CSMA/CD,令牌環(huán)，令牌總線1.CSMA/CDCSMA全拼為CarrierSenseMultipleAccess（載波偵聽多路訪問），是工作在OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問控制子層。是一種搶占型的半雙工介質(zhì)訪問控制協(xié)議，采用分布式控制方法。其中：載波偵聽（CarrierSense，CS）指任何連接到介質(zhì)的設(shè)備在欲發(fā)送幀前，必須對介質(zhì)進(jìn)行偵聽，當(dāng)確認(rèn)其空閑時，才可以發(fā)送。多路訪問（MultipleAccess，MA）指多個設(shè)備可以同時訪問介質(zhì)，一個設(shè)備發(fā)送的幀也可以被多個設(shè)備接收。根據(jù)發(fā)生沖突時的解決策略，CSMA可分為CSMA/BA,CSMA/CA,CSMA/CD,CSMA/CP四種，其中CSMA/CD是最為常見的一種，CSMA/CD在發(fā)送時檢測沖突，并采取適當(dāng)措施進(jìn)行補救。CSMA/CD是廣泛用于總線或樹形局部網(wǎng)絡(luò)的一種訪問協(xié)議。在基帶系統(tǒng)中,最早采用這種訪問協(xié)議的是著名的原型以太網(wǎng)（1976年），最早采用此類訪問協(xié)議的寬帶系統(tǒng)是MITERNET（1979年）。其基本思想起源于ALOHA系統(tǒng),ALOHA方式具體可分為純ALOHA和時間片ALOHA兩種形式,最大吞吐量分別只有18.4%和39.8%。造成ALOHA方式信道效率低的根本原因是節(jié)點的發(fā)送意圖與信道狀態(tài)無關(guān)。為克服此弱點，CSMA/CD方式應(yīng)運而生，其主要改進(jìn)是增添了“講前先聽”的功能。它具體可分為三種形式1.斷續(xù)監(jiān)聽式2.1-持續(xù)監(jiān)聽式和3.P-持續(xù)監(jiān)聽式。斷續(xù)監(jiān)聽式CSMA遵守如下規(guī)則。（1）若信道閑，發(fā)送節(jié)點可發(fā)送信包，（2）若信道忙，則后退一隨機時間片，然后再次監(jiān)聽信道，并重復(fù)以上算法。對于1-持續(xù)式CSMA,發(fā)送節(jié)點遵守下列規(guī)則：<1>若信道閑，則以概1發(fā)送信包,<2>若信道忙，則持續(xù)監(jiān)聽信道，直到信道由忙變閑為止，然后以概率1發(fā)送。對于持續(xù)式P-CSMA,發(fā)送節(jié)點遵守如下規(guī)則（1）若信道閑，則以概率P（0<P<1）發(fā)送信包，且以概率1-P延遲一段時間，若信道仍然空閑，則可重復(fù)此過程，直到此信包發(fā)完或出現(xiàn)沖突為止。若在此過程中出現(xiàn)沖突，則按重發(fā)延遲后退一段時間，再重發(fā)(2)若信道忙，則應(yīng)持續(xù)監(jiān)聽信道直到它由忙變閑，再重復(fù)上述過程。斷續(xù)式的出發(fā)點是試圖盡量避免沖突，但當(dāng)幾個節(jié)點由于沖突而等待重發(fā)時，若它們的后退延遲沒結(jié)束，即使信道已閑也不能重發(fā)，浪費了信道空閑時間。與之相反,1-持續(xù)式的出發(fā)點是希望盡量運用信道的空閑時間，但當(dāng)兩個以上節(jié)點都監(jiān)聽到信道空閑時將會同時以概率/發(fā)送，因而導(dǎo)致沖突°P-持續(xù)式實際是以上兩種形式的一種折衷CSMA也可在以上三種形式上再進(jìn)行時間分片，其最大信道容量可達(dá)90%。CSMA/CD的主要改進(jìn)是變“講前先聽”為“邊講邊聽”增加了檢測沖突的功能。由于它用于判斷是否占有信道的時間遠(yuǎn)小于信包傳輸時間，因而提高了信道效率，其信道容量可達(dá)99%。CSMA/CD方式也有斷續(xù)式，1-持續(xù)式及，P-持續(xù)式之分，發(fā)送節(jié)點除遵守三種形式的CSMA外，還需遵守如下規(guī)則(1)若發(fā)送期間檢測到?jīng)_突，則應(yīng)立即停發(fā)信包的其余部分并發(fā)一簡短的沖突干預(yù)信號，(2)等待一隨機時間后，以相應(yīng)的CSMA方式進(jìn)行重發(fā)。