IEEE 802.15.4 介质访问控制层(MAC)

计算机网络原理 网络介质访问控制方法

计算机网络原理网络介质访问控制方法 在计算机网络里，访问资源意味着使用资源。访问资源的方法在将数据发送到网络过程中的作用主要说明3种访问资源的方法：载波侦听多路访问方法、令牌传递和按优先权满足要求。 定义计算机如何把数据发送到网络电缆上以及如何从电缆上获取数据的一套规则叫做访问方法。一旦数据开始在网络上传送，访问方法就可以帮助调整网络上的数据流量。例如，网络从某种程度来讲与铁路线路有些相似。有几辆火车必须遵守一个规程，这个规程规定了火车应该如何以及什么时候加入到车流中。如果没有这个规程，加入到车流的火车就会和已经在线路上的火车碰撞。 但是，铁路系统和计算机网络系统之间有着重要区别。在计算机网络上，所有的通信量看起来都是连续的没有中断。事实上，这是外表上的连续只是一种假象。实际上，计算机以很短的时间访问网络。计算机网络通信量的高速传输也产生了更多的不同之处。 多台计算机必须共享对连接它们的电缆的访问。但是，如果两台计算机同时把数据发送到电缆上，一台计算机发送的数据包就会和另一台计算机发送的数据包发生冲突，导至两个数据包全部被破坏。图8-5给出了两台计算机同时试图访问网络时的情形。 图8-5 如果两台计算机同时把数据发送到电缆上就会发生冲突 如果数据通过网络从一个用户发送到另一个用户，或者从服务器上访问数据，就需要使用某种方法使该数据不与其他的数据冲突。而且，接收数据的计算机必须具有某种保障机制来使数据在传送中不会受到数据冲突的破坏。 不同的访问方法在处理数据上的方式上应一致。如果不同的计算机使用不同的访问方法，那么某些访问方法会独占电缆，所以会导致网络瘫痪。 访问方法要避免计算机同时访问电缆。通过保证某一时刻只有一台计算机可以向网络发送数据，访问方法能够保证网络数据的发送和接收是有序过程。用来防止连续使用网络介质的3种访问方法： ●载波侦听多路访问方法 ●令牌传递方法允许只有一台计算机可以发送数据 ●按优先权满足请求方法 1．带有冲突检测的载波侦听多路存取访问方法 使用带有冲突检测的载波侦听多路存取方法，网络上的每台计算机均检测网络的通信量。图8-6给出了计算机何时可以发送数据，何时不可以发送数据的情形。

第5章介质访问控制子层

第5章介质访问控制子层 5.4 综合习题 1 Ethernet局域网有时被认为不适合实时计算，因为在最坏情况下帧的发送等待延迟时间无上限。假设令牌环网中站点的数目是固定且已知的，在什么条件下，令牌球网中也会出现上述情况？在什么条件下，令牌环网有一个已知的最坏情况？ 2 假设有两个网桥各连接一对令牌总线局域网（802.4标准），第一个网桥必须每秒转发1000帧，每个帧长度为512字节。第二个网桥必须每秒转发200帧，每个帧长度为4096字节。试问哪个网桥需要更快的处理器？ 3 假设有10000个航空订票站竞争使用一条时隙ALOHA信道，每个站平均每小时发出18个请求，每个时隙为125 s。则信道的负载大约是多少？ 4 对于数据传输速率为4Mb/s的令牌环网，假设令牌持有时间为10ms，那么可在环上发送的最大的帧长度为多少？ 5 局域网争用信道方案的一个缺点是由于多个站点试图同时访问信道而造成的信道带宽浪费。假设将访问时间分割成离散的时隙，每个时隙中有n个站点以概率p试图发送数据帧。求由于多个站点试图同时发送而被浪费的时隙的比例。 6 现欲构建一个数据传输速率为1Gb/s的千兆Ethernet，假设电缆长度为1km，其中无中继器，信号在电缆中传播的速度为200000km/s。则帧的最小长度是多少？ 7 已知一个大的FDDI环共有100个站点，令牌绕环运行一周的传播时延为40ms，令牌持有时间为10ms。则该FDDI环可取得的最大效率是多少？ 8 已知一10Mb/s网络的平均分组长度为512字节，峰值呑吐率（peak throughout）为每秒9000个分组。试计算该网络的有效呑吐率（goodput）。（提示：有效呑吐率即峰值呑吐率占信道传输容量的比例）。 9 假定在一个采用CSMA/CD介质访问控制方法的Ethernet和一个令牌局域网都有很重的通信量，哪个网络上的结点可能需要等待更长的时间来发送一个帧？为什么？ 10 假设一个具有1024×768像素的图像，每个像素由3个字节表示。如果该图像文件不采用压缩形式，试问通过56kb/s的调制解调器传送需要多长时间？通过1Mb/s的电缆调制器呢？通过10Mb/s的Ethernet呢？通过100Mb/s的Ethernet呢？ 11 假设有100个站点、数据传输速率为10Mb/s的令牌总线局域网，令牌长度为12个字节。当只有一个站点请求发送数据帧时，求该站点发送数据的最长等待时间为多少？（忽略站点处理令牌的时间和信号传播延迟时间）

