第4章局域网的介质访问控制方法

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。

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。

第1章计算机网络概述1．简答计算机网络产生和发展的四个阶段。

【要点提示】第一阶段：单主机的远程联机系统。

第二阶段：以资源共享为目的的多主机、多终端的互连通信网络。

第三阶段：面向全球范围的开放式、标准化计算机网络。

第四阶段：面向更多新应用的高速、智能化的计算机网络。

2．简答计算机网络的定义和构成要素。

【要点提示】计算机网络定义：通过通信设备和通信线路，将分布地理位置不同且功能独立的多个计算机系统相互连接起来，按照相同的协议，在网络操作系统的管理和控制下，实现资源共享和高速通信的系统。

构成的要素：功能独立的计算机，通信设备和传输介质，网络通信协议，网络操作系统。

3．简答计算机网络的逻辑组成。

【要点提示】由资源子网和通信子网组成。

4．简答计算机网络的物理组成。

【要点提示】由网络硬件和网络软件组成。

5．扼要概述计算机网络的功能。

【要点提示】(1) 数据通信 (2) 资源共享 (3) 提高安全与可靠性 (4) 数据信息的集中和综合处理。

6．简述因特网的主要功能【要点提示】(1) 收发电子邮件(2) 浏览WWW(3) 阅读网络新闻(4) 电子公告(5) 远程登陆(6) 下载资料(7) 信息查询(8) 实时交谈和电子商务7．简答计算机网络的分类方法【要点提示】按作用范围划分，按传输方式划分，按通信介质划分，按通信速率，网络控制方式，按拓扑结构划分。

8．按网络的作用范围是如何对计算机网络进行划分的。

【要点提示】局域网，城域网和广域网。

9．简答计算机网络的拓扑结构分类及特点。

【要点提示】总线型、星型、环型、树型和网状结构。

10．试述常用的网络传输介质【要点提示】同轴电缆、双绞线、光纤。

11．什么是虚拟化、云计算、物联网？【要点提示】虚拟化：是一种资源管理技术，将计算机的各类实体资源予以抽象、转换后呈现出来，使用后可以更好地来使用这些资源。

云计算：是一种按使用量付费的模式，提供可用的、便捷的、按需的网络访问。

物联网：将物品信息通过互联网连接起来，进行信息交换和通信，对物品信息实现智能化识别和管理。

【计算机⽹络】介质访问控制【背景】今天讲介质访问控制，介质访问控制是针对局域⽹的，因为局域⽹是⼀种⼴播式⽹络。

这就意味着局域⽹中所有联机的计算机都共享⼀个公共信道，所以需要⼀种⽅法能够有效的分配传输介质的使⽤权，使得两对节点之间的通信不会互相⼲扰的情况，这种功能就叫介质访问控制。

频分多路复⽤信道划分介质访问控制时分多路复⽤波分多路复⽤码分多路复⽤介质访问控制ALOHA协议随机访问介质访问控制CSMA协议CSMA/CD协议CSMA/CA协议轮询访问介质访问控制令牌传递协议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、分波，分码等⽅法把原来的⼀条⼴播信道，逻辑上分为⼏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。

缺点在于⽆法灵活地适应站点数及其通信量的变化。

时分多路复⽤（Time division multiplexing TDM）时分多路复⽤是将⼀条物理信道按时间分成若⼲时间⽚，轮流地分配给多个信号使⽤。

每个时间⽚ 由复⽤的⼀个信号占⽤。

就某个时刻来看，时分多路复⽤信道上传送的仅是某⼀对设备之间的信号；就某段时间⽽⾔，传送的是按时间分割的多路复⽤信号。

但由于计算机数据的突发性，⼀个⽤户对已经分配到的⼦信道的利⽤率⼀般不⾼。

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。

一、单选题题目1局域网的分类，按网络的拓扑结构划分，可分为星型、（）和环型局域网。

选择一项：A. 网格型B. 总线型C. 网状型D. 树型题目分析：按网络的拓扑结构划分,局域网可分为星型、总线型和环型局域网。

目前常用的是星型和总线型局域网。

正确答案是：总线型题目2组建局域网的硬件设备主要有 ( )、中继器、集线器和以太网交换机等。

选择一项：A. 调制解调器B. 网络适配器C. 无线路由器D. 读卡器组建局域网的硬件设备主要有网络适配器(NIC)、中继器(REPEATER)、集线器(Hub)、以太网交换机(Ethernet Switch)等。

正确答案是：网络适配器题目3网络适配器又称（），是计算机间进行网络互联的重要设备。

选择一项：A. 总线B. 显卡C. 集线器D. 网卡题目分析：网络适配器又称网卡或网络接口卡，是计算机间进行网络互联的重要设备。

网络适配器插在计算机主板的扩展插槽中，是计算机与网络间联接的电气接口，即它一边通过计算机主板的扩展插槽与计算机主板相连，另一边通过其上的电气接口与传输介质相联。

正确答案是：网卡题目4集线器工作于OSI模型的（），其主要功能是对信号进行放大和整形。

选择一项：A. 物理层B. 网络层C. 传输层D. 数据链路层题目分析：集线器工作于OSI模型的物理层，其主要功能是对信号进行放大和整形。

集线器不具有寻址功能，所以它并不记忆每个端口的所连接网卡的MAC地址。

正确答案是：物理层题目5交换机工作于OSI模型的（）。

交换机除了拥有集线器的所有功能外，还具有物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制等功能。

选择一项：A. 物理层B. 网络层C. 传输层D. 数据链路层题目分析：交换机工作于OSI模型的数据链路层，可以将其看作是一个智能的集线器。

交换机除了拥有集线器的所有功能外，还具有物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制等功能。

正确答案是：数据链路层题目6题干（）是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法，是局域网最重要的一项基本技术。