與CSMA類似，CSMA/CD也可進(jìn)一步進(jìn)行時間分片。需注意的是CSMA和CSMA/CD的時間片長度為往返最大傳輸延遲，而ALOHA中的時間片長度為一個信包傳輸時間。按此觀點分析，以太網(wǎng)和MATHERNET采用的是非時間片1-持續(xù)式CSMA/CD訪問方式。2.令牌環(huán)令牌環(huán)(Token-Ring)是定義在IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)中的一種局域網(wǎng)接入方式。令牌環(huán)的從本原理是環(huán)上有一個循環(huán)兜圈子的令牌包，誰占有它誰就獲取了發(fā)送權(quán)。當(dāng)環(huán)上的各個站點都無信息要發(fā)送時，環(huán)上的令牌包為“自由”令牌。當(dāng)一個站點A要發(fā)信息時，它先得等待此令牌包的到來，并將“自由”令牌變?yōu)椤懊Α绷钆啤Ｈ缓罅⒓窗l(fā)送一個信息包，該信包后尾隨忙令牌，這樣其它站若要發(fā)信則必須等待。該信包繞環(huán)一周時被尋址到的目的站抄錄此包，信包返回信源后被刪除，當(dāng)滿足下列條件時發(fā)送站將插入一個新的自由令牌到環(huán)上(1)發(fā)送站已完成信包傳送,(2)忙令牌已返回發(fā)信站。由上述令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的原理，我們可以知道：在環(huán)上傳輸時，網(wǎng)絡(luò)中沒有令牌，這就意味著其它工作站想傳輸數(shù)據(jù)就必須等待。因此令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中不會發(fā)生傳輸沖突。3.令牌總線令牌總線（TokenBus），是一個使用令牌通過接入到一個總線拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)架構(gòu)。令牌總線被IEEE802.4工作組標(biāo)準(zhǔn)化。令牌總線方法比較復(fù)雜，需要完成大量的環(huán)維護(hù)工作，包括環(huán)初始化、新結(jié)點加入環(huán)、結(jié)點從環(huán)中撤出、環(huán)恢復(fù)和優(yōu)先級服務(wù)。該技術(shù)主要歸納為以下三點：1、 在總線的基礎(chǔ)上，通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間有序地傳遞令牌（一組特定的比特模式）來分配各結(jié)點對共享型總線的訪問權(quán)利，形成閉合的邏輯環(huán)路。2、 完全采用半雙工的操作方式，只有獲得令牌的結(jié)點才能發(fā)送信息，其它結(jié)點只能接收信息，或者被動地發(fā)送信息（在擁有令牌的結(jié)點要求下，發(fā)送信息）。3、 為了保證邏輯閉合環(huán)路的形成，每個結(jié)點都動態(tài)地維護(hù)著一個連接表，該表記錄著本結(jié)點在環(huán)路中的前繼、后繼和本結(jié)點的地址，每個結(jié)點根據(jù)后繼地址確定下一占有令牌的結(jié)點。令牌總線網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)是把物理總線或樹拓樸上的各節(jié)點組成一個閉合的邏輯環(huán)，即在物理上采用總線和樹拓樸形式，而在邏輯上采用令牌環(huán)訪問控制方式。這樣令牌總線就兼有物理環(huán)無競爭、訪問時間具有確定性和總線網(wǎng)節(jié)點間直接通信，響應(yīng)速度快等優(yōu)點。4.CSMA/CD，令牌環(huán)，令牌總線的比較CSMA/CD技術(shù)是一種分布式控制策略，其原始動機主要是基于計算機之間通信信息量的爆發(fā)式特性。