几种总线通信介质访问控制方式

几种总线通信介质访问控制方式 1、前言现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的 底层控制网络。现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控 制系统。自80 年代以来，有几种现场总线技术已逐渐形成，在一些特定的应 用领域显示了各自的优势。对用户而言，如何选择适合自己需要的现场总线，来满足工业控制中的实时要求。这需要了解每种现场总线的特点，尤其 是数据链路层的通信介质访问控制方式。按照对时间确定性的支持，现场总线通信介质访问控制方式主要分为两大类：一类采用事件触发方式，它不直接 支持时间确定性，多数采用随机载波监听方式(CSMA)，具有代表性的有CAN 和LON 等；另一类采用时间触发方式，它直接支持时间确定性，通常采用令牌方式，它又可以进一步分为：(1)集中式令牌，具有代表性的有WorldFIP 和FF 等；(2)分布式令牌，具有代表性的有PROFFBUS 等；(3)虚拟令牌，具 有代表性的有P-NET 等。为此，本文针对目前比较流行的，且通信介质访问控制方式具有代表性的4 种现场总线——LON、CAN、PBOFIBUS 和FF 进行简单的介绍，特别是对其通信介质访问控制方式进行了较详细的描述。 2、LON(LocalE Operation Networks) 美国Echelon 公司于1991 年推出的局部操作网络，在组建分布式监控网络方面具有优越性。LON 技术适合于低层次工业网络，在住宅、楼宇管理、暖通、水处理、食品加工、机器控制与监视等领域被广泛接受。LONWORKS 采用的LonTalk 通信协议遵循ISO／OSI 的全部7 层模型。LonTalk 协议被封装在称之为Neuron 神经芯片中得以实现。Neuron 神经芯片是IONWORKS 的核心，内含3 个8 位CPC，分别为介质访问控制处理器，网络处理器和应用处理器。

