Средний контроль доступа

В стандартах IEEE 802 LAN / MAN подуровень управления доступом к среде передачи ( MAC , также называемый управлением доступом к среде передачи ) является уровнем, который управляет оборудованием, отвечающим за взаимодействие с проводной, оптической или беспроводной средой передачи . Подуровень MAC и подуровень управления логическим каналом (LLC) вместе составляют уровень канала данных . На уровне канала данных LLC обеспечивает управление потоком и мультиплексирование для логического канала (т. Е. EtherType , тег 802.1Q VLAN и т. Д.), В то время как MAC обеспечивает управление потоком и мультиплексирование для среды передачи.

Эти два подуровня вместе соответствуют уровню 2 модели OSI . По причинам совместимости LLC не является обязательным для реализаций IEEE 802.3 (кадры тогда являются "необработанными"), но обязательным для реализаций других стандартов физического уровня IEEE 802. В иерархии модели OSI и стандартов IEEE 802 подуровень MAC обеспечивает абстракцию управления физического уровня, так что сложности управления физическим каналом невидимы для LLC и верхних уровней сетевого стека. Таким образом, любой подуровень LLC (и более высокие уровни) может использоваться с любым MAC. В свою очередь, блок управления доступом к среде формально подключен к PHY через медиа-независимый интерфейс.. Хотя сегодня блок MAC обычно интегрируется с PHY в одном пакете устройства , исторически любой MAC мог использоваться с любым PHY, независимо от среды передачи.

При отправке данных на другое устройство в сети подуровень MAC инкапсулирует кадры более высокого уровня в кадры, подходящие для среды передачи (т. Е. MAC добавляет преамбулу синхрослова, а также, при необходимости, заполнение), добавляет последовательность проверки кадров для выявления ошибок передачи, а затем пересылает данные на физический уровень, как только это разрешает соответствующий метод доступа к каналу . Для топологий с областью конфликтов (шина, кольцо, сетка, топологии точка-множество точек) необходимо контролировать, когда данные отправляются и когда ждать, чтобы избежать конфликтов . Кроме того, MAC также отвечает за компенсацию коллизий, инициируя повторную передачу, если сигнал блокировкиобнаружен. При приеме данных с физического уровня блок MAC обеспечивает целостность данных, проверяя последовательности проверки кадров отправителя, и удаляет преамбулу и заполнение отправителя перед передачей данных на более высокие уровни.

Функции, выполняемые на подуровне MAC [ править ]

Согласно IEEE Std 802-2001 раздел 6.2.3 «Подуровень MAC», основными функциями, выполняемыми уровнем MAC, являются: ^[1]

• Разграничение и распознавание кадров
• Адресация станций назначения (как отдельных станций, так и групп станций)
• Передача адресной информации станции-источника
• Прозрачная передача данных LLC PDU или эквивалентной информации на подуровне Ethernet
• Защита от ошибок, как правило, путем создания и проверки последовательностей проверки кадров
• Контроль доступа к физической среде передачи

В случае Ethernet от MAC требуются следующие функции: ^[2]

• принимать / передавать нормальные кадры
• полудуплексные функции повторной передачи и отсрочки передачи
• добавить / проверить FCS ( последовательность проверки кадра )
• обеспечение соблюдения межкадрового разрыва
• отбросить искаженные фреймы
• prepend (tx) / remove (rx) преамбула, SFD ( начальный разделитель кадров ) и заполнение
• полудуплексная совместимость: добавить (tx) / удалить (rx) MAC-адрес

Механизм адресации [ править ]

Адреса локальной сети, используемые в сетях IEEE 802 и FDDI , называются адресами управления доступом к среде ; они основаны на схеме адресации, которая использовалась в ранних реализациях Ethernet . MAC-адрес - это уникальный серийный номер. MAC-адреса обычно назначаются аппаратному обеспечению сетевого интерфейса во время производства. Наиболее значимая часть адреса идентифицирует производителя, который присваивает оставшуюся часть адреса, таким образом обеспечивая потенциально уникальный адрес. Это позволяет доставлять кадры по сетевому каналу, который соединяет хосты с помощью некоторой комбинации повторителей , концентраторов , мостов икоммутаторы , но не маршрутизаторы сетевого уровня . Таким образом, например, когда IP- пакет достигает своей сети назначения (подсети), IP-адрес назначения (концепция уровня 3 или сетевого уровня) разрешается с помощью протокола разрешения адресов для IPv4 или протокола обнаружения соседей (IPv6) в MAC-адрес (концепция уровня 2) хоста назначения.

Примерами физических сетей являются сети Ethernet и сети Wi-Fi , обе из которых являются сетями IEEE 802 и используют 48-битные MAC-адреса IEEE 802.

Уровень MAC не требуется в полнодуплексной двухточечной связи, но поля адреса включены в некоторые протоколы двухточечной связи по соображениям совместимости.

Механизм контроля доступа к каналу [ править ]

Механизмы управления доступом к каналу, обеспечиваемые уровнем MAC, также известны как метод множественного доступа . Это позволяет нескольким станциям, подключенным к одной физической среде, совместно использовать ее. Примерами совместно используемых физических сред являются шинные сети , кольцевые сети , сети концентраторов, беспроводные сети и полудуплексные двухточечные каналы. Метод множественного доступа может обнаруживать или предотвращать конфликты пакетов данных, если используется метод доступа к каналу на основе конкуренции в пакетном режиме , или резервировать ресурсы для установления логического канала, если коммутация каналовили используется метод доступа к каналу на основе разделения на каналы. Механизм управления доступом к каналу основан на схеме мультиплексирования физического уровня .

Наиболее распространенным методом множественного доступа является CSMA / CD на основе конкуренции, используемый в сетях Ethernet. Этот механизм используется только в домене сетевых конфликтов, например, в сети шины Ethernet или в сети с топологией «звезда» на основе концентраторов. Сеть Ethernet может быть разделена на несколько конфликтных доменов, связанных между собой мостами и коммутаторами.

Метод множественного доступа не требуется в коммутируемой полнодуплексной сети, такой как современные коммутируемые сети Ethernet, но часто доступен в оборудовании по соображениям совместимости.

Механизм управления доступом к каналу для одновременной передачи [ править ]

Использование направленных антенн и связи миллиметрового диапазона в беспроводной персональной сети увеличивает вероятность одновременного планирования передачи без помех в локализованной области, что приводит к огромному увеличению пропускной способности сети. Однако оптимальное планирование одновременной передачи - это NP-трудная проблема . ^[3]

Сотовые сети [ править ]

Сотовые сети , такие как сети GSM , UMTS или LTE , также используют уровень MAC. Протокол MAC в сотовых сетях разработан для максимального использования дорогостоящего лицензированного спектра. ^[4] радиоинтерфейс сотовой сети в слоях 1 и 2 модели OSI; на уровне 2 он разделен на несколько уровней протокола. В UMTS и LTE этими протоколами являются протокол конвергенции пакетных данных (PDCP), протокол управления радиоканалом (RLC) и протокол MAC. Базовая станция имеет полный контроль над радиоинтерфейсом и планирует доступ по нисходящей линии связи, а также доступ по восходящей линии связи для всех устройств. Протокол MAC определяется3GPP в TS 25.321 ^[5] для UMTS, TS 36.321 ^[6] для LTE и TS 38.321 ^[7] для нового радио 5G (NR).

См. Также [ править ]

• Список методов доступа к каналу
• Контроллер изохронного доступа к среде
• Принудительная пересылка MAC
• MACsec (IEEE 802.1AE)

Ссылки [ править ]