介质访问控制方式思维导图

四季豆

2023-04-29

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介质访问控制方式

专业知识

计算机网络

介质访问控制方式

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思维导图大纲

概述

介质访问控制方法就是传输介质的访问方法，也可称为网络的控制方法，是指网络中各节点之间的信息传输的控制方法。

按控制方式分类

集中式控制

网络中有一个单独的集中控制器或有一个控制整个网络的节点，由它控制各个节点的通信

分布式控制

网络在没有专门的集中控制器，也没有控制整个网络的点，网络中的所有节点都处于平等地位。各节点之间的通信是由各节点自身控制的。

分类

令牌环

令牌总线

带有冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD)

按占用传输介质的机会分类

确定性访问控制方法

随机访问控制方法

CSMA/CD

简介

CSMA/CD即载波监听多路访问/冲突检测。它是网络中各节点在竞争基础上访问传输介质的随机方法，是一种分布控制方法。控制原则是各节点抢占传输介质，即彼此之间采用竞争方法取得发送消息的权利。

载波监听意味着站点能够监测到链路是忙还是空闲。多路访问即多个站点通过一个共享媒体来发送和接收帧。冲突检测是指站点在传输帧的同时监听链路，从而能够监测到站点所传输的帧与别的站点传输的帧之间发生冲突的情形。

工作原理

监听总线

在总线型局域网中，连接到总线上的各个节点的地位是平等的，整个网络系统中没有集中控制器，各个节点必须自行控制

每个节点都必须设立一个“监听器”来监听总线，也就是测试总线上是否正在传输信息(也称为载波识别)。如果总线上正在传送信息，则各节点不能强占总线，以免破坏信息传输；如果测得总线是空闲的，则说明没有信息在传输，稍等一个时间片后，该节点就可以抢占总线，发送信息。

碰撞检测

为了解决网络上出现的碰撞现象，各节点都要设立一个碰撞检测器，以便边发边听。发送信息的节点，一边发送，一边通过检测器监听总线上的传输信息，由碰撞检测器判别从总线上听到的信息是否与本节点发出的信息一致。如果一致，则表明本次抢占总线成功，节点可以继续把要发送的信息发送完；如果不一致，则说明有碰撞，本次抢占总线不成功，要停止发送。

各结点检测到碰撞后，要停止发送，并且各结点均要延迟一个间隔时间，再去抢占总线。为了尽可能地减少碰撞，各站延迟的间隔时间都用随机数控制，只要随机数不同，各节点延迟的时间就不相同，延迟时间最小的那个节点先抢占总线，并再次发送信息。其他结点按监听原则监听总线，若发现总线已被占用，则只好等总线再次空闲之后再去抢占。如果又发生碰撞，则照此办法重复处理，总有一次会发送成功。

CSMA/CD的工作过程

先听后发，边发边听，冲突时退避，随机延时后重发

介质访问控制的令牌方式

CSMA的访问产生冲突的原因是由于各节点发起通信时随机的。为了解决冲突，可对通信发起采取某种方式进行控制。令牌访问就是其中的一种。这种方法按一定顺序在各站点间传递令牌，得到令牌的节点才有发起通信的权利，从而避免了几个节点同时发起通信而产生的冲突。令牌访问访问原理可用于环形网，构成令牌环形网络；也可用于总线网，构成令牌总线网络。

分类

令牌环局域网

令牌环是环形局域网采用的一种访问控制方式。令牌在网络环路上不断地传送，只有拥有此令牌的站点，才有权向环路上发送报文，而其他站点仅允许接收报文。一个节点发送完毕后，便将令牌交给网上的下一个站点，下一个站点如果没有报文发送，便立即把令牌顺次传给他的下一个站点。因此表示发送权的令牌在环形信道上不断循环。环路上每个节点都可获得发送报文的机会，而任何时刻只会一个节点利用环路传送报文，因而在环路上保证不会发生访问冲突。

采用令牌环方式的局域网，网上每一个站点都知道信息的来去动向，保证了通信传输的正确性。由于能限制各节点的令牌持有时间，所以适合于实时系统的使用，令牌环方式对轻、重负载不敏感，但单环环路出故障将使整个环路通信瘫痪，因而可靠性比较差。

令牌环网是一种共享媒体的多点介质访问式网络。通过令牌对网络各个站点的介质访问进行控制，因而不会产生任何冲突。令牌环网非常适合在重载下高效工作，因为在环网中每个站依次截获令牌发送数据，整个环网不会出现碰撞而降低效率，而且环网为固定路径传输，无须路由选择。

令牌总线局域网

令牌总线方式采用总线拓扑，网上各节点按预定顺序形成一个逻辑环。每个节点在逻辑环中均有一个指定的逻辑位置，末站的后站就是首站，即首尾相连。总线上各站的物理位置跟逻辑位置无关。

令牌总线的介质访问控制要在物理总线上建立

功能

(1)令牌传递算法

逻辑环按站点地址次序组成。刚发完帧的站点将令牌传给后继站。后继站应立即发送数据或令牌帧，原先释放令牌的站点监听到总线上的信号，便可以确认后继站获得了令牌。

(2)逻辑环的初始化

网络刚开始启动时，或由于某种原因，在运行中所有站点活动的时间如果超过规定的时间，需要进行逻辑环的初始化。初始化过程是一个争用的过程，争用的结果只有一个站点能获得令牌，其他站点采用站插入算法插入。

(3)站点插入算法

在逻辑环上应周期性地使新站点有机会插入环中。当同时有几个站点要插入时，可以采用带有影响窗口的争用处理算法。