局域网介质访问控制方法

传输访问控制方式与局域网的拓扑结构/工作过程有密切关系.目前,计算机局域网常用的访问控制方式有三种,分别用于不同的拓扑结构:带有冲突检测的载波侦听多路访问法(CSMA/CD),令牌环访问控制法(Token Ring),令牌总线访问控制法(token bus).

 

1 CSMA/CD

最早的CSMA方法起源于美国夏威夷大学的ALOHA广播分组网络，1980年美国DEC、Intel和Xerox公司联合宣布Ethernet网采用CSMA技术，并增加了检测碰撞功能，称之为CSMA/CD。这种 方式适用于总线型和树形拓扑结构，主要解决如何共享一条公用广播传输介质。其简单原理 是：在网络中，任何一个工作站在发送信息前，要侦听一下网络中有无其它工作站在发送信 号，如无则立即发送，如有，即信道被占用，此工作站要等一段时间再争取发送权。等待时 间可由二种方法确定，一种是某工作站检测到信道被占用后，继续检测，直到信道出现空闲 。另一种是检测到信道被占用后，等待一个随机时间进行检测，直到信道出现空闲后再发送 。

     CSMA/CD要解决的另一主要问题是如何检测冲突。当网络处于空闲的某一瞬间，有两个或两 个以上工作站要同时发送信息，这时，同步发送的信号就会引起冲突，现由IEEE802.3标准确定的CSMA/CD检测冲突的方法是：当一个工作站开始占用信道进行发送信息时，再用碰撞 检测器继续对网络检测一段时间，即一边发送，一边监听，把发送的信息与监听的信息进行比较，如结果一致，则说明发送正常，抢占总线成功，可继续发送。如结果不一致，则说明 有冲突，应立即停止发送。等待一随机时间后，再重复上述过程进行发送。

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。

2 令牌环

令牌环只适用于环形拓扑结构的局域网。其主要原理是：使用一个称之为“令牌”的控制标 志(令牌是一个二进制数的字节，它由“空闲”与“忙”两种编码标志来实现，既无目的地 址 ，也无源地址)，当无信息在环上传送时，令牌处于“空闲”状态，它沿环从一个工作站到 另 一个工作站不停地进行传递。当某一工作站准备发送信息时，就必须等待，直到检测并捕获 到经过该站的令牌为止，然后，将令牌的控制标志从“空闲”状态改变为“忙”状态，并发送出一帧信息。其他的工作站随时检测经过本站的帧，当发送的帧目的地址与本站地址相符时，就接收该帧，待复制完毕再转发此帧，直到该帧沿环一周返回发送站，并收到接收站指向发送站的肯定应签信息时，才将发送的帧信息进行清除，并使令牌标志又处于“空闲”状 态，继续插入环中。当另一个新的工作站需要发送数据时，按前述过程，检测到令牌，修改状态，把信息装配成帧，进行新一轮的发送。

令牌环控制方式的优点是它能提供优先权服务，有很强的实时性，在重负载环路中，“令牌 ”以循环方式工作，效率较高。其缺点是控制电路较复杂，令牌容易丢失。但IBM在1985年 已解决了实用问题，近年来采用令牌环方式的令牌环网实用性已大大增强。

3 令牌总线

令牌总线主要用于总线形或树形网络结构中。它的访问控制方式类似于令牌环，但它是把总 线形或树形网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。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它站 点发出的信息。在令牌传递时，都要加上目的地址，所以只有检测到并得到令牌的工作站， 才能发送信息，它不同于CSMA/CD方式，可在总线和树形结构中避免冲突。

这种控制方式的优点是各工作站对介质的共享权力是均等的，可以设置优先级，也可以不设 ；有较好的吞吐能力，吞吐量随数据传输速率增高而加大，连网距离较CSMA/CD方式大。缺 点是控制电路较复杂、成本高，轻负载时，线路传输效率低。