定义

介质访问控制简称MAC。 是解决共用信道的使用产生竞争时,如何分配信道的使用权问题。

常见的介质访问控制有下图所示几种方法:
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Token Ring协议

令牌环网是一种 LAN 协议,定义在 IEEE 802.5 中,其中所有的工作站都连接到一个环上,每个工作站只能同直接相邻的工作站传输数据。通过围绕环的令牌信息授予工作站传输权限。令牌环适用于低速网络。
介质访问控制方式:Token Ring、CSMA/CD、CSMA/CA - 图2

TCU:环接口干线耦合器。它的主要作用是传递经过的所有帧,为接入站发送和接收数据提供接口。它的状态有两种:收听状态和发送状态。

工作流程
网络空闲时,环路中只有令牌帧在循环传递;
令牌传递到有数据要发送的站点处,该站点就修改令牌中的一个标志位,并在令牌中附加自己需要传输的数据,将令牌变成一个数据帧,然后将这个数据帧发送出去;
数据帧沿着环路传输接收到的站点一边转发数据,一边查看帧的目的地址。如果目的地址与自己的地址相同,那么接收站就负责该数据帧以便进一步处理;
数据帧沿着环路传输,直到到达该帧的源站点,源站点接到自己发出去的数据帧后便不再进行转发。同时,发送方可以通过检验返回的数据帧来查看数据传输中是否有错,若有错则重传该帧;
源站点传送完数据后,重新产生一个令牌,并将令牌传递给下一个站点,以交出对媒体的访问权限。

工作特点
实际上,令牌环不是广播介质,而是用中继器把单个点到点线路链接起来,并首尾相接形成环路。由于发送的帧沿环路传播时能到达所有的站,所以可以起到广播发送的作用。中继器是连接环网的主要设备,它的主要功能是把本站的数据发送到输出链路上,也可以把发送给本站的数据复制到站中。一般情况下,环上的数据帧由发送站回收,这种方案有两种好处:
(1)实现组播功能:当帧在环上循环一周时,可以多个站复制
(2)允许自动应答:当帧经过目标站时,目标站可以改变帧中的应答字段,从而不需返回专门的应答帧

CSMA/CD协议

含义
载波监听多点接入/碰撞检测
载波监听(CS):每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。
多点接入(MA):表示计算机以多点接入的方式连接在一根总线上;
碰撞检测(CD):计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小(当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。)
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工作流程
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注:CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)
每个站在发送数据之后的一小段时间内,存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。

CSMA/CA协议

为什么使用CSMA/CA协议?
虽然CSMA/CD协议已成功地应用于有线连接的局域网,但无线局域网不能简单地搬用CSMA/CD协议。其主要原因是:
第一,CSMA/CD协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道,以便发现是否有其他的站也在发送数据,这样才能实现“冲突检测”的功能。但在无线局域网的设备中要实现这种功能花费过大。
第二,更重要的是,即使能够实现冲突检测的功能,且在发送数据报时检测到信道是空闲的,但是,由于无线电波能够向所有的方向传播,且其传播距离受限,在接收端仍然有可能发生冲突,从而产生隐藏站问题和暴露站问题。
此外,无线信道还由于传输条件特殊,造成信号强度的动态范围非常大。这就使发送站无法使用冲突检测的方法来确定是否发生了碰撞。
因此,无线局域网不能使用CSMA/CD协议,而是以此为基础,制定出更适合无线网络共享信道的载波监听多路访问/冲突避免CSMA/CA协议。CSMA/CA协议利用ACK信号来避免冲突的发生,也就是说,只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后,才确认送出的数据已经正确到达目的 。

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发送数据前,检测信道是否空闲;
空闲则发送RTS(Request to send),RTS包括发送端的地址、接收端的地址,下一份数据将持续发送的时间等信息;信道忙则等待;
接收端收到RTS后,将响应CTS(clear to send)
发送端接收到CTS后,开始发送数据帧(同时预约信道:发送方告知其他站点自己要传多久数据);
接收端收到数据帧后,将用CRS来检验数据是否正确,正确则响应ACK帧;
发送方收到ACK帧就可以进行下一个数据帧的发送,若没有则一直重传至规定重发次数为止。

CSMA/CD与CSMA/CA比较

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