ALOHA采用的这种介质访问方法，即载波监听多路访问。CSMA技术是纯ALOHA和分片ALOHA的一种协议改进。由于采用了附加的硬件装置，每个站都能在发送前监听信道介质上是否有发送帧存在。CSMA/CD算法使每个站在发送帧期间，同时有检测冲突的能力。为了决定这个随机时间，一个通用的退避算法称为二进制指数退避算法。令牌总线介质访问控制应具有如下功能：令牌传递算法。......
2023-06-27
令牌介质访问控制方法-计算机网络技术
【摘要】：与“争用型”的CSMA/CD 完全不同的另外一种介质访问控制方法是令牌技术。在令牌访问控制中，采取“轮询”方式访问共享信道。对于令牌环，线路利用率提高也意味着网络中的数据量增大，但由于其采用的是轮询的共享介质访问方法，虽然也会造成平均传输延迟的提高，但其影响程度较CSMA/CD 小。
与“争用型”的CSMA/CD 完全不同的另外一种介质访问控制方法是令牌技术。它采用对各站点进行轮流访问的方式占用共享信道，类似于“击鼓传花”的游戏，这种技术最早使用在环形网络的拓扑结构中。在环形网络的信道中维持一个称为令牌的特殊帧，令牌沿着环形总线在入网结点计算机间依次传递。当环上结点空闲时，令牌绕环进行。当有结点要发送信息时，必须等待，直到令牌到达此结点计算机，使其获得令牌后，该结点计算机便发送数据。当数据帧在环上循环一周后再回到发送结点，由发送结点将数据帧从环上取下，释放令牌（将令牌置为“闲”的状态）。当有数据在环中进行传输时，其他站点必须处于等待的状态。
令牌实际上是一个特殊格式的数据帧，本身不包含信息，只负责控制信道的使用，确保在同一时刻只有一个结点独占信道。令牌在工作中有“闲”和“忙”两种状态。“闲”表示令牌没有被占用，即网中没有计算机在传送信息；“忙”表示令牌已被占用，即网中有信息在传送。由于环上只维持一个令牌，只有获得令牌的站点，才能获得数据的发送权，因此，这种方法解决了传输介质的争用问题，不可能产生任何冲突。
令牌技术不仅能用在环形网络的拓扑结构中，还能应用在总线型网络的拓扑结构中，称为令牌总线。这种方法及物理层的技术规范被IEEE 定义为IEEE 802.4 标准。从物理结构上看，令牌总线网是一种总线型拓扑结构，各个站点共享总线传输信道；但从逻辑上看，它又组成了一种环形结构。连接在总线上的各个站点组成一个逻辑环，这种逻辑环通常按照工作站地址的递增（或递减）的顺序排列，与站点的物理位置并无固定关系。换句话说，这种结构的网络，可以维持一个逻辑环，而网络中的令牌传递，是按照逻辑环进行，数据的传输可以按照物理结构在两站点之间直接进行。因此，令牌总线网络与令牌环网络相比，由于后者传递数据必须按环路进行，前者传输数据有直接的通路，所以令牌总线网延迟时间较短。
除总线型拓扑结构的网络可以组成逻辑环用令牌方式进行介质的访问和控制外，星形拓扑结构、树形拓扑结构的网络都可以组成逻辑环，这样的网络有时也称为逻辑环状网。
令牌访问控制方法有许多优点，如不存在信道竞争，不会出现冲突，负载大小对网络影响不大；令牌运行时间确定，实时性好，适合对时间要求较高的场合；可以对结点设置优先级，便于集中管理和控制。缺点是令牌访问控制的管理机制较为复杂，令牌有可能损坏、丢失或者出现多个令牌，因此，需要在网络中配置监控站点，负责错误检测和恢复及令牌状态检测的功能，花费的系统代价较大。
【例4.3】在下面关于CSMA/CD 访问控制的网络与令牌访问控制的网络，关于性能的描述正确的是（ ）。
A.在重负载时，CSMA/CD 访问控制的网络比令牌访问控制的响应速度快
B.在轻负载时，令牌访问控制比CSMA/CD 访问控制的网络的利用率高
C.在重负载时，令牌访问控制比CSMA/CD 访问控制的网络的利用率高
D.在轻负载时，CSMA/CD 访问控制的网络比令牌访问控制的响应速度慢(www.chuimin.cn)
【解析】CSMA/CD 协议采用争用型的策略访问共享信道。当负载比较轻、站点数比较少时，CSMA/CD 访问控制的网络响应速度比较快；但当负载比较重、站点数量多时，冲突发生的概率将急剧上升，从而会造成退避时间较长，响应速度下降，利用率低。
在令牌访问控制中，采取“轮询”方式访问共享信道。无论网络负载如何，令牌都是依次通过各个工作站。在轻负载的情况下，令牌大部分时间在网内空转，传输效率比较低；当重负载时，每个站都有大量数据要发送，当某个站发送完数据后释放令牌，则该站的后继站便可抓住令牌发送数据，令牌便在站中缓慢移动，每个站都有机会发送数据，因而传输效率比较高。
【答案】C
【例4.4】如图4.5所示为四种可能的令牌环与CSMA/CD 两种局域网的线路利用率与平均传输延迟的关系，其中表达正确的是（ ）。
图4.5 线路利用率与平均传输时延关系
【解析】对于CSMA/CD，线路利用率越高，意味着网络中的数据量大，由于采用的是争用型的共享介质访问方式，因此，网络中数据间可能产生冲突的概率越高，平均传输延迟就越大；平均传输延迟的增加速度远高于线路利用率的提高速度，即网络达到一定的线路利用率，平均传输时延会急速增加。
对于令牌环，线路利用率提高也意味着网络中的数据量增大，但由于其采用的是轮询的共享介质访问方法，虽然也会造成平均传输延迟的提高，但其影响程度较CSMA/CD 小。
【答案】B
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