Control mediu acces - Medium access control

Model OSI
pe straturi
7.  Stratul de aplicare
6.  Stratul de prezentare
5.  Stratul sesiunii
4.  Stratul de transport
3.  Stratul de rețea
2.  Stratul de legătură de date
1.  Stratul fizic
Suită de protocol Internet
Strat de aplicație
Stratul de transport
Stratul Internet
Strat de legătură

În standardele IEEE 802 LAN / MAN , substratul de control al accesului mediu ( MAC , numit și control al accesului media ) este stratul care controlează hardware-ul responsabil pentru interacțiunea cu mediul de transmisie cu fir, optic sau fără fir . Substratul MAC și substratul de control al legăturii logice (LLC) formează împreună stratul de legătură de date . În stratul de legătură de date, LLC oferă controlul fluxului și multiplexarea pentru legătura logică (de exemplu , EtherType , eticheta VLAN 802.1Q etc.), în timp ce MAC oferă controlul fluxului și multiplexarea mediului de transmisie.

Aceste două substraturi corespund împreună stratului 2 al modelului OSI . Din motive de compatibilitate, LLC este opțională pentru implementările IEEE 802.3 (cadrele sunt apoi „brute”), dar obligatorie pentru implementările altor standarde ale stratului fizic IEEE 802. În cadrul ierarhiei modelului OSI și a standardelor IEEE 802, substratul MAC oferă o abstracție de control a stratului fizic, astfel încât complexitățile controlului legăturilor fizice sunt invizibile pentru LLC și straturile superioare ale stivei de rețea. Astfel, orice substrat LLC (și straturi superioare) poate fi utilizat cu orice MAC. La rândul său, blocul de control al accesului mediu este conectat formal la PHY printr -o interfață independentă de suport . Deși blocul MAC este astăzi de obicei integrat cu PHY în același pachet de dispozitive , istoric orice MAC ar putea fi utilizat cu orice PHY, independent de mediul de transmisie.

Când trimiteți date către un alt dispozitiv din rețea, substratul MAC încapsulează cadre de nivel superior în cadre adecvate pentru mediul de transmisie (adică MAC adaugă un preambul de sincronizare și, de asemenea, umplere, dacă este necesar), adaugă o secvență de verificare a cadrelor pentru a identifica erorile de transmisie, și apoi redirecționează datele către stratul fizic de îndată ce metoda adecvată de acces la canal o permite. Pentru topologiile cu un domeniu de coliziune (autobuz, inel, mesh, topologii punct-la-multipunct), controlul când datele sunt trimise și când să aștepte este necesar pentru a evita coliziunile . În plus, MAC este, de asemenea, responsabil pentru compensarea coliziunilor prin inițierea retransmisiei dacă este detectat un semnal de blocaj . Când primiți date din stratul fizic, blocul MAC asigură integritatea datelor prin verificarea secvențelor de verificare a cadrului expeditorului și elimină preambulul și umplerea expeditorului înainte de a transmite datele în straturile superioare.

Multiplexare
Multiplexing diagram.svg
Modulație analogică
subiecte asemănătoare

Funcții efectuate în substratul MAC

Conform IEEE Std 802-2001 secțiunea 6.2.3 „Substrat MAC”, funcțiile principale îndeplinite de stratul MAC sunt:

  • Delimitarea și recunoașterea cadrelor
  • Adresarea stațiilor de destinație (atât ca stații individuale, cât și ca grupuri de stații)
  • Transmiterea informațiilor de adresare a stației sursă
  • Transferul transparent de date al PDU-urilor LLC sau al informațiilor echivalente din substratul Ethernet
  • Protecție împotriva erorilor, în general prin generarea și verificarea secvențelor de verificare a cadrelor
  • Controlul accesului la mediul de transmisie fizic

În cazul Ethernet , funcțiile necesare unui MAC sunt:

  • primi / transmite cadre normale
  • funcții de retransmisie și retrogradare semi-duplex
  • adăugați / verificați FCS ( secvența de verificare a cadrelor )
  • aplicarea decalajului între cadre
  • aruncați cadrele malformate
  • pregătiți (tx) / eliminați (rx) preambulul, SFD ( start frame delimiter ) și padding
  • compatibilitate semi-duplex: adăugați (tx) / eliminați (rx) adresa MAC

