声音。
MA (Multiple Access 多路访问)：
- 意思就是**"很多人"**。很多人共用这一个信道。
CA (Collision Avoidance 冲突避免)：
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意思就是**"尽量不撞"**。
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对比： 有线以太网用的是 CSMA/CD (冲突检测)。以太网是"边说边听，撞了就停"；Wi-Fi 是"因为我说话时听不见别人，所以我必须确保万无一失再开口"。
二、 CSMA/CA 的工作流程（礼貌的绅士）
假设你的手机（A）想给路由器发一张照片：
第一步：监听 (Listen)
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A 监测信道。
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如果有人在发数据（信道忙），A 就闭嘴，继续监听。
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如果信道空闲了，A 也不能马上发（怕别人也刚等到空闲，大家一起冲出去会撞）。
第二步：等待 (DIFS & Backoff)
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DIFS (固定等待时间)： 这是一个必须等待的"冷静期"。
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随机退避 (Random Backoff)： 这是 Wi-Fi 的精髓。
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A 会在心里随机选一个数字（比如 5）。
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B 也想发，随机选了个数字（比如 8）。
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大家开始倒数：信道每空闲一个时隙，数字减 1。
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A 数到 0 了（比 B 快），A 抢到了信道！
第三步：发送 (Transmit)
- A 开始发送数据帧。
第四步：确认 (ACK)
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路由器收到数据后，必须回一个 ACK (确认帧) 给 A。
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A 收到 ACK →→ 发送成功。
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A 没收到 ACK →→ 判定刚才肯定撞车了，数据丢了。A 会把刚才的随机范围扩大（比如从 0-15 变成 0-31），重新排队重发。
三、 它的局限性：隐藏节点问题
CSMA/CA 虽然很礼貌，但有个死穴。
场景： 路由器在中间，你（A）在左边，老王（B）在右边。A 和 B 离得太远，互相听不见。
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A 听了一下（CSMA），没听见 B 说话，于是 A 开始发数据给路由。
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同时，B 听了一下，没听见 A 说话，B 也开始发数据给路由。
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结果： 路由器同时收到了 A 和 B 的信号，信号在路由器那里撞车了，全废了。
这就是隐藏节点问题。为了解决这个，Wi-Fi 引入了 RTS/CTS (请求发送/清除发送) 机制：
RTS/CTS 的工作流程（预约机制）
为了防止这种"虽然听不见对方，但还是撞车"的惨剧，Wi-Fi 引入了一个中间人协调机制。
第一步：A 发起请求 (RTS)
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A 给路由器发一个很短的 RTS (Request To Send) 帧。
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意思： "老大，我要发一个大文件，大约占用 5 毫秒，请批准！"
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此时，老王听不见这个 RTS。
第二步：路由器全场广播 (CTS)
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路由器收到请求，如果信道空闲，它会立刻广播一个 CTS (Clear To Send) 帧。
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意思： "收到了！批准 A 发送！其他人（包括老王）全部闭嘴 5 毫秒！"
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关键点：虽然老王听不见 A，但他一定能听见路由器。
第三步：老王闭嘴 (NAV 设置)
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老王听到了路由器的 CTS，虽然不是发给他的，但他解析出了"闭嘴 5 毫秒"的指令。
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于是老王启动 NAV (网络分配矢量) 计时器，把自己锁住，暂停发送。
第四步：A 发送数据
- A 收到 CTS 后，开始放心地发送真正的长数据包，不用担心有人插嘴了。
RTS/CTS 的代价与阈值
既然这个机制这么好，为什么不默认开启？ 因为太啰嗦了。
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代价： 本来直接发数据就行，现在非要先发一个 RTS，再等一个 CTS，这增加了额外的开销 (Overhead) 和时延。如果是发微信这种小包，握手的时间比发数据的时间还长，得不偿失。
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RTS 阈值 (Threshold)：
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因此，路由器里通常有一个设置叫 RTS Threshold（默认通常是 2347 字节）。
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小于阈值的小包： 直接发，不握手（赌一把，撞了重发）。
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大于阈值的大包： 必须握手（因为大包一旦撞了，重发成本太高，不如先花点时间预约）。
总结
CSMA/CA 是一套**"牺牲效率换取公平和稳定"**的机制。 因为它太谨慎了（又要听，又要等随机数，还要等 ACK），所以 Wi-Fi 的实际吞吐量往往只有理论速率的 50%~60%（被称为"半双工效率损耗"）。
RTS/CTS 就像是举手发言制度。在人少的时候（无隐藏节点），直接说话效率最高；但在人多且互相看不见的时候，必须先举手，老师点名允许后才能说，否则课堂就乱套了。