Střední kontrola přístupu - Medium access control

OSI model
podle vrstvy
7.  Aplikační vrstva
6.  Prezentační vrstva
5.  Vrstva relace
4.  Transportní vrstva
3.  Síťová vrstva
2.  Vrstva datového spojení
1.  Fyzická vrstva
Sada internetových protokolů
Aplikační vrstva
Transportní vrstva
Internetová vrstva
Odkazová vrstva

Ve standardech IEEE 802 LAN/MAN je podvrstva řízení přístupu k médiu ( MAC , také nazývaná řízení přístupu k médiím ) vrstva, která řídí hardware zodpovědný za interakci s drátovým, optickým nebo bezdrátovým přenosovým médiem . Podvrstva MAC a podvrstva logického propojení (LLC) dohromady tvoří vrstvu datového spojení . Ve vrstvě datového spojení poskytuje LLC řízení toku a multiplexování pro logické spojení (tj. EtherType , tag VLAN 802.1Q atd.), Zatímco MAC poskytuje řízení toku a multiplexování pro přenosové médium.

Tyto dvě podvrstvy společně odpovídají vrstvě 2 modelu OSI . Z důvodu kompatibility je LLC pro implementace IEEE 802.3 volitelná (rámce jsou pak „raw“), ale povinná pro implementace jiných standardů fyzické vrstvy IEEE 802. V rámci hierarchie modelu OSI a standardů IEEE 802 poskytuje podvrstva MAC kontrolní abstrakci fyzické vrstvy tak, že složitost ovládání fyzických odkazů je pro LLC a horní vrstvy síťového zásobníku neviditelná. S jakýmkoli MAC lze tedy použít jakoukoli podvrstvu LLC (a vyšší vrstvy). Na druhé straně je blok řízení přístupu k médiu formálně připojen k PHY prostřednictvím rozhraní nezávislého na médiích . Ačkoli blok MAC je dnes typicky integrován s PHY v rámci stejného balíčku zařízení , historicky mohl být jakýkoli MAC použit s jakýmkoli PHY, nezávisle na přenosovém médiu.

Při odesílání dat na jiné zařízení v síti podvrstva MAC zapouzdřuje rámce vyšší úrovně do rámců vhodných pro přenosové médium (tj. MAC přidává preambuli syncword a v případě potřeby také odsazení), přidává sekvenci kontroly rámců k identifikaci chyb přenosu, a poté předá data fyzické vrstvě, jakmile to příslušný způsob přístupu ke kanálu dovolí. U topologií s kolizní doménou (sběrnice, prsten, síť, topologie s vícebodovými body) je nutné řídit, kdy jsou data odesílána a kdy čekat, aby se zabránilo kolizím . Kromě toho je MAC také zodpovědný za kompenzaci kolizí inicializací opakovaného přenosu, pokud je detekován signál rušení. Při příjmu dat z fyzické vrstvy MAC blok zajišťuje integritu dat ověřením posloupnosti kontroly rámců odesílatele a před odesláním dat do vyšších vrstev odstraní preambuli a výplň odesílatele.

Multiplexování
Diagram multiplexování. Svg
Analogová modulace
související témata

Funkce prováděné v podvrstvě MAC

Podle IEEE Std 802-2001 sekce 6.2.3 „MAC podvrstva“ jsou primární funkce prováděné vrstvou MAC:

  • Oddělování a rozpoznávání rámců
  • Adresování cílových stanic (jak jako jednotlivé stanice, tak jako skupiny stanic)
  • Přenos informací o adresování zdrojové stanice
  • Transparentní přenos dat LLC PDU nebo ekvivalentních informací v ethernetové podvrstvě
  • Ochrana proti chybám, obecně pomocí generování a kontroly sekvencí kontroly rámců
  • Řízení přístupu k fyzickému přenosovému médiu

V případě ethernetu jsou požadovanými funkcemi MAC následující:

  • přijímat/vysílat normální rámce
  • poloduplexní funkce retransmise a backoff
  • připojit/zkontrolovat FCS ( sekvence kontroly rámců )
  • vymáhání mezery mezi snímky
  • vyhoďte chybně tvarované rámečky
  • prepend (tx)/remove (rx) preamble, SFD ( start frame delimiter ) a padding
  • kompatibilita s polovičním duplexem: připojte (tx)/odeberte (rx) MAC adresu