计算机网络 IEEE802.11介质访问控制

计算机网络IEEE802.11介质访问控制 通过对前面章节的学习，我们已经知道IEEE 802.3标准的以太网采用CSMA/CD的访问控制方法。在这种戒指访问控制方式下，准备传输数据的设备首先检测载波信道，如果在同一时间内没有侦听到载波，那么这个设备就可以发送数据。如果两个设备同时传送数据，就会发生冲突碰撞，并被所有冲突设备检测到，这种冲突便延缓了数据的重传，使得它们在间隔一段时间后才发送数据。 由于在无线网络传输中侦听载波及冲突检测都是不可靠的，而且侦听载波也是相当困难的。另外，在通常情况下，无线电波经由天线发送出去时，是无法监视的，因此冲突检测实际上是做不到的。而在IEEE 802.11x系列标准中的IEEE 802.11b标准定义的无线局域网中，使用的介质访问控制方式为载波监听多路访问/冲突避免（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance，CSMA/CA）。 在IEEE802.11介质访问控制中，将冲突检测（Collision Detection）变成了冲突避免（Collision Avoidance），其侦听载波技术由两种方式来实现，一种是实际的去侦听是否有电波在传送，然后加上优先权控制；另一种是虚拟的侦听载波，并告知其等待多久时间后可以传送数据，通过这样的方法来防止冲突发生。具体的来讲，它定义了一个帧间隔（Inter Frame Spacing，IFS）时间和后退计数器。其中，后者的初始值是由随机数生成器随机设置的，递减计数一直到归零为止。其工作过程如下： ●如果一个工作站需要发送数据并且监听到信道忙，则产生一个随机数设置自己的后 退计数器并坚持监听。 ●当监听到信道空闲后等待一个IFS时间，并开始计数。最先完成技术的工作站开始 发送数据。 ●其它工作站监听到有新的工作站开始发送数据后暂停计数，在新的工作站发送完成 后在等待一个IFS时间继续计数，直到计数完成后开始发送数据。 由于在两次IFS之间的时间间隔是各个工作站竞争发送的时间，它对于参与竞争的工作站是公平的，基本上是按照先来先服务的顺序来获得发送数据的机会。 在CSMA/CA中，通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，以保证某一时刻只有一个站点在发送数据，它实现了网络系统的集中控制。由于传输介质的不同，CSMA/CD 与CSMA/CA的检测方式也不同。CSMA/CD是通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随之发生变化；而在CSMA/CA中是采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测3中检测信道空闲的方式。

我所认识的介质访问控制方法

我所认识的介质访问控制方法 介质访问控制(medium access control)简称MAC，是用于解决当局域网中共用信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权问题。 数据链路层，位于IOS参考模型的第二层，是在物理层提供的服务的基础之上，向网络层提供服务。其中，数据链路层最基本的服务就是将源机网络层获取的数据可靠地传输到位于相邻节点的目标机网络层中去。其主要功能有：其一是如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位；其二是如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使与接收方相匹配；其三是在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。而介质访问控制MAC就是局域网的数据链路层的一个子层，位于链路层的下层。 局域网中目前广泛采用的两种介质访问控制方法，用于不同的拓扑结构，分别是：争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式；确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token（令牌）方式。接下来就介绍这两种介质访问控制协议。 1、CSMA/CD CSMA/CD ( Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect ) 即载波监听多路访问/冲突检测机制，是争用型介质访问控制协议。最早的CSMA方法起源于美国夏威夷大学的ALOHA广播分组网络，1980年美国DEC、Intel和Xerox公司联合宣布以太网采用CSMA技术。 在CSMA中，由于信道传播随机时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在传送数据时仍可能会发生碰撞冲突。因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。因此，在CSMA访问协议的基础上添加了预先碰撞检测功能，形成了现在应用广泛的CSMA/CD。 CSMA/CD这种访问适用于总线型和树形拓扑结构，主要目的是提供寻址和媒体存取的控制方式，使得不同设备或网络上的节点可以在多点的网络上通信而不相互冲突。其工作原理是如下： A.发送数据前，先侦听信道是否空闲。

CSMA CD介质访问控制协议

CSMA CD介质访问控制协议 CSMA/CD介质访问控制协议 MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm CSMA/CD的MAC帧由8个字段组成:前导码;帧起始定界符SFD;帧的源和目的地址DA、SA;表示信息字段长度的字段;逻辑连接控制帧LLC;填充的字段PAD;帧检验序列字段FCS。 前导码:包含7个字节，每个字节为10101010，它用于使PLS电路和收到的帧定时达到稳态同步。 帧起始定界符:字段是10101011序列，它紧跟在前导码后，表示一幅帧的开始。帧检验序列:发送和接收算法两者都使用循环冗余检验(CRC)来产生FCS字段的CRC值。 IEEE802.3标准提供了介质访问控制子层的功能说明，有两个主要的功能:数据封装(发送和接收)，完成成帧(帧定界、帧同步)、编址(源和目的地址处理)、差错检测(物理介质传输差错的检测);介质访问管理，完成介质分配避免冲突和解决争用处理冲突。

