介质访问控制方法(精)
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。
第4.2章_介质访问控制方式
令牌环维护
令牌环网必须选一个站点作为环上的监控站点来总管全 环：监控站保证环只有一个令牌 选取监控站:
竞争机制来产生，出现冲突时采用高地址优先 确保令牌不被丢失：计时器——最长无令牌时间 清除混淆帧：检验和字段 检查无主帧:监控位 经过监控站时置位，如果两次出现证明无主帧 环长度:人工延迟 确定环断点位置：和线路中心配合 环断开时:站点发送BEACON帧,给出可能失效的站点，并 且尽量传播
IEEE 802.5标准
802.5标准提供了多种数据速率（4Mbps、 16Mbps等）和多种传输媒体（屏蔽双绞线、 非屏蔽双绞线、光纤等） IEEE 802.5 LAN的帧格式
1 SD 1 AC 1 FC 2或6 目的地址 2或6 源地址 无限制 4 1 1 FS LLC DATA FCS ED
如果收到了确认，则传输成功 否则，发送站点等待一段随机的时间后重发信息帧。
如果重传多次仍得不到确认，放弃传输帧
ALOHA协议的性能
性能分析采用如下网络模型
无限用户 用户产生的新帧服从普阿松分布，平均每帧时产生S个 新帧，显然吞吐率应该满足0<S<1 站点发送的帧（包括新帧和重传帧）也服从普阿松分 布，平均每帧时发送G帧
N
N趋于无穷大时，即无限用户环境下与前面的分析有同 样的结论：
S Ge 2G
分槽ALOHA协议（S-ALOHA）
ALOHA协议简单，但信道的利用率只有18%
S-ALOHA对ALOHA协议作了改进： 信道上的时间被分成离散的时间间隔即时槽，其大小相当于帧 的传输时间。 每个帧只允许在时槽开始处进行传输 冲突危险区比ALOHA降低了一半:只有那些都在同一个时槽 开始进行传输的帧才有可能冲突 G 而任一帧时内无其他帧发送的概率为 e S-ALOHA协议中的吞吐率满足
局域网介质访问控制方法
局域⽹介质访问控制⽅法传输访问控制⽅式与局域⽹的拓扑结构/⼯作过程有密切关系.⽬前,计算机局域⽹常⽤的访问控制⽅式有三种,分别⽤于不同的拓扑结构:带有冲突检测的载波侦听多路访问法(CSMA/CD),令牌环访问控制法(Token Ring),令牌总线访问控制法(token bus).1 CSMA/CD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Ethernet⽹采⽤CSMA技术，并增加了检测碰撞功能，称之为CSMA/CD。
这种⽅式适⽤于总线型和树形拓扑结构，主要解决如何共享⼀条公⽤⼴播传输介质。
其简单原理是：在⽹络中，任何⼀个⼯作站在发送信息前，要侦听⼀下⽹络中有⽆其它⼯作站在发送信号，如⽆则⽴即发送，如有，即信道被占⽤，此⼯作站要等⼀段时间再争取发送权。
等待时间可由⼆种⽅法确定，⼀种是某⼯作站检测到信道被占⽤后，继续检测，直到信道出现空闲。
另⼀种是检测到信道被占⽤后，等待⼀个随机时间进⾏检测，直到信道出现空闲后再发送。
CSMA/CD要解决的另⼀主要问题是如何检测冲突。
当⽹络处于空闲的某⼀瞬间，有两个或两个以上⼯作站要同时发送信息，这时，同步发送的信号就会引起冲突，现由IEEE802.3标准确定的CSMA/CD检测冲突的⽅法是：当⼀个⼯作站开始占⽤信道进⾏发送信息时，再⽤碰撞检测器继续对⽹络检测⼀段时间，即⼀边发送，⼀边监听，把发送的信息与监听的信息进⾏⽐较，如结果⼀致，则说明发送正常，抢占总线成功，可继续发送。
如结果不⼀致，则说明有冲突，应⽴即停⽌发送。
等待⼀随机时间后，再重复上述过程进⾏发送。
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。
2 令牌环令牌环只适⽤于环形拓扑结构的局域⽹。
其主要原理是：使⽤⼀个称之为“令牌”的控制标志(令牌是⼀个⼆进制数的字节，它由“空闲”与“忙”两种编码标志来实现，既⽆⽬的地址，也⽆源地址)，当⽆信息在环上传送时，令牌处于“空闲”状态，它沿环从⼀个⼯作站到另⼀个⼯作站不停地进⾏传递。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CSMA/CD介质访问控制方法的工作原理
✓ 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
三、令牌环介质访问控制方法
(1) 令牌访问控制原理 在网上设置一个特殊的控制帧--令牌，该帧可在
由各站点构成的逻辑环路上逐站进行传递，只有 获得令牌的站点才有权发送数据。得到令牌的站 点有数据要发送，就占住令牌，发送数据，发送 完毕再将令牌传递给下一站；若无数据发送，则 将令牌继续往下传递。
重难点
CSMA/CD介质访问控制方法 令牌环介质访问控制方法 令牌总线介质访问控制方法
一、介质访问控制技术的分类
在局域网中，多个用户共用一路传输介质时，难免 会发生冲突。为了避免冲突，必须采用相应的技术 对用户访问介质情况进行控制，这就是介质访问控 制。
