3.4介质访问控制技术 (课件）-高二《计算机网络技术基础》同步教学（中国人民大学出版社）

介质访问控制技术 2023/7/26 1 介质访问控制（Medium Access Control，MAC）技术，是解决局域网中主机共享信道产生竞争时，如何分配信道使用权的技术。 对共享信道的争用，有两类基本的解决方式，即竞争型和受控型。 所谓竞争型，即所有主机自由竞争信道的使用权，会有冲突的产生。 所谓受控型，即每个主机各自都有使用介质的时间，没有冲突的产生。 计算机局域网常用的介质访问控制技术有3种，分别是载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、令牌环访问控制法（Token Ring）和令牌总线访问控制法（Token Bus）。 无线传输 2023/7/26 2 CSMA/CD 访问控制技术主要用于总线型网络拓扑结构，是典型的竞争型访问控制技术。在总线拓扑结构中，所有主机连接在一条总线上，而总线一般是传输电信号的同轴电缆或者双绞线。电信号的特点使得网络中的主机同一时间点上至多只能有一台向总线上传送信号，否则会有冲突产生。 载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD） 2023/7/26 3 可以将CSMA/CD的工作过程形象地概括为“先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发”。 （1）先听后发：发送数据之前首先监听网络信道，如果空闲，则发送数据；如果信道忙，则继续监听，直到介质空闲，则立即发送。 （2）边听边发：假设有多个节点同时检测到信道空闲，则同时发送数据会造成冲突，所以要一边发送一边监听信道上是否有冲突发生。 （3）冲突停止：若在发送的过程中检测到有冲突发生，则立即停止发送，并发出冲突信号，通知其他主机节点冲突已经发生。 （4）延迟重发：主机接收到冲突信号后会停止发送数据，并查看是否超出了允许发生冲突的次数。如果超出，则不再请求发送数据，数据发送失败；如果没有超出，则等待一个随机时间后返回第（1）步重新争用发送权。不同主机等待的随机时间不同，且主机产生冲突次数越多，等待的时间就越长，减少了再次发生冲突的概率。 CSMA/CD的工作过程 2023/7/26 4 CSMA/CD的工作过程 2023/7/26 5 CSMA/CD的主要特点是：原理比较简单，技术上较易实现，网络中各主机处于同等地位，不需要集中控制，效率高。但这种方式不能提供优先级控制，各主机节点平等争用总线，当负载增大时，发送信息的等待时间较长。 CSMA/CD的特点 2023/7/26 6 令牌环介质访问控制方法主要在令牌环网中使用，是典型的受控型访问控制技术。在令牌环中，各主机通过环接口节点连成物理环形。令牌是一种特殊的MAC控制帧，令牌帧中有一个位标志令牌的“忙”或“闲”。当令牌环工作正常时，令牌总是沿着物理环单向逐节点传送，传送顺序与节点在环中排列的顺序相同。当某一主机节点想发送数据时必须等待，直至检测到经过该节点的令牌为止。这时该主机节点将令牌设为“忙”，此时环上不再有令牌。握有令牌的主机可以向令牌环网上发送信息，其他想要发送信息的主机节点必须等待。发送的信息将在环上环行一周，然后由发送主机将其清除。发送主机不再发送信息时，将令牌设为“闲”，并将其释放。 令牌环访问控制法（Token Ring） 2023/7/26 7 令牌环访问控制法的优点是具有极好的吞吐能力，且吞吐量随数据传输速率的增高而增加，并随介质的饱和而稳定下来，但并不下降；各主机节点不需要检测冲突，故信号电压允许较大的动态范围，连网距离较远；有一定实时性，在工业控制中得到了广泛应用。其主要缺点在于其实现的复杂性和时间开销较大。 令牌环访问控制法（Token Ring） 2023/7/26 8 令牌总线访问控制法是将令牌环访问控制技术应用到总线结构中。在采用令牌总线访问控制的局域网中，令牌用来控制主机对总线的访问权。从物理结构上看，令牌总线网是一种总线型结构，各主机节点共享总线传输信道，但从逻辑上看，它又是一种环型结构，它将总线的两端在逻辑上连接起来形成一个逻辑环。这种逻辑环通常按主机地址的递减或递增顺序排列，与工作站的物理位置并无固定关系，令牌传递由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环。 令牌总线访问控制法（Token Bus） 2023/7/26 9 以太网 2023/7/26 10 以太网不是一种具体的网络，而是一种技术规范。以太网技术规范定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。 以太网一般采用CSMA/CD技术，在互联设备之间以高于广域网数倍的速率传送信息包。 以太网由于其成本低、可靠性高、速率高、设备通用性强而成为应用最为广泛的局域网技术。 随着网络技术的发展，以太网技术经历了标准以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网等几个发展阶段。 以太网 2023/7/26 11 最初以太网的速率只有10Mbps，使用的是