MAC(medium aess control)属于LLC(Logical Link Control)下的一个子层。局域网中目前广泛采用的.两种介质访问控制方法，分别是： 1 争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。 2 确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌)方式 在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可能会发生冲突，因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。 尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。 一种CSMA的改进方案是使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。 如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。如果发生冲

介质控制访问方法

介质访问控制(medium access control)简称MAC。是解决当局域网中共用信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权问题。 它定义了数据帧怎样在介质上进行传输。在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是"先来先服务"的。物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑(信号通过物理拓扑的路径)也在此处被定义。线路控制、出错通知(不纠正)、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现。 局域网的数据链路层分为逻辑链路层LLC和介质访问控制MAC两个子层。 逻辑链路控制(Logical Link Control或简称LLC)是局域网中数据链路层的上层部分，IEEE 802.2中定义了逻辑链路控制协议。用户的数据链路服务通过LLC子层为网络层提供统一的接口。在LLC子层下面是MAC子层。 MAC(medium access control)属于LLC(Logical Link Control)下的一个子层。局域网中目前广泛采用的两种介质访问控制方法，分别是: 1 争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。 2 确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌)方式 CSMA/CD工作原理 在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可能会发生冲突，因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。 一种CSMA的改进方案是使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。一旦检测到冲突，发送站点就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上通信的对方站点，快速地终止被破坏的帧，可以节省时间和带宽。这种方案就是本节要介绍的CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波侦听多路访问/冲突检测协议)，已广泛应用于局域网中。 所谓载波侦听(Carrier Sense)，意思是网络上各个工作站在发送数据前都要确认总线上有没有数据传输。若有数据传输(称总线为忙)，则不发送数据;若无数据传输(称总线为空)，立即发送准备好的数据。 所谓多路访问(Multiple Access)，意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。 所谓冲突(Collision)，意思是若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，这样哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称为数据冲突，又称为碰撞。 为了减少冲突发生后的影响，工作站在发送数据过程中还要不停地检测自己发送的数据，看有没有在传输过程中与其他工作站的数据发生冲突，这就是冲突检测(Collision Detected)。1.CSMA/CD冲突检测原理 CSMA/CD是标准以太网、快速以太网和千兆以太网中统一采用的介质争用处理协议(但在万兆以太网中，由于采用的是全双工通信，所以不再采用这一协议)。之所以称之为"载波侦听"("载波"就是承载信号的电磁波)，而不是称之为"介质侦听"，那是因为如果介质上正在有载波存在，则证明介质处于忙的状态(因为信号或者数据不是直接传输的，而是通过电磁载波进行的);如果没有载波存在，则介质是空闲状态。也就是通过载波的检测，可以得知介质的状态，而不能直接来侦听介质本身得出其空闲状态。

介质访问控制协议

介质访问控制协议的比较 介质访问控制分为以下两种：争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如时隙ALOHA方式、纯ALOHA方式和CSMA/CD方式；确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如令牌环方式和令牌总线方式。下面对这几种介质访问控制协议进行简单介绍和比较。 1.纯ALOHA协议 纯ALOHA协议的工作原理是：站点只要产生帧，就立即发送到信道上。在规定的时间内如果收到应答，表示数据发送成功，否则就要等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 纯ALOHA的优点：简单易行，不需要同步。 纯ALOHA的缺点：冲突概率大，极容易冲突。 2.时隙ALOHA协议 时间被划分为相同大小的时隙，一个时隙等于传送一帧的时间，节点只能在一个时隙的开始才能传送，如果一个时隙有多个节点同时传送，所有节点都能检测到冲突。当节点要发送新帧，它等到下一时隙开始时传送。如果没有冲突，节点可以在下一时隙发送新帧；如果有冲突，节点在随后的时隙以概率p重传该帧，直到成功为止。