按照用户访问公共信道（介质）的方式的不同，介 质访问控制技术可分为随机访问技术和受控访问技 术两类。
(2) 令牌环网
令牌环访问技术即IEEE 802.5 标准，用于 环型网络。在网上令牌帧沿着物理环路单 向循环，依次通过各个节点。发送数据站 在捕获到空令牌后将其置为“忙”，然后 开始发送数据帧；
当数据帧经过目的站时，目的站一方面复制 该帧，另一方面将数据帧继续转发，数据帧 循环一周后再回到发送站，由发送站将数据 帧舍弃，释放令牌(置为“闲”)，将其传送 给下一站点。
CSMA/CD即带有冲突检测的载波监听多点访 问。它是在CSMA基础上又增加了冲突检测 (CD)过程而成。
所以，CSMA/CD技术发送过程可概括为两个 步骤：载波监听和冲突检测。
冲突检测：当站点启动发送后，还要继续监听总线 (边发送边监听)，以检测本站点是否与其他站点发 生冲突。如果检测表明总线信息与本站发送的信息 一致，则说明未发生冲突，就继续发送信息直至发 送完毕。若总线信息与本站所发信息不一致，则说 明发生了冲突，此次抢占总线失败，要中断发送。
D
D
A
A
A
T
C
B
B
C B
令牌环的传输过程
D
D
A
T
C
C
B
令牌环网访问控制主要有三个步骤
✓（1）获取令牌并发送数据帧； ✓（2）接收和转发数据帧； ✓（3）撤消数据帧并释放令牌。
无论网络负载如何，令牌帧总是沿着环网依次通 过各个节点来实现介质访问控制。网络负载较少 时传输效率比较低；负载较重时，由于各节点访 问介质的机会均等，并不会出现冲突，因此传输 效率比较高。
介质访问控制
学习目的： 了解介质访问控制技术的分类 掌握CSMA/CD介质访问控制方法 掌握令牌环介质访问控制方法 掌握令牌总线介质访问控制方法
介质访问控制方法
学习要求：学习本讲后，应该能够
➢了解介质访问控制技术的分类 ➢掌握CSMA/CD介质访问控制方法 ➢掌握令牌环介质访问控制方法 ➢掌握令牌总线介质访问控制方法
典型的随机访问技术是带有冲突检测的载波监 听多路访问(CSMA/CD)技术。
受控访问技术
不允许各用户随机访问信道，而是在一定控 制下有序地访问公共信道，以避免出现数据 冲突的现象。按照控制方式不同，受控访问 技术又分为集中受控访问技术和分散受控访 问技术。
① 集中受控访问技术
访问控制是由作为控制中心的主机实现的。 典型的集中控制方式是轮询方式，即主机 按顺序查询各个站点有无数据要发送，被 查询到的站点才能发送数据。
随机访问技术
随机访问技术是各用户发送数据不受任何限制， 可随机发送，多用户争用公共信道的一种访问控 制技术(也叫争用方式、竞争方式)。争用成功的 用户可获得发送信息的权利，占用整个信道；其 他用户就不可再发送信息。
由于可能同时有多个用户要发送数据，在公共 信道上出现数据冲突，使所有的发送均不能完 成，所以这种访问方式要解决这个冲突问题。
② 分散受控访问技术
• 该技术不设控制中心，信道上各站点的地 位相等，进行分散控制。典型的分散控制 技术是令牌访问控制技术。
二、CSMA/CD介质访问控制方法
当两个以上站点同时发送信息时，信息在总线上 就会发生冲突(重叠)，发生冲突的数据都出错， 要重发。
发现总线上有信息冲突时，各发送站要停止发送， 各自延迟一个随机时间后再重发。如再发生冲突， 则延迟一个随机时间后再重发，直至发送成功为 止。
学习步骤
1 步骤一
阅读文字材料，了解
介质访问控制方法。
3 步骤三
来做习题，进一步考察
是否掌握知识点内容。
2 步骤二
学习主要内容，掌握
CSMA/CD、令牌环、 令牌总线控制方法等。
4 步骤四
浏览学习案例，拓展
自己的知识结构。
主要内容
介质访问控制技术的分类 CSMA/CD介质访问控制方法 令牌环介质访问控制方法 令牌总线介质访问控制方法
CSMA即载波监听多点访问技术。它增加一个监听过 程，即要发送信息的各站点在发送前都要监听总线， 检测总线上是否有其他站点发送的信息。
如果总线空闲，则说明此时总线上没有信息在传输， 则本站点可启动发送；如果监听到总线忙，则说明 此时总线上正有信息在传输，则该站点不可再发送 信息，以免破坏正在传输的数据，待总线空闲时再 启动发送。这个过程就是载波监听。
CSMA/CD的接收过程：网上每个站点平时都在监听总线， 如果有信息到来，则接收信息；然后再分析和判断信 息帧中的接收端地址，如果该地址为本站地址，则复 制接收该帧；否则，简单丢弃该帧。
CSMA/CD最先用于总线型LAN(IEEE 802.3标准)，后来， 该标准扩展到星型网和树型网等结构(IEEE 802.3 扩 充标准)。
这样，在令牌的控制下，连接在逻辑环上的各站就 可以顺序地发送数据，不会出现冲突。即使在网络 负载较重的情况下，网络仍然可实现数据的可靠传 输。
令牌的传输和访问控制是按逻辑环顺序进行的，而 实际使用该控制技术的网络有环型网和总线型网。
在物理环型网，令牌巡行的逻辑环与物理环一 致。
在物理总线型网，环初始化时将总线上各节点 构成一个逻辑环，每个站在环中有逻辑位置， 最后一个站点与第一个站点逻辑上相连。