介质访问控制
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
介质访问控制子层概要
02 60 8C 82 24 28 02 60 8C 02 24 20 00 81 F0 F0 DA 3A 0E 00 FF EF 16 00 00 00 00 00 6B 16 19 01 FF 53 4D 42 2D 00 00 01 00 06 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 08 18 04 00 94 06 07 00 2E 3F 00 09 00 01 FF EE 13 00 00 85 00 00 00 EE CA 3C 00 00 FF AF 12 00 06 06 00 00 6D 18 00 00 EA 3A 00 00 FF 00 00 00 01 00 00 08 6A 00 12 FF
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讨论
双绞线已能用于数据传输速率为100Mb/s、1Gb/s 的 高速局域网中； 在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线，在 远距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网中采 用无线技术的趋势已经明朗。
2024年10月21日星期一
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5.1.4 IEEE 802参考模型
IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与OSI参 考模型的关系 ：
802.10 可互操作的局域网安全
802.1 体系结构与网络互联
802.2 逻辑链路控制子层
802.3 CSMA/CD
802.4 令牌总线
802.5 令牌环
802.6 城域网
802.9 语音与 数据综合 局域网
802.11 无线
局域网
2024年10月21日星期一
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5.2 Ethernet局域网
5.2.1 Ethernet的发展
IBM
08-00-5A
典型的Ethernet地址 ：
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。
4-3介质访问控制子层(受控多点接入)
FDDI网络
光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）是以光纤为 传播介质旳局域网原则
FDDI采用双环构造 FDDI采用令牌传递旳访问控制协议 FDDI网络技术规范
需求优先级协议
各工作站有数据要发时，要向集线器发出祈求。每个 祈求都标有优先级别。一般旳数据为低优先级，而对 时间敏感旳多媒体应用旳数据（如话音、活动图像） 则可定为高优先级。集线器使用一种循环仲裁过程来 管理网络旳结点。它对各结点旳祈求连续进行迅速旳 循环扫描，检验来自各结点旳服务祈求。集线器维持 两个指针：高优先级指针和低优先级指针。高优先级 旳祈求可在低优先级祈求之前优先接入网络，因而可 确保对时间敏感旳某些应用提供所需旳实时服务。集 线器接受输入旳数据帧并只将其导向具有匹配目旳地 址旳端口，从而提供了固有旳网络数据安全性。
传递轮询
传递轮询与轮叫轮询旳比较如下：
传递轮询旳帧时延总是不大于一样条件下旳 轮叫轮询旳时延。
站间旳距离越大，传递轮询旳效果就比轮叫 轮询旳越好。
站间距离较小且通信量较大时，传递轮询带 来旳好处就不太明显。
传递轮询系统虽然具有较轮叫轮询更小旳帧 等待时延，但因为实现起来技术上比较复杂， 代价也较高，所以在目前实用旳轮询系统中， 主要还是使用轮叫轮询。
这种措施是使用两个数据传播方向相反 旳环路。在正常情况下，只有一种方向 旳环路在工作。这个工作旳环路叫做主 环，而另一种不工作旳环路叫做次环。 当环路出现故障时，不论是链路或站点 出故障，FDDI可自动重新配置，同步开 启次环工作，使整个网络不致瘫痪 。
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/CDCSMA/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。
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。
介质访问控制方法
介质访问控制方法介质访问控制（MAC）是一种用于管理计算机系统或网络中设备对资源访问的安全机制。
它通过对设备、用户或进程的身份进行验证和授权，来限制其对系统资源的访问权限。
在现代网络环境中，介质访问控制方法扮演着至关重要的角色，它不仅可以保护系统免受未经授权的访问和攻击，还可以确保敏感数据的保密性和完整性。