时隙ALOHA的优点： 1）单个活跃节点可以持续以满速率传送帧 2）具有高分散性，只需节点的时隙同步 3）实现简单 时隙ALOHA的缺点： 1）冲突，浪费时隙 2）空闲时隙 3.载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)控制协议 所谓载波侦听，即总线上各个结点在发送数据前都要检测总线上是否有别的结点发送数据。如果发现总线是空闲的，则立即发送已准备好的数据；如果监听到总线忙，这时结点要持续检测或等待一个随机时间，再重新监听总线，直到总线空闲再发送数据。所谓多路访问，即总线上所有结点收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。所谓冲突检测，即两个或两个以上结点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就会发送碰撞，产生冲突，从而导致两个正在传输的数据都被破坏。为确保数据的正确传输，因此每个结点在发送数据时要边发送边检测冲突。 CSMA/CD的优点： 1)算法简单，易于实现。 2)设备量少，价格低廉，安装使用方便，便于扩充。 3)某个站点失效不会影响到其他站点。

以太网及介质访问控制方法

5-3 以太网及介质访问控制方法 1、CSNM/CD媒体访问控制方法 所谓媒体访问控制，就是控制网上各工作站在什么情况下才可以发送数据，在发送数据过程中，如何发现问题及出现问题后如何处理等管理方法。 CSMA/CD是英文carrier sense multiple access/collision detected 的缩写，可把它翻成“载波侦察听多路访问/ 冲突检测”，或“带有冲突检测的载波侦听多路访问”。所谓载波侦听（carrier sense），意思是网络上各个工作站在发送数据前都要总线上有没有数据传输。若干数据传输（称总线为忙），则不发送数据；若无数据传输（称总线为空），立即发送准备好的数据。所谓多路访问（multiple access)意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。所谓冲突（collision），意思是，若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，哪个工作站都同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称数据冲突又称碰撞。为了减少冲突发生后又的影响。工作站在发送数据过程中还要不停地检测自己发送的数据，有没有在传输过程中与其它工作站的数据发生冲突，这就是冲突检测（collision detected）。 CSNM/CD媒体访问控制方法的工作原理，可以概括如下： 先听后说，边听边说； 一旦冲突，立即停说；

等待时机，然后再说； 听，即监听、检测之意；说，即发送数据之意。 上面几句话在发送数据前，先监听总线是否空闲。若总线忙，则不发送。若总线空闲，则把准备好的数据发送到总线上。在发送数据的过程中，工作站边发送检测总线，是否自己发送的数据有冲突。若无冲突则继续发送直到发完全部数据；若有冲突，则立即停止发送数据，但是要发送一个加强冲突的JAM信号，以便使网络上所有工作站都知道网上发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再重新发送未发完的数据。 介质访问控制(MAC)在OSI网络模型中是一个数据链路层的下层，它决定谁被在任何时间允许访问物理介质。它作为在逻辑链路子层和网络物理层之间的一个接口。这个介质访问控制子层最初与访问物理传输介质（例如那个站点附到线上或频率范围有权利进行传输）或低水平介质共享协议例如CSMA/CD控制有关。 MAC为在因特网协议(IP)网络上的计算机提供独特的鉴定和访问控制。MAC分配一个独特的编码到每个IP网络适配器叫做MAC地址。 2、典型的以太网 以太网的分类和发展 一、标准以太网 开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是CSMA／CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，这种早期的

计算机网络第五章习题(介质访问控制子层)

