第四章介质访问控制子层
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计算机网络局域网参考模型20世纪80年代初期,美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers)成立了IEEE 802委员会,他根据局域网自身的特征,并在参考开放式系统互联参考模型(OSI/RM)后,提出了局域网的参考模型(LAN/RM),从而制定出局域网的体系结构。
按照IEEE 802标准,局域网的体系结构由物理层(Physical layer)、介质访问控制子层(Medium Access Control Sublayer,MAC)和逻辑链路控制子层(Logical Link Control Sublayer,LLC)三个层次构成。
在这三个层次中,其物理层(Physical layer)对应OSI/RM参考模型中的物理层,介质访问控制子层(MAC)与逻辑链路控制子层(LLC)共同对应OSI/RM参考模型中的数据链路层,其对应关系如图7-1所示。
OSI参考模型局域网参考模型图7-1 局域网参考模型与OSI/RM间的关系在OSI参考模型中,物理层的作用是处理机械、电气、功能和规程等方面的特性,确保在通信信道上二进制位信号的正确传输。
其主要功能包括信号的编码与解码,同步前导码的生成与去除,二进制位信号的发送与接收,错误校验(CRC校验),提供建立、维护和断开物理连接的物理设施等功能。
局域网参考模型的物理层与OSI参考模型中的物理层相对应,它包括以下功能:●信号的编码与解码。
●前导码的生成与去除(前导码只用于接收同步数据)。
●比特的发送与接收。
在OSI/RM参考模型中,数据链路层的功能较简单,它负责把数据从一个节点可靠地传送到相邻的节点。
在局域网中,由于多个站点共享传输介质,因此在节点之间传输数据之前要处理好由哪个设备使用传输介质的问题,所以数据链路层要有介质访问控制功能。
又因为存在介质的多样性,所以必须提供多种介质访问控制方法。
计算机网络介质访问控制方法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。
逻辑链路控制是局域网中数据链路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。
介质访问控制属于LLC(LogicalLinkControl)下的一个子层。
是局域网中公用信道的使用产生竞争时,如何分配信道的使用这种分配信道使用权方法称之为介质访问控制方法。
1适合总线结构的带冲突监测的载波监听多路访问(CSMA/CD)方法。
2适合环形结构的令牌环(TOKEN RING)方法。
3适合令牌环总线(TOKEN BUS)访问控制方法。
介质访问控制方法三带冲突监测的载波监听多路访问(CSMA/CD )CSMA/CD适合于总线型和树型的网络拓扑结构,CSMA/CD有效解决了介质共享、信道分配和信道共享的问题,是目前局域网中最常用的一种介质访问控制方法。
Collision Detection介质访问控制方法四CSMA/CD 各部分含义CSMA/CD 各部分含义所谓载波侦听(Carrier Sense ),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。
所谓多路访问(Multiple Access 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 )是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,这种情况称为数据冲突,又称为碰撞。
介质访问控制方法五CSMA/CD 冲突检测原理01020304侦听信道是否空闲。
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。
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。
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,发送一个加强冲突的JAM (阻塞)信号。
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。
物理介质相关子层
物理介质相关子层(Physical Medium Dependent Sublayer,PMD)是OSI 参考模型的数据链路层中的一个子层。
它主要负责处理物理介质的特性和与之相关的问题,例如物理连接、信号传输和电气特性等。
PMD 子层的主要功能包括:
1. 物理连接管理:负责建立、维护和释放物理连接,例如在有线网络中管理物理线缆的连接,或在无线网络中管理无线信道的连接。
2. 信号传输:处理物理介质上的信号编码、解码和传输,确保数据能够在物理介质上正确传输。
3. 电气特性管理:管理物理介质的电气特性,例如电压、电流、频率等,以确保数据传输的稳定性和可靠性。
4. 介质访问控制:在共享物理介质的情况下,PMD 子层可能参与介质访问控制,例如控制网络节点对物理介质的访问权限。
PMD 子层的具体实现方式会因所使用的物理介质类型而异。
例如,在有线以太网中,PMD 子层涉及到物理线缆和连接器的规范,以及信号传输的电气特性;而在无线局域网(WLAN)中,PMD 子层则涉及到无线信号的调制、解调、频率选择等。
PMD 子层是数据链路层的一部分,它处理物理介质的具体特性和与之
相关的问题,为上层协议提供可靠的数据传输服务。
如果你想了解更多关于物理介质相关子层的详细信息,可以参考相关的网络协议和通信教材。
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。