有线网络中MAC协议分析

有线网络中MAC协议分析

网络之中，我们熟悉的MAC层协议，在无线和有线两个网络之中有什么差异呢？今天我们就此话题展开来谈一谈。那么这篇文章主要讲述了有线网络中的MAC协议的一些内容。随着信息技术的飞速发展,人们对网络通信的需求不断提高,无线局域网(WLAN)作为计算机网络与无线通信技术相结合的产物,利用无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信,并让通信的移动化､个性化和多媒体应用得以实现｡

媒体访问控制(MAC)作为局域网的关键技术之一,完全决定局域网的网络性能(诸如吞吐性能与迟延性能)等等｡而无线局域网(WLAN)由于其传输介质以及移动性等特点,采用与有线局域网有所区别的MAC协议｡

OSI七层协议中数据链路层(DLL)内LLC层和MAC层

OSI将网络通信协议体系区分为7个层,体系的最底层称为物理层,网络所采用的不同的传输介质,对应不同的物理层,如双绞线或同轴线｡体系内第二层为数据链路层(Data link Sub-layer),数据链路层的上半部为LLC(Logical Link Control Sub-layer)逻辑链路控制子层,负责将数据正确的发送到物理层,在数据链路层的下半部为MAC(Media Access Control)子层,负责控制与连接物理层的物理介质｡

当发送数据时,MAC层要完成以下任务:首先它按规则从LLC层接收数据,然后执行媒体访问规程,查看网络是否可以发送;一旦网络可以发送,它将给数据附加上一些控制信息,把数据及控制信息以规定的格式(一般称做帧)送往物理层｡

当接收数据时,MAC层要完成以下任务:首先它从物理层接收到数据帧并检查数据帧中的控制信息,从而判断是否发生传输错误｡如数据正确,则去掉控制信息后把其送至LLC层｡

传统有线局域网(LAN)的MAC协议

在网络标准内,各种传输介质的物理层对应到相对的MAC层,例如以同轴线为传输介质时,对应的MAC层标准为802.14,各个计算机连接成环状时,对应MAC标准为802.5｡目前,最普及的网络标准称为以太网,其在MAC层定义为802.3｡802.3的MAC层定义对传输介质的访问控制方式为CSMA/CD｡

CSMA/CD媒体访问控制协议

由于以太网(Ethernet)成为现存局域网络结构的绝大多形式,CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)载波监测多址接入协议也成为局域网采用最多的MAC协议｡CSMA/CD适宜于总线型局域网拓朴结构的随机竞争型媒体访问控制｡总线型网络允许同一时刻只有一个节点(Node)发送数据,一旦两个或以上节点同时发送数据,则会发生数据碰撞,数据不能正常发送和接收｡CSMA/CD协议就是尽可能保证网络上同时只有一个节点发送数据,减小数据“碰撞"概率｡

CSMA/CD工作过程:

当MAC协议收到LLC(Logical Link Control Sub-Layer)发来的数据以后,首先监测网络电缆上是否具有数据,即载波传送｡如果网络空闲,即没有载波传送,刚将数据装帧,经物理层发送出去｡如果网络繁忙,则监测网络直到网络空闲,再将数据装帧发送｡

EEE 802.3 MAC帧格式

MAC层在发送数据时将数据装帧交物理层发送｡

Preamble:前导序列｡由62比特交替出现的“0"“1"序列组成｡设置目的:接收端物理层同步位时钟｡

SFD:起始域｡“11"表示有用数据开始｡

Dest:目的地址域｡由6字节组成｡表目的节点地址｡

Sourse:源地址域｡由6字节组成｡表源节点地址｡

Length:长度域｡由2字节组成｡表数据域长度｡

Data:数据域｡46字节~1500字节之间｡

FCS:校验域｡4字节组成｡

CSMA/CD为基础的MAC协议发展方向

随着10 BASE-T和10 BASE-FL等技术的出现,IEEE 802.3标准局域网拓朴结构已经开始由总线型结构向树型结构发展｡因此,CSMA/CD为基础的MAC子层也需要被修改以适应双工工作模式局域网的发展｡