第五章习题（介质访问控制子层） 一．名词解释 1. ______ Ethernet 2. ______ token bus 3. ______ token ring 4. ______ server 5. ______ Gigabit Ethernet 6. ______ switched 7. ______ FDDI 8. ______ virtual network 9. ______ optical channel 10. ______ fast Ethernet A. 符合802.5标准，MAC层采用令牌控制方法的环形局域网。 B. 符合802.3标准，MAC层采用CSMA/CD方法的局域网。 C. MAC层采用CSMA/CD方法，物理层采用100 BASE标准的局域网。 D. 通过交换机多端口之间的并发连接实现多节点间数据并发传输的局域网。 E. MAC层采用CSMA/CD方法，物理层采用1000 BASE标准的局域网。 F. 符合802.4标准，MAC层采用令牌控制方法的总线型局域网。 G. 早期的城域网主干网主要的选择方案，它采用了光纤作为传输介质和双环拓扑结构，可以用于100km范围内的局域网互连。 H. 建立在交换技术基础上，能够将网络上的节点按需要来划分成若干个"逻辑工作组"的网络。 I. 处理各个工作站提出的文件服务、打印服务、WWW服务、电子邮件服务和FTP服务等请求的计算机系统。 J. 基于交换网络与光纤的高效的传输系统，每条链路的容量是200Mb/s~6.4GMb/s，一半用于支持从小型系统到超级计算机集群的各种应用的网络系统。 二．单项选择 1．决定局域网域城域网特征的要素是_______ 。 Ⅰ. 传输速率Ⅱ. 网络拓扑Ⅲ. 传输介质Ⅳ. 介质访问控制方法 A. Ⅰ、Ⅲ B. Ⅰ、Ⅱ C. Ⅰ、Ⅱ与Ⅳ D. Ⅰ、Ⅲ与Ⅳ 2．由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，因此在工作过程中有可能出现_______ 问题。 A. 拥塞 B. 冲突 C. 交换 D. 互联 3．判断以下哪个Ethernet物理地址是正确的？_______ A. 00-60-08-A6 B. 202.196.2.10 C. 001 D. 00-60-08-00-A6-38 4．Token bus与token ring中，"令牌"（token）是一种特殊结构的控制帧，用来控制节点对总线的_______ 。 A. 误码率 B. 延迟 C. 访问权 D. 速率

介质访问子层

第四章介质访问子层 广播式网络 ●局域网大多采用广播传输技术（共享信道）。 ●广播信道（broadcast channel）或多路访问信道（multiaccess channel）中， 所有站点共享一个传输信道，任何时候只允许一个站点使用信道（向信道上发送数据）。若有两个或多个站点同时发送数据，则信号在信道上就会发生碰撞或冲突（collision），导致数据发送的失败。 介质访问控制（MAC） ●解决冲突的办法就是采用一套信道分配的策略来控制各个站点如何使用信道，即 介质（信道）访问（使用）控制 MAC（Medium Access Control）。 ●由于网络中使用的传输介质及拓扑结构的不同，使得介质访问控制的策略也不相 同，因此在局域网的数据链路层底部特别设置一个介质访问控制子层来专门负责信道分配的问题。 §4.1 信道分配问题 ●信道分配策略可分为两大类： –静态分配：如传统的FDM和TDM，将频带或时间片固定地分配给各个站点。适用于站点数量少且固定的场所，控制简单，效率高。 –动态分配：异步时分多路复用。分为两种： ●随机访问（争用，contention）：只要有数据，就可直接发送，发生冲突 后再采取措施解决冲突。适用于负载轻的网络，负载重时效率低。 ●控制访问：发送站点必须先获得发送的权利，再发送数据，不会发生冲突。 在负载重的网络中可获得很高的信道利用率。主要有轮转（round-robin） 和预约（reservation）两种方式。 §4.2 多路访问协议 ●争用协议一：ALOHA协议 –20世纪70年代，美国夏威夷大学的ALOHA网通过无线广播信道将分散在各个岛屿上的远程终端连接到本部的主机上，是最早采用争用协议的网络。 –有两个版本： 纯ALOHA协议（Pure ALOHA）：时间是连续的，不需要时间同步。

(整理)局域网介质访问控制方法.

5.3.1 信道分配问题 通常,可将信道分配方法划分为两类:静态分配方法和动态分配方法. 1.静态分配方法 所谓静态分配方法,也是传统的分配方法,它采用频分多路复用或时分多路复用的办法将单个信道划分后静态地分配给多个用户. 当用户站数较多或使用信道的站数在不断变化或者通信量的变化具有突发性时,静态频分多路复用方法的性能较差,因此,传统的静态分配方法,不完全适合计算机网络. 2.动态分配方法 所谓动态分配方法就是动态地为每个用户站点分配信道使用权.动态分配方法通常有3种:轮转,预约和争用. ①轮转:使每个用户站点轮流获得发送的机会,这种技术称为轮转.它适合于交互式终端对主机的通信. ②预约:预约是指将传输介质上的时间分隔成时间片,网上用户站点若要发送,必须事先预约能占用的时间片.这种技术适用于数据流的通信. ③争用:若所有用户站点都能争用介质,这种技术称为争用.它实现起来简单,对轻负载或中等负载的系统比较有效,适合于突发式通信. 争用方法属于随机访问技术,而轮转和预约的方法则属于控制访问技术. 5.3.2 介质访问控制方法 介质访问控制（ MAC ）方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。介质访问控制方法的主要内容有两个方面:一是要确定网络上每一个结点能够将信息发送到介质上去的特定时刻;二是要解决如何