本文将介绍几种常见的介质访问控制方法，以及它们的优缺点和应用场景。
一、基于身份验证的介质访问控制。
基于身份验证的介质访问控制是最常见的一种方法，它通过验证用户或设备的身份来确定其对系统资源的访问权限。
常见的身份验证方式包括密码、数字证书、生物特征识别等。
在这种方法中，用户需要提供有效的身份凭证，系统根据凭证的有效性来决定是否允许其访问资源。
这种方法的优点是实现简单，易于管理，但缺点是可能存在密码泄露、生物特征伪造等安全问题。
二、基于访问控制列表（ACL）的介质访问控制。
ACL是一种用于限制对资源访问的列表，它包含了一系列的访问规则，用于控制特定用户或设备对资源的访问权限。
ACL可以根据用户、用户组、时间、位置等条件来进行访问控制，管理员可以根据实际需求对ACL进行灵活配置。
这种方法的优点是精细化的权限控制，但缺点是管理复杂，容易产生访问冲突。
三、基于角色的介质访问控制。
基于角色的介质访问控制是一种将用户与角色进行关联，再将角色与权限进行关联的访问控制方法。
通过将用户与角色进行解耦，可以简化权限管理的复杂性。
管理员只需管理角色的权限，而不需要管理每个用户的权限，这样可以降低管理成本，提高系统的安全性。
但是，这种方法也存在角色权限划分不清、角色滥用等问题。
四、基于动态访问控制的介质访问控制。
基于动态访问控制的介质访问控制是一种根据实际情况动态调整访问权限的方法。
它可以根据用户的身份、行为、环境等动态因素来进行访问控制，从而更加灵活地应对各种访问场景。
这种方法的优点是能够及时应对安全威胁，但缺点是实现复杂，可能会影响系统性能。
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指对数据传输介质进行访问控制的技术手段，通过对数据传输介质的访问进行管理和控制，可以有效地保护数据的安全性和完整性。
在网络通信和信息传输过程中，介质访问控制方法起着非常重要的作用，它可以有效地防止未经授权的用户或设备对数据传输介质的非法访问，从而保障数据传输的安全和可靠性。
介质访问控制方法主要包括物理层介质访问控制和数据链路层介质访问控制两种方式。
物理层介质访问控制是指通过对数据传输介质的物理特性进行管理和控制，来实现对数据传输的访问控制。
常见的物理层介质访问控制技术包括载波侦听多址接入（CSMA）、载波侦听多址接入/碰撞避免（CSMA/CA）和载波侦听多址接入/碰撞检测（CSMA/CD）等。
这些技术可以有效地避免数据传输介质上的冲突和碰撞，保证数据传输的顺利进行。
数据链路层介质访问控制是指通过对数据链路层的协议和技术进行管理和控制，来实现对数据传输的访问控制。
常见的数据链路层介质访问控制技术包括逻辑链路控制（LLC）、介质访问控制子层（MAC）和逻辑拓扑控制等。
这些技术可以有效地控制数据传输的访问权限和优先级，保证数据传输的安全和可靠。
除了物理层和数据链路层的介质访问控制方法外，还可以通过网络层和应用层的安全协议和技术来实现对数据传输介质的访问控制。
例如，网络层的IPsec协议可以对数据传输进行加密和认证，从而保护数据的安全性；应用层的访问控制列表（ACL）可以对数据传输的访问进行精细化控制，实现对特定用户或设备的访问权限管理。
总的来说，介质访问控制方法是保障数据传输安全的重要手段，它通过对数据传输介质的访问进行管理和控制，可以有效地防止未经授权的用户或设备对数据传输的非法访问，从而保障数据传输的安全和可靠。
在实际应用中，我们可以根据具体的网络环境和安全需求，选择合适的介质访问控制方法来保护数据的安全性和完整性。
4-3介质访问控制方法
局域网组成示意图
局域网协议的特点
（1）协议的简单性 （2）数据链路层分为两上子层 （3）开销位的使用限制较小 （4）数据单元较长
协议的简单性
由于LAN本身比较简单，其所涉及的设备 类型和数量较少，地理范围也较小，而且采 用了广播通信技术，从而简化了流量控制和 路径控制等；另一方面则考虑下述两个要求： （1）由于LAN连接的主要是微机或基于微处理 器的设备，因而要求具有简单且灵活的协议 以便实现。 （2）复杂的网络协议将导致软件开发和维护更 加困难，而对LAN来说，其开发与维护力量通 常较弱，故而要求LAN协议尽量简单。
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。
开销位的使用限制较小
由于WAN中通信线路的造价等原因， 所以希望提高传输信息中的有效成分， 为此必须减少信息帧中的控制和说明信 息，即通过压缩控制信息的方法来减少 开销位，这显然会增加处理机的负担； 反之，LAN中为减轻处理机的负担，往 往增加一些控制信息。
当一个工作站准备发送报文信息时，首先要 等待令牌的到来，当检测到一个经过它的令牌为 空令牌时，即可以“帧”为单位发送信息，并将 令牌置为“忙”（例如将00000000标志附在信息 尾部）向下一站发送。下一站用按位转发的方式 转发经过本站但又不属于由本站接收的信息。由 于环中已无空闲令牌，因此其它希望发送的工作 站必须等待。接收过程为：每一站随时检测经过 本站的信号，当查到信包指定的目的地址与本站 地址相同时，则一面拷贝全部有关信息，一面继 续转发该信息包，环上的帧信息绕环网一周，由 原发送点予以收回。按这种方式工作，发送权一 直在源站点控制之下，只有发送信包的源站点放 弃发送权，把Token（令牌）置“空”后，其他 站点得到令牌才有机会发送自己的信息。
