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。

集线器

集线器

图8-6 只要电缆空闲，计算机就可以发送数据

只有当计算机“侦听”到电缆空闲而且没有通信量时，它才能发送数据。一旦有一台计算机将数据发送到电缆上，在原始数据到达目的地和电缆再次空闲之前，其他的计算机均不能发送数据。记住，如果两台计算机恰好同时发送了数据就会导致数据冲突。当发生数据冲突时，这两台计算机在一段随机的时间段里停止发送数据，然后试图重新发送。每台计算机都有不同的等待期这就降低了再一次同时发送数据可能性。

知道了上述几点，您应该已经理解了访问方法名称（带有冲突检测的载波侦听多路存取）的含义。计算机监听或者侦听电缆（载波侦听）。通常，网络上的多台计算机试图发送数据（多路访问），每台计算机首先监听检测任何可能的冲突。如果一台计算机检测到可能发生的冲突，它就会随机等待一段时间（冲突检测）再发送数据。

● 争用方法

我们知道，CSMA/CD 是一种争用方法，因为网络上的计算机争用或者争夺发送数据的机会。CSMA/CD 看来似乎是把数据发送到电缆上的比较笨的方法。但是，实际上CSMA/CD 相当快，以至于网络用户甚至并不知道他们正在使用争用访问方法。

● CSMA/CD 因素

网络上计算机越多，网络的通信量就越大。更大的通信量会导致更多的冲突避免和冲突的增加，从而导致网络速度变慢，因此CSMA/CD 是一种比较慢的访问方法。

在每次冲突后，两个计算机都会试图重新发送数据。如果网络繁忙，就有可能导致与来自网络上其他计算机的数据包产生冲突。如果发生这种情况，这四台计算机（两台始发计算机和后来与始发计算机重新发送的数据包发生冲突的计算机）会试图重新发送数据。这种重新发送的方式会减慢网络的速度到接近停止。

这个问题的出现取决于试图使用网络的用户数目和他们使用的应用程序类型。数据库应用程序比字处理应用程序的网络通信量更大。

根据硬件部件、电缆、网络软件的不同，有许多用户运行数据库应用程序的CSMA/CD 网络常常不能满足用户的要求，因为网络通信量太大。

● 带有避免冲突的载波侦听多路存取方法

带有避免冲突的载波侦听多路存取（CSMA/CA ）在三种主要的访问方法中是最不普通的一种在CSMA/CA 中每台计算机在实际发送数据之前，都先要发送信号来表明它要发送数据的意图。计算机以这种方式侦听可能发生的冲突，这样可以避免发送数据的冲突。不过，广播发送数据的意图会增加网络电缆的通信量而导致网络性能变差。

2．令牌传递访问方法

在令牌传递访问方法中，一个叫做令牌的特殊类型的数据包绕着电缆环从一台计算机发送到另一台计算机当环上的任何一台计算机需要通过网络发送数据时，它必须等待一个空的令牌。当检测到一个空令牌时，如果计算机有数据要发送，那么它就会获取这个令牌。

现在，计算机可以发送数据了，数据以帧的形式发送，并附加一些其他信息，例如地址以报头和报尾的形式附加在数据帧上。这些本章将在后面讨论。

图8-7中，服务器正在发送数据。它获取环上的一个空令牌并将数据发送至地址为E计算机。

图8-7 令牌传递访问方法

当一台计算机使用令牌时，其他的计算机不能发送数据。因为同一时刻只能有一台计算机使用令牌，这样才不会发生争用和冲突，也无需把时间花费在电缆上的网络通信量导致的计算机重新发送令牌上。

3．按先权满足请求访问方法

按优先权满足请求

访问方法是为100Mbps以太网标准（即100VG-AnyLAN)设计的，它是相对较新的方问方法，IEEE在802.12规范中对它进行认可，并作了标准化，本章后面将对此进行更详细的讨论。

按优先权满足请求方法基于这样一个事实，即中继器和端点是构成100VG-AnyLAN的两个部件，图8-8给出了按优先权满足请求的网络。中继器通过循环调度方式搜索来自网络所有节点的请求，从而管理对网络的访问。集线器或者中继器负责标记所有的地址、链接和端节点，并保证它们正常运行。根据100VG-AnyLAN定义，端节点可以是计算机、网桥、路由器或者交换机。