对共享介质访问和利用加以控制.传统局域网采用共享介质方式的载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)、标记环传递或FDDI等方法，但随着LAN应用的扩展，这种共享介质方式对任何端口上的数据帧都不加区别地进行传送时，经常会引起网络冲突，甚至阻塞，所以采用网桥、交换机等方法将网络分段，去减少甚至取消网络冲突是目前经常采用的方法。 一、共享介质方式中最常用的为CSMA/CD和标记环传递方法。 1.带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)是采用争用技术的一种介质访问控制方法.CSMA/CD通常用于总线形拓扑结构和星形拓扑结构的局域网中. CSMA/CD是以太网中采用的MAC方法。CSMA/CD的工作原理可概括成四句话,即先听后发,边发边听,冲突停止,随机延迟后重发.具体过程如下: 当一个站点想要发送数据的时候,它检测网络查看是否有其他站点正在传输,即监听信道是否空闲. 如果信道忙,则等待,直到信道空闲. 如果信道闲,站点就传输数据. 在发送数据的同时,站点继续监听网络确信没有其他站点在同时传输数据.因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据.如果两个或多个站点同时发送数据,就会产生冲突. 当一个传输结点识别出一个冲突,它就发送一个拥塞信号,这个信号使得冲突的时间足够长,让其他的结点都有能发现. 其他结点收到拥塞信号后,都停止传输,等待一个随机产生的时间间隙(回退时间,Backoff Time)后重发. 总之,CSMA/CD采用的是一种"有空就发"的竞争型访问策略,因而不可避免地会出现信道空闲时多个站点同时争发的现象,无法完全消除冲突,只能是采取一些措施减少冲突,并对产生的冲突进行处理.因此采用这种协议的局域网环境不适合对实时性要求较强的网络应用. 2.令牌环(Token Ring)访问控制 Token Ring是令牌传输环(Token Passing Ring)的简写.标记传递是标记环网中采用的MAC方法。标记是一个专用的控制帧，它不停地在环上各站点间传递着，用其标志环路是否空闲以便站点用来发送数据帧。若某个站点有数据要发送,它就在环路上等待标记帧的到来，进一步占用这个标记帧去发送数据，并当这次

第5章 介质访问控制子层

第5章介质访问控制子层 一、术语辨析 从给出的26个定义中挑出20个，并将标识定义的字母填在对应术语前的空格位置。 1. 延时带宽积 2. 访问控制 3. 网桥 4. 冲突窗口 5. 载波侦听 6. 地址学习 7. 生成树协议8. 背板带宽 9. 共享介质10. 虚拟局域网 11. 接收状态12. 跳频扩频 13. 令牌总线14. 802.11标准 15. 冲突16. 截止二进制指数后退延迟算法17. 速率自动协商18. 局域网交换机 19. 点协调功能20. 直接交换 A. 连接多个节点的总线。 B. 多个节点通过总线发送和接收数据的现象。 C. 同一个时刻有两个或两个以上的节点同时在一条总线上发送数据的现象。 D. 控制多个节点通过总线发送数据的方法。 E. 采用令牌控制的逻辑环网。 F. 传输介质上可以连续发送的比特数。 G. 可以在多个端口之间同时建立多个并发连接的局域网设备。 H. 定义无线局域网访问控制子层与物理层的标准。 I. 定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层的标准。 J. 确定总线是否空闲的方法。 K. Ethernet传播延迟两倍的值。 L. CSMA/CD的后退延迟算法。 M. Ethernet帧头中表示网络层使用协议类型的字段。 N. Ethernet节点不发送数据帧时应处的状态。 O. Ethernet的物理地址。 P. 交换机通过检查帧的源地址与进入端口号对应关系来获取端口转发表数据的方法。Q. 交换机只接收并检测到目的地址字段，不进行差错校验立即转发的方法。 R. 交换机单位时间内能够交换的最大数据量。 S. 可以通过软件设置的方法将计算机划分成多个逻辑工作组的局域网。 T. 能够使10Mbps与100Mbps共存的机制。 U. 连接中继器多个缆段的物理层联网设备。 V. 所有节点属于同一个冲突域的星状网络连接设备。 W. 在MAC层互连两个或两个以上局域网的设备。 X. 能够自动控制局域网系统的拓扑形成无环路逻辑结构的协议。 Y. 发送器以固定的间隔变换发送频率的调制方法。 Z. 基站以轮询的方式周期性广播信标帧对多个无线节点发送数据进行控制的方法。（参考答案：FDWKJ PXRAS NYEHC LTGZQ） 二、选择题（请从4个选项中挑选出1个正确答案）