Adresovací mechanismus

Adresy místní sítě používané v sítích IEEE 802 a FDDI se nazývají adresy pro řízení přístupu k médiím ; jsou založeny na schématu adresování, které bylo použito v raných implementacích ethernetu . Adresa MAC je určena jako jedinečné sériové číslo. MAC adresy jsou obvykle přiřazeny hardwaru síťového rozhraní v době výroby. Nejvýznamnější část adresy identifikuje výrobce, který přiřadí zbývající část adresy, a tak poskytne potenciálně jedinečnou adresu. To umožňuje, aby rámce byly dodávány na síťové propojení, které propojuje hostitele nějakou kombinací opakovačů , rozbočovačů , můstků a přepínačů , ale nikoli směrovači síťové vrstvy . Když tedy například IP paket dosáhne své cílové (pod) sítě, je cílová IP adresa (koncept vrstvy 3 nebo konceptu síťové vrstvy) vyřešena pomocí protokolu Resolution Resolution Protocol pro IPv4 nebo pomocí protokolu Neighbor Discovery Protocol (IPv6) do MAC adresa (koncept vrstvy 2) cílového hostitele.

Příkladem fyzických sítí jsou ethernetové sítě a sítě Wi-Fi , které jsou sítěmi IEEE 802 a používají 48bitové adresy MAC IEEE 802.

Vrstva MAC není při plně duplexní komunikaci point-to-point vyžadována , ale pole adresy jsou z důvodu kompatibility součástí některých protokolů point-to-point.

Mechanismus řízení přístupu ke kanálu

Mechanismy řízení přístupu ke kanálu poskytované vrstvou MAC jsou také známé jako metoda vícenásobného přístupu . To umožňuje sdílení několika stanic připojených ke stejnému fyzickému médiu . Sdílenými fyzickými médii jsou například sběrnicové sítě , kruhové sítě , sítě rozbočovačů, bezdrátové sítě a poloduplexní spoje point-to-point. Metoda vícenásobného přístupu může detekovat nebo se vyhnout kolizím datových paketů, pokud je použita metoda přístupu ke kanálu založená na soupeření založeném na paketovém režimu , nebo rezervovat prostředky pro vytvoření logického kanálu, pokud je použita metoda přístupu ke kanálu s přepínáním mezi okruhy nebo kanálem. Mechanismus řízení přístupu ke kanálu se opírá o multiplexní schéma fyzické vrstvy .

Nejrozšířenější metodou vícenásobného přístupu je CSMA/CD založené na soubojích používané v ethernetových sítích. Tento mechanismus se používá pouze v rámci kolizní domény sítě, například sítě ethernetové sběrnice nebo sítě hvězdicové topologie založené na rozbočovači. Síť Ethernet lze rozdělit na několik kolizních domén, propojených mosty a přepínači.

Metoda vícenásobného přístupu není v přepínané plně duplexní síti, jako jsou dnešní přepínané ethernetové sítě, vyžadována , ale je z důvodu kompatibility často v zařízení k dispozici.

Mechanismus řízení přístupu ke kanálu pro souběžný přenos

Použití směrových antén a komunikace v milimetrových vlnách v bezdrátové osobní osobní síti zvyšuje pravděpodobnost souběžného plánování neinterferujících přenosů v lokalizované oblasti, což má za následek obrovské zvýšení propustnosti sítě. Optimální plánování souběžného přenosu je však problém NP .

Mobilní sítě

Mobilní sítě , jako jsou sítě GSM , UMTS nebo LTE , také používají vrstvu MAC. Protokol MAC v mobilních sítích je navržen tak, aby maximalizoval využití drahého licencovaného spektra. Rádiové rozhraní celulární sítě je na vrstvách 1 a 2 modelu OSI; ve vrstvě 2 je rozdělena do několika vrstev protokolu. V UMTS a LTE jsou těmito protokoly protokol PDCP ( Packet Data Convergence Protocol ), protokol Radio Link Control (RLC) a protokol MAC. Základna má absolutní kontrolu nad vzdušným rozhraním a rozvrhuje přístup pro downlink i uplink pro všechna zařízení. Protokol MAC je specifikován 3GPP v TS 25.321 pro UMTS, TS 36.321 pro LTE a TS 38.321 pro 5G New Radio (NR).

Viz také

Reference