介质控制访问方法
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。
ieee802.11定义的介质访问控制方法
ieee802.11定义的介质访问控制方法
IEEE 802.11定义了两种介质访问控制方法（MAC）：分布式协调功能（Distributed Coordination Function，DCF）和基础设施模式（Infrastructure Mode）。
1. 分布式协调功能（DCF）：DCF是一种以CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，具有碰撞避免的载波监听多路访问）技术为基础的MAC方法。
它使用随机退避机制来避免碰撞。
在DCF中，设备在传输数据之前必须先监听信道，如果信道空闲，则可以开始传输数据。
如果信道被占用，则设备需要随机选择一个退避时间，在退避时间结束后再次尝试传输。
这种方法可以有效地避免多个设备同时传输导致的碰撞。
2. 基础设施模式（Infrastructure Mode）：基础设施模式是一种在无线局域网（WLAN）中使用的MAC方法。
它主要适用于无线接入点（Access Point，AP）和无线终
端之间的通信。
在基础设施模式中，AP充当一个中心控制器的角色，协调终端设备之间的通信。
终端设备需要首先关联到AP，并通过AP进行数据传输。
基础设施模式提供了更可靠和集中管理的通信方式，适用于大规模的无线网络环境。
令牌传送的介质访问控制方法
令牌传送的介质访问控制方法是一种用于网络通信的协议，它通过令牌的传递来控制对共享介质的访问。
以下是关于令牌传送的介质访问控制方法的一些基本概念和特点：
1. 令牌传递：在令牌传送的介质访问控制方法中，网络中的节点只有在持有令牌时才能进行数据传输。
令牌按照特定的顺序在节点之间传递，每个节点在接收到令牌后，有一定的时间来发送数据。
2. 避免冲突：通过令牌的存在，只有持有令牌的节点可以进行数据传输，从而避免了多个节点同时发送数据导致的冲突。
3. 环形结构：令牌传送的介质访问控制方法通常在环形网络结构中实现。
令牌沿着环形依次传递，节点根据令牌的到达来决定是否进行数据传输。
4. 访问权限：持有令牌的节点具有访问介质进行数据传输的权限。
当节点发送完数据或传输时间结束后，它将令牌传递给下一个节点。
5. 效率和公平性：令牌传送的介质访问控制方法可以保证每个节点都有平等的机会来访问介质，从而提高了网络的效率和公平性。
介质访问控制方法
介质访问控制方法1 介质访问控制方法介质访问控制(Media Access Control，MAC)是一种网络控制协议，负责处理节点之间的数据传输，确保网络以有序、有效的方式发挥作用。
它的实现机制可以用来建立、维护和配置网络连接、传输信息和资源管理等。
2 工作原理MAC是一种底层协议，通过决定何时发送和接收报文，控制实体进入总线或介质，以确保数据传输的稳定性。
它是一种半双工收发机制，只允许实体通过访问介质的权限进行数据传输。
只有在有效的媒介控制码（Media Access Control Code，MAC）的情况下，实体才能够得到控制权，并且只有实体之间有正确的传出授权时，传输才可以正确完成。
3 类型介质访问控制方法有两种：随机介质访问控制法（CSMA / CA）和相位播放介质访问控制法（CSMA / CD）。
其中，CSMA / CA是一种半双工协议，它主要利用节点之间双向无线传输的特性，并在发送端采用介质访问控制技术，防止出现多个节点同时占用信道的现象；而CSMA / CD是一种介质访问控制的极大竞争系统，它主要利用了信道上传播延迟的特性，提供了一种有效的信息传输机制，使得网络可以以有序、有效的方式进行数据传输。
4 优缺点采用介质访问控制方法，可以保证网络的稳定性和有效性，使终端能够优先接收到信息，减少了网络冲突。
然而，MAC机制也存在一些缺点，比如，在短时间内可能会出现信道占用和冲突，这样会有可能影响数据传输的顺利进行。
此外，由于它的实现机制稍微复杂，会给网络通信带来一定的效率降低。
介质访问控制方法是保证网络稳定和有效的一种重要手段，但是要避免繁琐的操作步骤，有时还需要结合其它管理机制，如网络层或应用层协议，才能有效地实现介质访问控制。
介质访问控制
拓扑结构： 工作原理： Token Bus 在物理总系线上建立逻辑环。 逻辑环上，令牌是站点可以发送数据的必要条件。 令牌在逻辑环中按地址的递减顺序传送到下一站点。 从物理上看，含DA的令牌帧广播到BUS上，所有站点按DA = 本站地址判断收否。 特点： 无冲突，令牌环的信息帧长度可按需而定。 顺序接收Fairness (公平性），站点等待Token的时间是确知的。 （需限定每个站发送帧的最大值） 因检测冲突需要填充信息位（不允许小于46字节）
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 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。 MAC属于局域网数据链路层下的一个子层。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。 【说明】其实这里侦听的应该是"信道"，而不是"介质"本身，因为在一条传输介质中，可能包含有多条信道，用于不同的传输链路。 前面说了，CSMA/CD相对CSMA来说的进步就是具有冲突检测功能，随之问题就来了，CSMA/CD是如何检测冲突呢？ CSMA/CD的工作原理可以用以下几句话来概括： 先听后说，边听边说。 一旦冲突，立即停说。 等待时机，然后再说。 这里的"听"即监听、检测之意；"说"即发送数据之意。