4-3介质访问控制方法.ppt
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介质访问控制方法 介质访问控制方法就是传输介质的访问方法,也可谓网络的控制方法,是指网络中各结点之间的信息传输如何控制。 局域网的拓扑结构对网络的控制方法有较大的影响。 局部网络的访问控制方法很多,从控制方式方面来看,可分为集中式控制和分布式控制两类。 集中式控制与分布式控制 集中式控制:是指网络中有一个单独的集中控制器或有一个具有控制整个网络的结点,由它控制各结点的通信。 分布式控制:指网络中没有专门的集中控制器,也没有具有控制整个网络的结点,网络中所的结点都处于均等地位。因此,分布式控制中,各结点之间的通信是由各结点自身控制的。 集中式与分布式控制相比,分布式控制应用较集中式控制广泛。例如:目前在总线型和环型局域网中,基本上都采用分布式控制方法。 分布式控制方法 分布式控制方法常用的有: 带有碰撞检测的载波侦听多点访问(CSMA/CD)法、令牌(也称许可证或通行标志)(Token Passing)控制法、时隙(Time Slot)控制法和寄存器延迟插入法(Buffer Insertion) 。 从占用传输介质的机会方面来看,访问控制方法可以分为确定性访问控制方法和随机访问控制方法。 随机访问控制大多用于总线型局部网络中,如CSMA/CD技术就属于随机访问控制法。 CSMA/CD的由来 CSMA/CD,中文含义为带有碰撞检测的载波侦听多点访问。它是网络中各结点在竞争基础上访问传输介质的随机方法,是一种分布式控制方法。控制原则是各结点抢占传输介质,即彼此之间采用竞争方法取得发送信息的权利。 CSMA/CD起源于美国Hawaii大学的ALOHA广播分组网,最初采用的“纯ALOHA”或“无时隙ALOHA”方法,发送数据信息完全是随机的,即不管信道是还被占用,发送端发完一个信包以后,等待接收端发回确认,在规定的时间内得不到确认就重发。接收端则根据信包地址和校验和判断是否应该接收以及信包是否正确,检测无误则发出确认,如果有错误则不接收。当信道被占用,并有另一个站也发送数据时,就会发生碰撞,两个信号都被废弃,这就是纯ALOHA方法。纯ALOHA碰撞的概率最高,因两个结点碰撞浪费的最长时间可达信包传输时间的2倍,最大效率或吞吐率等于1/2e=18%。后来把每次传输数据的间隔加以规定,使之等于一个信息包的传输时间,并规定每个站只能在时隙的起始时间发送,这样就只在两个站同时开始的情况下,才会产生碰撞。这种“有时隙ALOHA”方法使传输效率提高一倍,即吞吐量等于1/e=36%。 1980年由美国DEC、Internet及Xerox公司联合宣布的Ethernet(以太网)网络采用了CSMA/CD技术,并且增加了检测碰撞的功能。并称之为CSMA/CD。各站在发送信息以前,先监听信道是否被占用,只有在信道空闲时才发送。这种发送前监听(LBT)使碰撞减少,传输效率撞高到80%,随后采用了“发送中监听”(LWT),即每个站随时都在监听着信道,检测到碰撞或信息受到干扰时,立即中止发送,这样,缩短了碰撞时间的延续,使传输效率进一步提高到90%。 CSMA/CD工作原理 CSMA/CD访问方式 大多作于总线型局部网络,其工作过程可分为两上部分,即监听总线和碰撞检测。 监听总线 在总线型局部网中,连接到总线上的各个结点的地位都是均等的,整个网络系统中没有集中控制器,各个结点必须自行控制。因此,每个结点都必须设立一个“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,则各结点不能强占总线,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,该结点就可以抢占总线发送信息。测得总线空闲后,之所以要稍等一个时间片,是由于信息包传输的时延所引起,如在A结点监听到总线空闲之前有可能F结点已经发送信息,由传输时延,在A结点测试总线时就无法识别了。所以,为了保证空闲之前发送的信息能可靠地传输到终点,必须稍等一个时间片。 尽管“稍等一个时间片”可以保证空闲前发送的信息可靠传输到终点,但是,如果两上以上的结点同时监听总线空闲都要占用总线发送信息时,这种多结点同时抢占总线的现象称为冲突或碰撞。此时单靠监听总线是无法解决的,这正是CSMA/CD工作原理中碰撞检测部分所要处理的问题。 碰撞检测 为了解决网络上出现的碰撞现象,各结点都要设立一个碰撞检测器,以便边发边听。发送信息的结点,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结点发出的信
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