先决条件 – CSMA/CD 基础知识，CSMA/CD 中的碰撞检测
退避算法是一种冲突解决机制，用于随机访问 MAC 协议 (CSMA/CD)。该算法一般用于以太网中，用于调度冲突后的重传。
如果两个站之间发生冲突，它们可以在冲突后尽快重新开始传输。这将始终导致另一次碰撞并形成导致死锁的无限碰撞循环。为了防止这种情况，使用了退避算法。
让我们考虑两个站 A 和 B 传输一些数据的场景：
碰撞后，时间被划分为离散时隙( T slot )，其长度等于 2t，其中 t 是网络中的最大传播延迟。
参与碰撞的站点从集合 K 中随机选取一个整数，即 {0, 1}。这个集合称为争用窗口。如果源因为选择了相同的整数而再次发生冲突，则争用窗口大小将增加一倍，变为 {0, 1, 2, 3}。现在，第二次碰撞中涉及的源从集合 {0, 1, 2, 3} 中随机选择一个整数，并在再次尝试之前等待该数量的时隙。在它们尝试传输之前，它们侦听信道并且仅在信道空闲时才进行传输。这会导致在争用窗口中选择最小整数的源成功传输其帧。
因此，Back-off 算法定义了参与冲突的站点的等待时间，即站点应该等待多长时间重新传输。
Waiting time = back–off time
Let n = collision number or re-transmission serial number.
Then,
Waiting time = K * Tslot
where K = [0, 2n – 1 ]
例子 –
情况1 ：
假设 2 个站点 A 和 B 同时开始传输数据(数据包 1)，那么就会发生冲突。因此，它们的数据(数据包 1)的碰撞次数 n = 1。现在，两个站都从集合 K 中随机选择一个整数，即 {0, 1}。
- 当 A 和 B 都选择 K = 0
–> A = 0 * T slot = 0 的等待时间
B = 0 * T slot = 0 的等待时间因此，两个站将同时传输，因此发生冲突。
- 当 A 选择 K = 0 且 B 选择 K = 1
–> A = 0 * T slot = 0 的等待时间
B = 1 * T slot = T slot 的等待时间因此，A 发送数据包，B 等待时间 T时隙进行发送，因此 A 获胜。
- 当 A 选择 K = 1 而 B 选择 K = 0
–> A = 1 * T slot = T slot 的等待时间
B = 0 * T slot = 0 的等待时间因此，B 发送数据包，A 等待时间 T时隙进行发送，因此 B 获胜。
- 当 A 和 B 都选择 K = 1
–> A = 1 * T slot = T slot 的等待时间
B = 1 * T slot = T slot 的等待时间因此，两者都将等待相同的时间 T时隙然后发送。因此，发生碰撞。
Probability that A wins = 1/4
Probability that B wins = 1/4
Probability of collision = 2/4
案例2：
假设 A 在案例 1 中获胜并传输了它的数据(数据包 1)。现在，一旦 B 发送了它的数据包 1，A 就发送了它的数据包 2。因此，冲突发生了。现在碰撞没有。对于 A 的数据包 2，n 变为 1，对于 B 的数据包 1，n 变为 2。
对于 A 的数据包 2，K = {0, 1}
对于 B 的数据包 1，K = {0, 1, 2, 3}
Probability that A wins = 5/8
Probability that B wins = 1/8
Probability of collision = 2/8
因此，与案例 1 相比，碰撞概率降低。
优势 –
- 碰撞概率呈指数下降。
缺点——
- 捕获效果：胜者站不断胜。
- 仅适用于 2 个工作站或主机。
GATE 练习题 –
- GATE-CS-2004 |第 90 题
- GATE-CS-2016(套装2)|第 34 题
- GATE-IT-2004 |第 85 题