第5章 介质层

第五章介质访问控制子层 5.1 概述 计算机网络由通信子网和资源子网组成。根据通信子网的结构不同，又可将计算机网络分为两类：采用点到点连接的网络和采用广播信道的网络。 在广播网络中，任何一个站点在任何时候都可以通过公共信道与另一个站点进行通信，但是，任何一部分物理信道在一个时间段内只能被一个站点占用来传送信息。于是，在广播网中就必须解决信道的合理分配问题。将传输介质的信道有效地分配给网上各站点的用户的方法称为介质访问控制协议。 网络的介质访问控制协议包括两个方面的内容：一是确定网络中每个站点能够将信息送到通信介质上去的特定时刻。二是如何对公用通信介质的存取和利用加以控制。一个好的介质访问控制协议应该是简单的，能有效利用信道,且对网上各站点用户是公平的，另外，还应是坚固的，即当某个站点发生故障时，不会造成网络的严重故障或瘫痪。 介质访问控制协议属于数据链路层的子层，称作介质访问控制MAC(medium access control)子层。几乎所有的局域网都以广播信道作为通信的基础，广域网中的卫星网也是采用广播信道，其它的广域网采用点到点连接。因此，MAC子层在局域网中尤为重要。所以本章主要以局域网为例讨论介质访问控制协议。 5.2 随机访问方式 随机访问方式是总线拓扑中常用的介质存取控制方法。它的工作原理是：不预先规定发送时间，也不预先建立各站点发送信息的先后顺序，任何站点，在准备好要发送的信息后，就自行决定向外发送的时刻，因此，各站点的发送时间是完全随机的。这种方法要解决的主要问题是冲突，即在一个站点发送过程中，又有另一个站点进行发送，以致造成信息被破坏的情况。 随机访问控制方式有多种不同的控制方案，就是针对如何尽量避免冲突，以及出现冲突后如何处理等问题而建立的。下面，我们研究几种有代表性的随机访问控制方法。 5.2.1 ALOHA 协议 首先使用随机访问方式进行通信的是70年代美国夏威夷大学的ALOHA系统。本节讨论两种版本的ALOHA：纯ALOHA和分隙ALOHA。 纯ALOHA的基本思想是：任何站点只要有信息待发，就可在任意时刻发送。因此，产生冲突而使冲突帧受到破坏的可能性很大。理论分析证明，纯ALOHA信道的利用率最好为18%。 1972年，Roberts提出了能把ALOHA系统利用率提高一倍的方法，即分隙ALOHA。在该方法中，把时间分为离散时间段，每段时间对应一帧，要求所有站点都配备以同步时钟，用来指示每一时间片的起点，各站点要发送信息时，不能随到随发，而要等到下一个时隙的开始时才传送；这样，连续的纯ALOHA就变成了离散的分隙ALOHA，从而使冲突危险区减少为原来的一半。经分析，使用分隙ALOHA所得到的最好结果是：37%的时隙为空，37%的时隙传送成功，26%的时隙产生冲突。