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5.3.1 信道分配问题
通常,可将信道分配方法划分为两类:静态分配方法和动态分配方法.
1.静态分配方法
所谓静态分配方法,也是传统的分配方法,它采用频分多路复用或时分多路复用的办法将单个信道划分后静态
地分配给多个用户. 当用户站数较多或使用信道的站数在不断变化或者通信量的变化具有突发性时,静态频分
多路复用方法的性能较差,因此,传统的静态分配方法,不完全适合计算机网络.
2.动态分配方法
所谓动态分配方法就是动态地为每个用户站点分配信道使用权.动态分配方法通常有3种:轮转,预约和争用.
① 轮转:使每个用户站点轮流获得发送的机会,这种技术称为轮转.它适合于交互式终端对主机的通信.
② 预约:预约是指将传输介质上的时间分隔成时间片,网上用户站点若要发送,必须事先预约能占用的时间片.
这种技术适用于数据流的通信.
③ 争用:若所有用户站点都能争用介质,这种技术称为争用.它实现起来简单,对轻负载或中等负载的系统比较
有效,适合于突发式通信. 争用方法属于随机访问技术,而轮转和预约的方法则属于控制访问技术.
5.3.2 介质访问控制方法
介质访问控制（ MAC ）方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。介质访问控制方法的主
要内容有两个方面:一是要确定网络上每一个结点能够将信息发送到介质上去的特定时刻;二是要解决如何
多路复用
时间分割 频率分割
同步时间分割异步时间分割专用的 交换的
随机访问 控制访问 CSMA CSMA/CD 寄存器插入 时分环 分布的 集中的 标记 预约 冲突避免 查询 预约 CBX
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对共享介质访问和利用加以控制.传统局域网采用共享介质方式的载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)、
标记环传递或FDDI等方法，但随着LAN应用的扩展，这种共享介质方式对任何端口上的数据帧都不加区别地
进行传送时，经常会引起网络冲突，甚至阻塞，所以采用网桥、交换机等方法将网络分段，去减少甚至取消
网络冲突是目前经常采用的方法。
一、共享介质方式中最常用的为CSMA/CD和标记环传递方法。
1.带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)是采用争用技术的一种介质访问控制
方法.CSMA/CD通常用于总线形拓扑结构和星形拓扑结构的局域网中. CSMA/CD是以太网中采用的MAC方法。
CSMA/CD的工作原理可概括成四句话,即先听后发,边发边听,冲突停止,随机延迟后重发.具体过程如下:
当一个站点想要发送数据的时候,它检测网络查看是否有其他站点正在传输,即监听信道是否空闲. 如果
信道忙,则等待,直到信道空闲. 如果信道闲,站点就传输数据. 在发送数据的同时,站点继续监听网络确信没
有其他站点在同时传输数据.因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传
输数据.如果两个或多个站点同时发送数据,就会产生冲突. 当一个传输结点识别出一个冲突,它就发送一个
拥塞信号,这个信号使得冲突的时间足够长,让其他的结点都有能发现. 其他结点收到拥塞信号后,都停止传
输,等待一个随机产生的时间间隙(回退时间,Backoff Time)后重发. 总之,CSMA/CD采用的是一种"有空就发"
的竞争型访问策略,因而不可避免地会出现信道空闲时多个站点同时争发的现象,无法完全消除冲突,只能是
采取一些措施减少冲突,并对产生的冲突进行处理.因此采用这种协议的局域网环境不适合对实时性要求较强
的网络应用.
2.令牌环(Token Ring)访问控制
Token Ring是令牌传输环(Token Passing Ring)的简写.标记传递是标记环网中采用的MAC方法。标记
是一个专用的控制帧，它不停地在环上各站点间传递着，用其标志环路是否空闲以便站点用来发送数据帧。
若某个站点有数据要发送,它就在环路上等待标记帧的到来，进一步占用这个标记帧去发送数据，并当这次
介质访问控制
共享介质方式 交换方式
CSMA/CD
标记环传递
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发送结束时,再将标记帧在环路上传递下去，以便环路上其他站点发送数据帧。
令牌环介质访问控制方法,是通过在环形网上传输令牌的方式来实现对介质的访问控制.只有当令牌传
输至环中某站点时,它才能利用环路发送或接收信息.当环线上各站点都没有帧发送时,令牌标记为01111111,
称为空标记.当一个站点要发送帧时,需等待令牌通过,并将空标记置换为忙标记01111110,紧跟着令牌,用户
站点把数据帧发送至环上.由于是忙标记,所以其他站点不能发送帧,必须等待.发送出去的帧将随令牌沿环
路传输下去.在循环一周又回到原发送站点时,由发送站点将该帧从环上移去,同时将忙标记换为空标记,令
牌传至后面站点,使之获得发送的许可权.发送站点在从环中移去数据帧的同时还要检查接收站载入该帧的
应答信息,若为肯定应答,说明发送的帧已被正确接收,完成发送任务.若为否定应答,说明对方未能正确收到
所发送的帧,原发送站点需在带空标记的令牌第二次到来时,重发此帧.采用发送站从环上收回帧的策略,不
仅具有对发送站点自动应答的功能,而且还具有广播特性,即可有多个站点接收同一数据帧.