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/collisiondetected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^(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
介质访问控制介质访问控制综述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，提供介质访问控控制的功能。
模型图如下：1. 为什么需要介质访问控制？因为局域⽹是⼀种⼴播式的⽹络（⼴域⽹是⼀种点对点的⽹络），所有联⽹计算机都共享⼀个公共信道，所以，需要⼀种⽅法能有效地分配传输介质的使⽤权，使得两对结点之间的通信不会发⽣相互⼲扰的情况，这种功能就叫介质访问控制。
2. 介质访问控制的分类？常见的介质访问控制⽅法有信道划分介质访问控制、随机访问介质访问控制和轮询访问介质访问控制。
其中前者是静态划分信道的⽅法，⽽后两者是动态分配信道的⽅法。
2.信道划分介质访问控制信道划分介质访问控制将使⽤介质的每个设备与来⾃同⼀通信信道上的其他设备的通信隔离开来，把时域和频域资源合理地分配给⽹络上的设备。
信道划分的实质就是通过分时、分频、分码等⽅法把原来的⼀条⼴播信道，逻辑上分为⼉条⽤于两个结点之间通信的互不⼲扰的⼦信道，实际上就是把⼴播信道转变为点对点信道。
信道划分介质访问控制分为以下4 种：频分多路复⽤（Frequency division multiplexing FDM）频分多路复⽤是⼀种将多路基带信号调制到不同频率载波上，再叠加形成⼀个复合信号的多路复⽤技术。
每个⼦信道分配的带宽可不相同，但它们的总和必须不超过信道的总带宽。
在实际应⽤中，为了防⽌⼦信道之间的⼲扰，相邻信道之间需要加⼊“保护频带”。
频分多路复⽤的优点在于充分利⽤了传输介质的带宽，系统效率较⾼；由于技术⽐较成熟，实现也较容易。
介质访问控制 名词解释
介质访问控制（Medium Access Control，MAC）是计算机网络中的一个重要的数据链路层协议，用于控制网络中多个终端设备在共享网络介质（如以太网）时的访问权限。
以下是一些基本的相关概念的词汇解释：
1. 帧：是数据链路层通信中的基本数据单位，包含数据部分和控制信息部分。
2. CSMA/CD：是介质访问控制协议的一种方法，用于减少数据冲突，提高数据传输效率。
3. 令牌桶：是一种流量控制算法，用于限制网络中一段时间内的数据发送速率，防止网络拥塞。
4. 媒体访问控制地址（MAC地址）：是一个物理地址，由网卡厂商唯一制定，用于标识网络中各个终端设备的身份。
5. 帧同步：是为了确保接收方能够正常解析数据帧，发送方在发送数据帧前需要先发送一组特定的同步信号，以确保数据的同步。
6. Token Ring：是一种介质访问控制协议，用于控制局域网
中各节点对网络介质的访问权限和流量控制。
7. MAC层协议数据单元（MPDU）：是网络中数据链路层的数据传输单元，是由MAC层处理和传输的数据单元，通常包含一定的控制信息和纠错编码，用于控制数据在传输过程中的可靠性。
以上是介质访问控制相关的一些基本概念的解释，希望对您理解介质访问控制协议有所帮助。
介质访问控制
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混合MAC协议：这些协议结合了两种或多种MAC方法的特性，以实现最佳性能。例如，一个协议可能会 在低负载下使用CSMA/CA，在高负载下切换到TDMA
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集中式MAC协议：这些协议由一个中心控制器管理，它负责分配传输资源和协调节点之间的通信。这种 类型的协议通常用于需要高度同步和协调的拓扑结构
1 分布式MAC协议：这些协议没有中心控制器，节点之间通过协商和竞争来共享资源。这种类型的协议通 0 常用于需要高度灵活和可扩展的网络
时分多路访问(TDMA)：这种方法将时间划分为多个时隙，每个节点被分配一个 时隙。在它的时隙内，节点可以发送或接收数据。这种方法适用于同步系统， 其中所有节点都可以准确地知道何时应该发送数据
介质访问控制
频分多路访问 (FDMA)：这种方法 将频率划分为多个 频带，每个节点被 分配一个频带。在 它的频带内，节点 可以发送或接收数 据。FDMA主要用于 无线通信，因为不 同莅临
20XX
介质访问控制
介质访问控制
目录
介质访问控制
介质访问控制(MAC)方法是在共享介质环境中管理通信的一种方式。在这种环境中，多个 节点共享同一通信通道，因此需要一种机制来防止它们之间的冲突。以下是几种常见的 MAC方法
