摘 要 在局域网中，由于多个节点共同使用1条或1对传输介质（电缆或相同的无线频率）收发数据，所以，需要对数据进行访问控制。由于所使用的访问控制方法不同，LAN的性能、适用范围以及价格也就不同。在构筑LAN时，需要对网络的访问方法具有一定的知识。LAN使用的几种标准化的访问控制方式，如：带碰撞检测的载波侦听多址访问方式、令牌方式、时隙方式以及无线LAN的各种访问控制方式。
关键词 多节点；访问控制；多址一；访问控制方式
1 什么是访问控制方式
LAN的物理拓扑在总线型或树型的情况下，由某个节点发送的数据可直接到达与传输线路相连的全部节点。在环型中，来自节点的帧要按照邻接到下位节点的形式，一直送到目的节点。无论哪种情况，接收了帧的节点都只能把自己地址的帧存入在自己的节点内。大部分节点都是通过1条或1对传输线将信息存储到自己的媒体上。此时，为了使正在进行通信中的节点不受其他节点的影响，以及使接收和发送的数据正确地进行，就必须对信息的传输进行控制。把这种控制方式叫作访问控制方式[1]。
2 带碰撞检测的载波侦听多址访问方式
2.1 CSMA/CD方式的功能
带碰撞检测的载波侦听多址访问方式是以太网使用的访问控制方式，在IEEE 802.3中进行了标准化[2]。这种方式在总线型拓扑和树型拓扑LAN中的应用最为广泛，具有以下三种功能：
（1）载波侦听为了避免要发送帧的节点与来自其他节点帧的碰撞，必须在帧发送之前，检测载波有无，确认传输介质是否空闲。
（2）碰撞检测在传输介质空闲时，如果多节点同时发送，就会发生帧的碰撞。所以发送中的节点要经常监视碰撞，只要检测到碰撞，就马上终止发送，等待一定时间后再重新发送。
（3）多路访问多个节点使用共同的传输介质，根据异步时分方式，完成接收与发送帧。
2.2 CSMA/CD方式概要
（1）无碰撞时
①有发送请求的节点A，把目的地址、发送地址和数据等附在逻辑链路控制上的数据链路层协议数据单元组成帧。
②如果传输介质空闲，就执行④的帧发送工作。
③正在使用传输介质时，要发送的帧要等待到传输介质空闲时再发送。如果，使用中的节点完成了帧的发送，传输介质就会空闲，为了把运行中的帧和自己要发送的帧区别开来，需要等待的帧间间隔后，执行④的工作。
④节点A通过传输介质往节点C发送地址帧，要从帧的发送开始，到结束为止，并监视有无与来自其他节点的帧碰撞。
⑤节点A发送的帧将送到全部节点上，各节点要把运行中的帧的目的地址，和自己的地址进行对照，只有对照结果一致的节点才能接收该帧。各节点可接收运行中的帧，但不对接收内容做响应，节点A在运行中并没有检测出碰撞，所以，可判断出节点C接收正确。
⑥节点C在接收到帧的帧检查序列检查时，检查有无传输错误。如果没有错误，就把帧分解，把LPDU交给LLC子层。如果有错误，就把错误通知给LLC子层，并结束接收工作。
（2）发生碰撞时
①发送数据的节点A和节点D同时或者几乎同时检测到发送载波，假设传输介质空闲。
②节点A和节点D对传输介质发送了各自的帧。很快，由于双方的帧发生碰撞，各节点均检测到碰撞，于是都放弃已接收到的帧。
③检测到碰撞的节点A和节点D，在中断发送的同时，为了不使其他节点发生碰撞，把任意的比特串作为干扰信号，按照一定的时间间隔发送给传输介质。
④节点A和节点D在经过时间延迟后，重新发送。此时，如果仍然发生碰撞，就再一次重新发送。时隙信号由传输介质的一端发送到另一端时，用反射后再次返回为止的时间进行定义。在10MBIT/s以太网的选择是随机整数。如果重发了16次也不成功，就执行故障处理。把这种时间T叫作不完全二进制指数补偿算法的补偿时间。