具体的检测原理描述如下： （1）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，即侦听信道是否空闲。 （2）如果信道忙，则等待，直到信道空闲；如果信道空闲，站点就准备好要发送的数据。 （3）在发送数据的同时，站点继续侦听网络，确信没有其他站点在同时传输数据才继续传输数据。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。若无冲突则继续发送，直到发完全部数据。 （4）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（阻塞）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。 CSMA/CD控制方式的优点是：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降 令牌访问控制工作原理 令牌访问控制方法可分为令牌环访问控制和令牌总线访问控制两类。目前已较少采用令牌总线访问控制。 下面介绍令牌环访问控制原理。
三种介质访问控制方法
三种介质访问控制方法
介质访问控制方法是指控制多个结点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。
常见的介质访问控制方法包括以下几种:
1. 强制访问控制 (MAC):MAC 方法通过在传输介质上加密数据来确保只有授权用户才能访问数据。
这种方法通常是通过物理隔离或网络隔离来实现的。
例如，在局域网中，管理员可以配置网络适配器的物理位置，以确保只有授权设备才能访问网络。
2. 自愿访问控制 (VAC):VAC 方法允许用户自愿选择是否共享其访问权限。
这种方法通常用于需要访问敏感数据的用户和应用程序之间。
例如，在企业中，高级管理员可以授予普通员工访问某些数据的权限，但普通员工可以选择不共享其访问权限。
3. 基于角色的访问控制 (RBAC):RBAC 方法基于用户的角色来分配访问权限。
这种方法可以确保只有授权用户才能访问特定数据或应用程序。
例如，在企业中，管理员可以配置部门经理可以访问所有部门数据，但普通员工无法访问。
以上是常见的三种介质访问控制方法，每种方法都有其优缺点和适用范围。
强制访问控制通常用于保护敏感数据或防止未经授权的访问，自愿访问控制可以让用户自由决定是否共享其访问权限，而基于角色的访问控制可以确保只有授权用户才能访问特定数据或应用程序。
介质访问控制的方法
介质访问控制的方法
介质访问控制（MAC）是一种网络协议，用于控制多个计算机或设备在共享同一物理介质（如Ethernet或WiFi）上的访问。
以下是一些常见的MAC方法：
1. CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路接入）：在这种方法中，计算机听取信道上的信号，如果信道上没有其他计算机发送数据，则发送数据。
如果检测到碰撞，则停止发送数据，并等待随机时间后再次尝试发送。
2. CSMA/CA（带冲突避免的载波侦听多路接入）：在这种方法中，计算机在发送数据之前，首先发送一个请求访问信号，等待其他计算机的确认，并等待一段时间，然后再发送数据。
3. Token Passing（令牌环）：在这种方法中，一个特殊的令牌沿着物理环路传递，只有拥有令牌的计算机才能发送数据。
当计算机完成发送数据后，会将令牌传递给下一个计算机。
4. Polling（轮询）：在这种方法中，一个中心节点（如服务器）轮流询问每个节点是否有数据要发送，然后处理节点的请求。
5. Reservation（预约）：在这种方法中，节点先发送一个请求访问信号，并指定一个特定的时间段，然后其他节点在该时间段中不能发送数据。
如果时间段内
有碰撞，则节点必须重新发送请求信号。
介质访问控制方法
介质访问控制方法
介质访问控制方法是保护信息和资源安全的重要手段之一。
它通过限制和控制谁可以访问特定信息或资源，确保只有合法用户能够获得访问权限。
以下是几种常见的介质访问控制方法：
1. 用户名和密码：这是最常见的访问控制方法之一。
用户需要输入正确的用户名和相应的密码才能获得访问权限。
为了增强安全性，密码应该设置为强密码，并定期更换。
2. 双因素认证：除了用户名和密码，双因素认证还需要用户提供额外的验证因素，如指纹、面部识别、手机验证码等。
这种方法提供了更高的安全性，因为除了知识因素（密码）外，还需要用户的身体特征或拥有的物品。
3. 令牌访问控制：令牌是一种可移动的设备，类似于硬件密钥或智能卡。
用户需要插入或携带令牌设备才能获得访问权限。
令牌设备可以生成一次性密码，提供更高的安全性。
4. 角色基础访问控制（RBAC）：在RBAC方法中，用户被分配到不同的角色，每个角色具有一组特定的权限。
用户根据自己的角色来确定访问权限。
RBAC方法可以简化权限管理，并且更容易适应组织中不同用户的需求。
5. 访问控制列表（ACLs）：ACLs是一种基于规则的访问控制方法。
它使用规则列表来定义谁可以访问某些特定资源。
对于每个资源，ACLs指定了允许或拒绝访问的用户或用户组。
这些是常见的介质访问控制方法，组织可以根据自己的需求选择适合的方法来保护其信息和资源的安全。
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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。
【说明】其实这里侦听的应该是"信道"，而不是"介质"本身，因为在一条传输介质中，可能包含有多条信道，用于不同的传输链路。
前面说了，CSMA/CD相对CSMA来说的进步就是具有冲突检测功能，随之问题就来了，CSMA/CD是如何检测冲突呢?