载波侦听多路访问(CSMA)：这是一种避免冲突的MAC方法。每个节点在 发送数据之前侦听介质，如果介质被占用，则等待一段随机时间再尝试 。CSMA有两种变体：CSMA/CD(碰撞检测)和CSMA/CA(碰撞避免)
介质访问控制
随机访问和竞争解决协议(ALOHA)：这是一种简单的MAC协议，其中每个节点在任何时间都可以尝试发
6 送数据。如果两个或更多的节点同时发送数据，就会发生碰撞。为了减少碰撞，节点可以等待一段随
3.2局域网介质访问控制方法
3.2局域网介质访问控制方法1.目前被普遍采用并形成国际标准的介质访问控制方法主要有以下三种：带有冲突检测的载波侦听多路访问方法、令牌总线和令牌环方法。
2.I E E E802标准所描述的局域网参考模型只是对应O S I参考模型数据链路层与物理层。
它将O S I参考模型的数据链路层划分为逻辑链路控制L L C子层与介质访问控制M A C子层。
3.I E E E802.2标准定义的共享介质局域网有三类：采用C S M A/C D 介质访问控制方法的总线型局域网、采用T o k e n B u s介质访问控制方法的总线型局域网与采用T o k e n R i n g介质访问控制方法的环型局域网。
4.E t h e r n e t的核心技术是随机争用型介质访问控制方法，即带有冲突侦测检测的载波侦听多路访问C S M A/C D。
C S M A/C D方法用来解决多结点如何共用传输介质的问题。
在E t h e r n e t中，任何连网的结点都没有可预约的发送时间，它们的发送都是随机的，并且网中不存在集中控制的结点，网中结点都必须平等地争用发送时间，这种介质访问控制属于随机争用型方法。
I E E E802.3标准是在E t h e r n e t规范的基础上制定的。
5．C S M A/C D发送流程可以简单的概括为四点：先听先发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。
在E t h e r n e t网中，如果一个结点要发送数据，它将以广播方式把数据通过作为公共传输介质的总线发送出去，连接在总线上的其他结点都能收听到发送结点发送的数据信号。
采用C S M A/C D介质访问控制方法的总线局域网中，每个结点利用总线发送数据时，先侦听总线的闲忙状态。
若一个结点发送准备发送数据帧，并且此时总线空闲，就启动发送。
同时存在可能，那就是在相同的时刻，由两个或两个以上的结点发送了数据，那么就会产生冲突，因此结点在发送数据的同时应该进行冲突检测。
介质访问控制方法
介质访问控制方法介质访问控制（Media Access Control，MAC）方法是计算机网络中用于协调多个节点对共享媒体的访问的一种技术。
它定义了在共享媒体上的数据传输的协议规则和机制，以确保多个节点之间能够有效地进行通信。
介质访问控制方法对于网络的性能、吞吐量和公平性都起着重要的作用。
常见的介质访问控制方法包括随机接入方法、非均匀间隔时间划分多路复用方法和载波侦听多址方法等。
1. 随机接入方法：随机接入方法的核心思想是在发送数据前随机选取一个时间槽进行发送。
其中最常见的随机接入方法是ALOHA协议和CSMA/CA（CSMA with Collision Avoidance）协议。
ALOHA协议是最早提出的一种随机接入方法。
它将传输时间划分为若干个相等的时间间隔，在每个时间间隔内，节点根据需要发送数据，然后等待反馈。
如果反馈收到，说明数据发送成功；如果反馈未收到，则会在下一个时间间隔内重新发送。
ALOHA协议简化了访问控制的过程，但由于没有进行冲突检测，可能会造成冲突。
CSMA/CA协议是一种改进的随机接入方法，它引入了冲突避免机制。
节点在发送数据之前，先进行载波侦听，如果检测到其他节点正在发送数据，则等到传输完成后再发送。
这样可以避免冲突，提高了传输效率。
2. 非均匀间隔时间划分多路复用方法：非均匀间隔时间划分多路复用方法将传输时间划分为多个时间片段，每个时间片段内的传输权由各节点根据一定的规则确定。
常见的非均匀间隔时间划分多路复用方法有轮流传输法、位图法和字典法等。
轮流传输法是一种简单的时间划分方法，各节点按照一定的顺序依次获得传输权。
这种方法简化了传输冲突的处理，但也可能导致传输时间不均衡。
位图法是一种用位图表示回应传输权的方法。
每个节点都拥有一个位图，当某个节点需要传输时，它将自己的位图中相应位置为1，其他节点根据位图的内容来获取传输权。
位图法可以根据实际需要进行调整，具有较好的灵活性和可扩展性。
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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。
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
令牌环介质访问控制方法：
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