接收帧的过程与发送帧不同,当令牌及数据帧通过环上站点时,该站将帧携带的目标地址与本站地址相比
较.若地址符合,则将该帧复制下来放入接收缓冲器中,待接收站正确接收后,即在该帧上载入肯定应答信号;
若不能正确接收则载入否定应答信号,之后再将该帧送入环上,让其继续向下传输.若地址不符合,则简单地将
数据帧重新送入环中.所以当令牌经过某站点而它既不发送信息,又无处接收时,会稍经延迟,继续向前传输.
在系统负载较轻时,由于站点需等待令牌到达才能发送或接收数据,因此效率不高.但若系统负载较重,则各站
点可公平共享介质,效率较高.为避免所传输数据与标记形式相同而造成混淆,可采用前面所讲过的位填入技
术,以区别数据和标记.使用令牌环介质访问控制方法的网络,需要有维护数据帧和令牌的功能.如:可能会出
现因数据帧未被正确移去而始终在环上传输的情况.也可能出现令牌丢失或只允许一个令牌的网络中出现了
多个令牌等异常情况.解决这类问题的办法是在环中设置监控器,对异常情况进行检测并消除.令牌环网上的
各个站点可以设置成不同的优先级,允许具有较高优先权的站申请获得下一个令牌权.归纳起来,在令牌环中
主要有下面3种操作:
1、截获令牌并且发送数据帧.如果没有结点需要发送数据,令牌就由各个结点沿固定的顺序逐个传递;如
果某个结点需要发送数据,它要等待令牌的到来,当空闲令牌传到这个结点时,该结点修改令牌帧中的标志,使
其变为"忙"的状态,然后去掉令牌的尾部,加上数据,成为数据帧,发送到下一个结点.
3、取消数据帧并且重发令牌.由于环网在物理上是个闭环,一个帧可能在环中不停
地流动,所以必须清除.当数据帧通过闭环重新传到发送结点时,发送结点不再
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转发,而是检查发送是否成功.如果发现数据帧没有被复制(传输失败),则重发
该数据帧;如果发现传输成功,则清除该数据帧,并且产生一个新的空闲令牌发
送到环上.
3.令牌总线(Token Bus)访问控制
令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环,令牌在逻辑环路中依次传递,
其操作原理与令牌环相同.它同时具有上述两种方法的优点,是一种简单,公平,性能
良好的介质访问控制方法.
二、交换方式(switched mode)
交换方式(switched mode)是不同于共享介质方式的另一种局域网的介质访问控制方法,它是在桥接技术
基础上发展起来的，为了解决网络冲突，进一步提高网络有效带宽的一种MAC方法。以太网（包括快速以太
网）是使用共享介质MAC方法的一个典型例子，对一个有30个站点的10Mbps以太网讲，其平均(每站)吞吐
量为1/3Mbps。但考虑到随着用户数增多，冲突发生，引起网络阻塞，则其吞吐量要随着负荷的变化而变化；
尤其当负荷超过37%后，吞吐量将急剧下降，仅有30%可被使用，这样平均(每站)吞吐量仅为100Kbps。一种
解决的方法就是利用桥接技术将一个LAN分段，减少每段的站点数；如每个网段只有一个站点，它就可以享
用全部带宽。这种多端口的桥接器就是交换器的雏形。
交换机在局域网中处在相当于集线器的位置,但不像集线器那样要向所有端口重发输入帧，而是去观察
此帧的目的地址和原地址，确定“转发”到哪一个输出端口去。一个交换机通常是由I/O缓冲器、I/O端口
和交换部件三部分所组成，经常采用的是“穿通”和“存储转发”两种内部转发技术。在用穿通技术对，交
换机只要读得目的地址，确定了输出端口后，就开始转发此帧到输出端口去。它的优点是具有较低的交换延
迟，缺点是不管此帧有无差错均转发。而在用存储转发技术时，交换机在接收并分析了整个帧后，才确定是
否向输出端口转发此帧。这里包括要进行循环冗余检验(CRC)等操作，显然要多费时间。