介质访问控制协议

介质访问控制协议的比较
介质访问控制分为以下两种：争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如时隙ALOHA方式、纯ALOHA方式和CSMA/CD方式；确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如令牌环方式和令牌总线方式。

下面对这几种介质访问控制协议进行简单介绍和比较。

1.纯ALOHA协议
纯ALOHA协议的工作原理是：站点只要产生帧，就立即发送到信道上。

在规定的时间内如果收到应答，表示数据发送成功，否则就要等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。

纯ALOHA的优点：简单易行，不需要同步。

纯ALOHA的缺点：冲突概率大，极容易冲突。

2.时隙ALOHA协议
时间被划分为相同大小的时隙，一个时隙等于传送一帧的时间，节点只能在一个时隙的开始才能传送，如果一个时隙有多个节点同时传送，所有节点都能检测到冲突。

当节点要发送新帧，它等到下一时隙开始时传送。

如果没有冲突，节点可以在下一时隙发送新帧；如果有冲突，节点在随后的时隙以概率p重传该帧，直到成功为止。

时隙ALOHA的优点：
1）单个活跃节点可以持续以满速率传送帧
2）具有高分散性，只需节点的时隙同步
3）实现简单
时隙ALOHA的缺点：
1）冲突，浪费时隙
2）空闲时隙
3.载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)控制协议
所谓载波侦听，即总线上各个结点在发送数据前都要检测总线上是否有别的结点发送数据。

如果发现总线是空闲的，则立即发送已准备好的数据；如果监听到总线忙，这时结点要持续检测或等待一个随机时间，再重新监听总线，直到总线空闲再发送数据。

所谓多路访问，即总线上所有结点收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。

所谓冲突检测，即两个或两个以上结点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就会发送碰撞，产生冲突，从而导致两个正在传输的数据都被破坏。

为确保数据的正确传输，因此每个结点在发送数据时要边发送边检测冲突。

CSMA/CD的优点：
1)算法简单，易于实现。

2)设备量少，价格低廉，安装使用方便，便于扩充。

3)某个站点失效不会影响到其他站点。

4)共享资源能力强，便于广播式工作，一个节点发送的数据帧所有节点都可接收。

5)多个节点共用一条传输信道，信道利用率高；
6)传输速率高，可达1-10 Mbps。

CSMA/CD的缺点：
1)用户访问总线时间不确定，不能达到对实时性的要求。

2)网络通信负荷高时，吞吐率下降，传输延迟增加。

3)总线型拓扑的网不是集中控制，故障检测需在各个节点进行，使故障诊断困难。

4)如果传输介质故障，则整个这段总线要切断，因而故障隔离困难。

4.令牌环（Token Ring）访问控制协议
令牌控制网络结点的发送权，只有持有令牌的结点才能够发送数据。

某一结点要发送数据时，它必须等待空闲令牌的到来。

当它获得空闲令牌后，将令牌置“忙”，并以帧为单位发送数据。

如果下一结点就是其目的结点，则将帧拷贝到接收缓冲区，在帧中标志出帧已被正确接收和复制，同时将帧送回环上，否则只仅仅将帧送回环上。

帧绕行一周后到达源结点时，源节点回收已发送的帧，并将令牌置“闲”，再将令牌向下一个结点传送。

当环正常工作时，令牌单向逐结点传送。

令牌环的优点：
1)令牌环型网络可覆盖较远的物理通信距离。

2)数据帧中不要求添加数据，所以帧长比较短。

3)在负载较大的情况下，仍有良好的性能。

4)通过环的接线集中器，环可以被桥接入环中有效的部位，环的大小没有限制。

令牌环的缺点：
1)在低负载的情况下，甚至网络是空载的时候，有一段等待令牌返回的延迟。

2)建立和维护需要较高的费用，可靠性不高。

3)当令牌丢失或出现多个令牌时，必须提供相应维护策略。

5.令牌总线（Token Bus）访问控制协议
令牌总线主要适用于总线型或树型网络结构。

网络中每一个结点都有一个本站地址，并知道其上一个结点和下一个结点地址。

令牌传递规定由高地址向低地址，最后由低地址向高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环。

只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。

信息是双向传送，每个站都可检测到其他站点发出的信息。

在令牌传递时，都要加上目的地的地址，所以只有检测并得到令牌的结点，才能发送信息。

令牌总线的优点：
I)出色的吞吐量性能，这一性能不因线路长度增加而下降。

2)支持大的动态范围，没有相对信号强度方面的问题。

3)媒体访问有调节。

令牌总线的缺点：
1)算法过于复杂，难以实现后期的维护。

2)时间开销较大。

在轻负载下，站点为了使令牌转一圈而等待，性能下降。