根据这种算法，在通信量增加碰撞增多时，要按指数函数延长发生碰撞帧的平均重新发送间隔段，无须等待就可以重新发送。
3 令牌传输方式
令牌传输方式是把叫作“令牌”的特殊帧不断地从一个节点传到另一个节点。这种令牌在LAN中只有一个。节点只要收到了自由令牌，该节点就成为令牌持有节点，获得发送帧的权利。令牌持有节点可以在事先设定的发送时间内发送数据，直到发完为止。令牌持有节点在数据发送结束后将令牌交给下一个节点。这样，通过令牌的传输就可以为每个节点都提供一个发送数据的平等权利[3]。
这种访问控制方式包括在环型拓扑使用的令牌环方式和总线型拓扑使用的总线令牌方式。两种控制方法基本相同，信号流动因拓扑不同而异，所以，令牌的形式和逻辑环的构成方法也就有所差别。
3.1 令牌环传输方式
（1）在环型拓扑中，自由令牌是按照一定方向在环上从一个节点循环到物理邻接的下一个节点。不需要对方地址的令牌，也叫作隐式令牌。
（2）节点A要向节点C发送数据时，只要该节点得到循环的自由令牌后，将要发送的数据和对方地址等信息组成帧，并把令牌的自由状态置为忙碌状态后发到环上。
（3）邻接的节点B，接到节点A发来的帧，进行帧的地址对照。如果对照结果不一致，就判断为非自己地址的帧，原封不动地把帧送到环上。
（4）节点B中继过的帧发送到节点C。由于节点C进行的地址对照一致，所以，节点C就在自己节点复制此帧，并对帧附上表示正确接收的记号，发送到下一个节点。
（5）节点A检查经节点D返回的帧内容，确认发出的帧已被节点C接收后，从环中删除此帧，并发送新的自由令牌到环上。
3.2 总线令牌传输方式
在物理拓扑为总线型的，称为总线令牌方式。其全部的节点都采用物理邻接，由一个节点发出的令牌要送到所有节点。因此，要想在总线上构成逻辑环，把令牌只交给后续的一台节点，就必须指明该节点的地址。所以，各个节点需要两个地址，这样，令牌就要从高位地址节点往低位地址节点轮回，再从最低位地址节点返回到高位节点。
3.3 优先传输和初期令牌释放方式
令牌传递方式可以在帧首部的访问控制单元设定表示优先级的信息，对特定节点给予比其他节点高的优先级。表示优先级的字段由优先比特P和预约比特R构成。无论哪种方式，都可以用3比特设定，从最低优先级0至最高优先级7为止的8个层次的优先级。各节点存储自己设定的Pm值，当Pm大于循环令牌中的优先级P时，或者想同时，就可以利用该令牌优先发送帧。当Pm小于P时，由于是比自己优先级高的节点，所以，不能发送帧，而是把令牌直接传给下一个节点。还有，由于预约而提高了优先级的节点，可以在令牌返回来时将优先级恢复到原来的级别[4]。
参考文献
[1] （日）小野濑一志.局域网技术[M].北京：科学出版社，2003：31-35.
[2] 王群，李馥娟.无线局域网[M].北京：人民邮电出版社，2001：22-21.
[3] 沈金龙.计算机通信与网络[M].北京：人民邮电出版社， 2011： 11-17.
[4] 郭峰，增兴至，刘乃安.无线局域网[M].北京：电子工业出版社， 1997：1-5.
作者简介
韩微，男（1984.3.20-），黑龙江安达市任民镇人，本科，东北林业大学讲师。现就职于：黑龙江农垦科技职业学院，计算机教研室教师；研究方向：网络设备、网站、服务器、大数据、云服务。
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