介质访问控制

介质访问控制

1. 介质访问控制概述

介质访问控制（MAC）是数据链路层的重要功能，用于解决多站共享信道时的访问冲突问题。

主要问题

• 信道争用：多个站点同时使用同一信道
• 冲突检测：检测到冲突后的处理机制
• 访问控制：控制站点何时可以发送数据

2. 信道划分

频分多路复用（FDM）

• 将信道带宽划分为多个频段
• 每个站点占用一个频段
• 适用于模拟信号传输

时分多路复用（TDM）

• 将时间划分为多个时隙
• 每个站点占用一个时隙
• 适用于数字信号传输

波分多路复用（WDM）

• 在光纤通信中使用不同波长的光
• 每个波长承载一路信号
• 适用于光纤通信

码分多路复用（CDM）

• 使用不同的编码序列
• 多个信号同时传输
• 适用于无线通信

3. 随机访问协议

ALOHA 协议

纯 ALOHA

• 站点有数据就立即发送
• 如果发生冲突，随机延迟后重发
• 信道利用率约为 18%

时隙 ALOHA

• 将时间划分为固定时隙
• 站点只能在时隙开始时发送
• 信道利用率约为 37%

CSMA 协议

载波监听多路访问

• 发送前先监听信道
• 信道空闲时才发送
• 信道忙时等待

CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）

• 发送过程中继续监听
• 检测到冲突立即停止发送
• 发送阻塞信号，随机延迟后重发
• 以太网采用此协议

CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）

• 发送前发送 RTS（请求发送）
• 接收方回复 CTS（清除发送）
• 避免隐藏终端问题
• 无线局域网采用此协议

4. 轮询访问协议

令牌环协议

• 令牌在环中循环传递
• 只有持有令牌的站点才能发送数据
• 发送完成后释放令牌
• 适用于环形拓扑

轮询协议

• 主站轮流询问各从站
• 从站有数据时发送，无数据时回复空帧
• 适用于星形拓扑

5. 协议比较

练习题

练习 1

以太网采用哪种介质访问控制方法？其基本原理是什么？

练习 2

CSMA/CD 和 CSMA/CA 的主要区别是什么？