Mecanism de adresare

Adresele de rețea locală utilizate în rețelele IEEE 802 și rețelele FDDI se numesc adrese de control al accesului media ; acestea se bazează pe schema de adresare care a fost utilizată în implementările Ethernet timpurii . O adresă MAC este concepută ca un număr de serie unic. Adresele MAC sunt de obicei atribuite hardware-ului interfeței de rețea în momentul fabricării. Cea mai semnificativă parte a adresei identifică producătorul, care atribuie restul adresei, furnizând astfel o adresă potențial unică. Acest lucru face posibil ca cadrele să fie livrate pe o legătură de rețea care interconectează gazdele printr-o combinație de repetoare , hub-uri , poduri și comutatoare , dar nu de către routerele de nivel de rețea . Astfel, de exemplu, atunci când un pachet IP ajunge la (sub) rețeaua de destinație, adresa IP de destinație (un strat 3 sau un concept de strat de rețea) este rezolvată cu Protocolul de rezoluție a adresei pentru IPv4 sau prin Protocolul de descoperire a vecinilor (IPv6) în Adresa MAC (un concept de nivel 2) al gazdei de destinație.

Exemple de rețele fizice sunt rețelele Ethernet și rețelele Wi-Fi , ambele rețele IEEE 802 și utilizează adrese MAC IEEE 802 pe 48 de biți.

Un strat MAC nu este necesar în comunicarea full-duplex punct-la-punct , dar câmpurile de adresă sunt incluse în unele protocoale punct-la-punct din motive de compatibilitate.

Mecanism de control al accesului la canale

Mecanismele de control al accesului la canale furnizate de stratul MAC sunt, de asemenea, cunoscute ca o metodă de acces multiplu . Acest lucru face posibil ca mai multe stații conectate la același mediu fizic să îl partajeze. Exemple de medii fizice partajate sunt rețelele de magistrală , rețelele de apelare, rețelele hub, rețelele fără fir și legăturile semi-duplex punct-la-punct. Metoda de acces multiplu poate detecta sau evita coliziunile de pachete de date dacă se folosește o metodă de acces la canal bazată pe contenție în modul pachet sau poate rezerva resurse pentru a stabili un canal logic dacă se utilizează o metodă de acces la canal cu comutare de circuit sau bazată pe canalizare. Mecanismul de control al accesului la canale se bazează pe o schemă multiplex de strat fizic .

Cea mai răspândită metodă de acces multiplu este CSMA / CD bazat pe litigii utilizate în rețelele Ethernet. Acest mecanism este utilizat numai într-un domeniu de coliziune a rețelei, de exemplu o rețea de magistrală Ethernet sau o rețea de topologie stelară bazată pe hub. O rețea Ethernet poate fi împărțită în mai multe domenii de coliziune, interconectate prin poduri și comutatoare.

O metodă de acces multiplu nu este necesară într-o rețea full-duplex comutată , cum ar fi rețelele Ethernet comutate de astăzi, dar este adesea disponibilă în echipament din motive de compatibilitate.

Mecanism de control al accesului la canale pentru transmisie simultană

Utilizarea antenelor direcționale și a comunicației cu unde milimetrice într-o rețea fără fir personală crește probabilitatea programării concomitente a transmisiilor fără interferențe într-o zonă localizată, ceea ce duce la o creștere imensă a debitului de rețea. Cu toate acestea, programarea optimă a transmisiei simultane este o problemă NP-hard .

Rețele celulare

Rețelele celulare , cum ar fi rețelele GSM , UMTS sau LTE , utilizează, de asemenea, un strat MAC. Protocolul MAC în rețelele celulare este conceput pentru a maximiza utilizarea spectrului licențiat scump. Interfața aer a unei rețele celulare este în straturile 1 și 2 ale modelului OSI; la stratul 2, este împărțit în mai multe straturi de protocol. În UMTS și LTE, acele protocoale sunt Protocolul de convergență a pachetelor de date (PDCP), protocolul Radio Link Control (RLC) și protocolul MAC. Stația de bază are control absolut asupra interfeței aeriene și programează accesul la legătura descendentă, precum și accesul la legătura ascendentă a tuturor dispozitivelor. Protocolul MAC este specificat de 3GPP în TS 25.321 pentru UMTS, TS 36.321 pentru LTE și TS 38.321 pentru 5G New Radio (NR).

Vezi si

Referințe