爆發(fā)信息具有信息短而傳輸不頻繁的特點因而在負(fù)荷不重的場合，如典型的辦公應(yīng)用環(huán)境，其信包沖突概率很小并能呈現(xiàn)出較為理想的吞吐量一延遲特性。CSMA/CD主要問題是：(1)訪問的統(tǒng)計特性或不確定性。它主要由信包發(fā)生的隨機性和后退延遲不固定所引起這一點是其固有缺陷，這限制了它在實時通信或?qū)崟r控制以及其它具有嚴(yán)格延遲限制的實時信息中的應(yīng)用。(2)重負(fù)荷下性能下降。重負(fù)荷條件下，由于沖突和重發(fā)次數(shù)的增多會出現(xiàn)“滾雪球”現(xiàn)象，使系統(tǒng)性能下降。這就在理論上存在由于某些站無休止的爭奪信道個別站可能總也得不到發(fā)信機會的可能性。(3)穩(wěn)定性問題。為控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，目前已采用了多種沖突控制算法，這雖然在一定程度上緩解了沖突，但本質(zhì)上是以犧牲系統(tǒng)延遲性能為代價，因而穩(wěn)定性問題未妥善解決。令牌環(huán)與CSMA/CD技術(shù)相比具有訪問有確定性，即若知道最大包長和最大節(jié)點數(shù)則可計算出兩個令牌的最大時間間隔。因此令牌環(huán)可用于實時信息環(huán)境，令牌環(huán)采用點一點通信方式，因此適于采用光纖技術(shù)，令牌環(huán)結(jié)構(gòu)一般要采用中繼器故較易于復(fù)蓋史遠(yuǎn)的物理距離等優(yōu)點。令牌環(huán)存在的主要問題是：(1)令牌維護(hù)問題。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)丟失令牌或多個令牌時，必須提供相應(yīng)的維護(hù)策略，而這一點正是令牌環(huán)技術(shù)難題的關(guān)鍵所在。(2)啟動與恢復(fù)問題。傳統(tǒng)的令牌環(huán)是設(shè)置一個監(jiān)控站來專門負(fù)責(zé)系統(tǒng)的啟動和恢復(fù)，用以處理一些偶然性故障。在這種系統(tǒng)中，一旦監(jiān)控站出問題將會使整個環(huán)失效。改進(jìn)的辦法是采用分散控制途徑，即給環(huán)上每個主機以啟動和恢復(fù)功能，但這又會使令牌丟失和多令牌處理復(fù)雜化。(3)結(jié)構(gòu)本身的可靠性問題。令牌環(huán)結(jié)構(gòu)與共它環(huán)形系統(tǒng)一樣，都存在一個可靠性問題，若任一鏈路或中繼器出故障都有可能使整個環(huán)網(wǎng)南入癱渙狀態(tài)，為查詢這種故障，要求環(huán)系統(tǒng)具有巡徊監(jiān)視的功能，在查出局部故障后要進(jìn)行隔離以及增減部件等重構(gòu)處理，從而將增加網(wǎng)絡(luò)的軟件開銷。與CSMA/CD技術(shù)相比，令牌總線的一個顯著優(yōu)點是訪問具有確定性，即任一站的發(fā)送等待時間上限是可知的，令牌總線系統(tǒng)信息易于調(diào)節(jié)，它沒有CSMA/CD的最小包長等限制，在重負(fù)荷下，令牌總線的信道效率比CSMA/CD,高得多。總之，令牌總線是，CSMA/CD總線與令牌環(huán)相互滲透的技術(shù)，它兼有這兩種技術(shù)的優(yōu)點。令牌總線也存在一些技術(shù)問題:(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于在物理總線或樹形拓樸中，以入邏輯環(huán)并采用令牌方式，勢必給邏輯硬件和軟件增加過多的開銷。例如節(jié)點進(jìn)環(huán)和退環(huán)、邏輯環(huán)斷開后的重新啟動以及重構(gòu)等處理都足，CSMA/CD總線和物理環(huán)系統(tǒng)所沒有的。(2)輕負(fù)荷時性能下陣。與物理環(huán)一樣，邏輯環(huán)