CSMA/CD的工作原理可以用以下几句话来概括:
先听后说，边听边说。
一旦冲突，立即停说。
等待时机，然后再说。
这里的"听"即监听、检测之意;"说"即发送数据之意。
具体的检测原理描述如下:
(1)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，即侦听信道是否空闲。
(2)如果信道忙，则等待，直到信道空闲;如果信道空闲，站点就准备好要发送的数据。
(3)在发送数据的同时，站点继续侦听网络，确信没有其他站点在同时传输数据才继续传输数据。
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。
若无冲突则继续发送，直到发完全部数据。
(4)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(阻塞)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。
CSMA/CD控制方式的优点是:原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。
但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降
令牌访问控制工作原理
令牌访问控制方法可分为令牌环访问控制和令牌总线访问控制两类。
目前已较少采用令牌总线访问控制。
下面介绍令牌环访问控制原理。
应用
不管是在传统的有线局域网(LAN)中还是在目前流行的无线局域网(WLAN)中，MAC协议都被广泛地应用。
在传统局域网中，各种传输介质的物理层对应到相应的MAC层，目前普遍使用的网络采用的是IEEE802.3的MAC层标准，采用CSMA/CD访问控制方式;而在无线局域网中，MAC所对应的标准为IEEE802.11，其工作方式采用DCF(分布控制)和PCF(中心控制)。
访问控制
IEEE 802.5令牌环介质访问控制使用一个令牌沿着环循环，且应确保令牌在环中为唯一的。
令牌环工作原理:
网上站点要求发送帧，必须等待空令牌。
当获取空令牌，则将它改为忙令牌，后随数据帧;环内其它站点不能发送数据。
环上站点接收、移位数据，并进行检测。
如果与本站地址相同，则同时接收数据，接收完成后，设置相应标记。
该帧在环上循环一周后，回到发送站，发送站检测相应标记后，将此帧移去。
将忙令牌改成空令牌，继续传送，供后续站发送帧。
环的长度用位计算:
由于电磁波的传播速度有限，传输介质中可能同时存在多个数据位。
环上每个中继器引入至少1 bit 延迟
环上保留的位数:
传播延迟(us /km)×介质长度×数据速率+ 中继器延迟
例:介质长度L = 1 km ，数据速率C = 4 Mbit/s ，站点数N = 50。
解:传播延迟tp = L / v
v = 2 ×105km / s tp = 5 us 环上保留的位数= 5 × 1 ×4 + 50 = 70 bit
折叠令牌环MAC帧结构
IEEE 802.5 MAC帧格式令牌和数据帧的管理:
如何防止数据帧在环上无休止循环?
设置监控器
在帧结构上留一标识
如何监测令牌出错?
无令牌
多个令牌
忙令牌死循环
集中式检测:
设置集中监控站(超时计数器)/标记丢失
在帧结构上检测忙标记标识/ 死循环
分布式检测:
每站设置定时器:当站有数据要发且等待标记的时间超限/标记丢失
折叠令牌控制协议
拓扑结构: 工作原理: Token Bus 在物理总系线上建立逻辑环。
逻辑环上，令牌是站点可以发送数据的必要条件。
令牌在逻辑环中按地址的递减顺序传送到下一站点。
从物理上看，含DA的令牌帧广播到BUS上，所有站点按DA = 本站地址判断收否。
特点: 无冲突，令牌环的信息帧长度可按需而定。
顺序接收Fairness (公平性)，站点等待Token的时间是确知的。
(需限定每个站发送帧的最大值)
因检测冲突需要填充信息位(不允许小于46字节)。