3.2 局域网介质访问控制方式
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测
3.2.2 令牌环访问控制
3.2.3 令牌总线访问控制
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token
Ring的比较
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测
1,载波监听总线，即先听后发
使用 CSMA/CD方式时，总线上各结点都在监听总线，
即检测总线上是否有别的结点发送数据。如果发现总线是空
闲的，即没有检测到有信号正在传送，则可立即发送数据。
如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时
结点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，
或等待一个随机时间，再重新监听总线，一直到总线空闲再
发送数据。 这也称作 先听后发 （ LBT,Listen Before Talk） 。
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测法
2,总线冲突检测，即边发边听
当两个或两个以上结点同时监听到总线空闲，开始发送数
据时，就会发会碰撞，产生冲突。另外，传输延迟可能会使
第一个结点发送的数据未到达目的结点，另一个要发送数据
的结点就已监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会导致
冲突的产生。 发生冲突时，两个传输的数据都会被破坏，产
生碎片，使数据无法到达正确的目的结点。为确保数据的正
确传输，
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测法
每一结点在发送数据时要边发送边检测冲突。 这也称作
边发边听 （ LWT,Listen While Talk） 。 当检测到总线上发
生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信
号 JAM（阻塞信号），以加强冲突信号，保证网络上所有结
点都知道总线上已经发生了。在阻塞信号发送后，等待一个
随机时间，然后再将要发送的数据发送一次。如果还有冲突
发生，则重复监听、等待和重传的操作。
图 3.1显示了采用 CSMA/CD方法的工作流程。
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测法
图 3.1 CSMA/CD流程图
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
令牌环技术是 1969年由 IBM提出来的。它适用于环形网
络，并已成为流行的环访问技术。这种介质访问技术的基础
是令牌。 令牌是一种特殊的帧，用于控制网络结点的发送权，
只有持有令牌的结点才能发送数据。 由于发送结点在获得发
送权后就将令牌删除，在环路上不会再有令牌出现，其它结
点也不可能再得到令牌，保证环路上某一时刻只有一个结点
发送数据，因此令牌环技术不存在争用现象，它是一种典型
的无争用型介质访问控制方式。令牌有“忙”和“闲”两种
状态。当环正常工作时，令牌总是沿着物理环路，单向逐结
点传送传送顺序与结点在环路中的排列顺序相同。
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
当某一个结点要发送数据时，它须等待空闲令牌的到来。
它获得空令牌后，将令牌置,忙”,并以帧为单位发送数据。
如果下一结点是目的结点，则将帧拷贝到接收缓冲区，在帧
中标志出帧已被正确接收和复制，同时将帧送回环上，否则
只是简单地将帧送回环上。帧绕行一周后到达源结点后，源
结点回收已发送的帧，并将令牌置,闲” 状态，再将令牌向
下一个结点传送。图 3.2给出了令牌环的基本工作过程。
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
图 3.2 令牌环的基本工作过程
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
当令牌在环路上绕行时，可能会产生令牌的丢失，此时，
应在环路中插入一个 空令牌 。令牌的丢失将降低环路的利用
率，而令牌的重复也会破坏网络的正常运行，因此必须设置
一个 监控结点,以保证环路中只有一个令牌绕行。当令牌丢
失，则插入一个空闲令牌。当令牌重复时，则删除多余的令
牌。令牌环的主要优点在于其访问方式具有可调整性和确定
性，且每个结点具有同等的介质访问权。同时，还提供优先
权服务，具有很强的适用性。它的主要缺点是环维护复杂，
实现较困难。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
CSMA/CD采用用户访问总线时间不确定的随机竞争方式，
有结构简单、轻负载时时延小等特点，但当网络通讯负荷增
大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延时增加，性
能明显下降。令牌环在重负荷下利用率高，网络性能对传输
距离不敏感。但令牌环网控制复杂，并存在可靠性保证等问
题。令牌总线综合 CSMA/CD与令牌环两种介质访问方式的
优点的基础上而形成的一种介质访问控制方式。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
令牌总线主要适用于总线形或树形网络。采用此种方式
时，各结点共享的传输介质是总线形的，每一结点都有一个
本站地址，并知道上一个结点地址和下一个结点地址，令牌
传递规定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依
次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个 逻辑环 。 环中
令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关 。图 3.3给出
了正常的稳态操作时令牌总线的工作原理。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
图 3.3 令牌总线的工作过程
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
所谓正常的 稳态操作，是指在网络已完成初始化之后，
各结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入或撤
出，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。
与令牌环一致，只有获得令牌的结点才能发送数据。在
正常工作时，当结点完成数据帧的发送后，将令牌传送给下
一个结点。从逻辑上看，令牌是按地址的递减顺序传给下一
个结点的。而从物理上看，带有地址字段的令牌帧广播到总
线上的所有结点，只有结点地址和令牌帧的目的地址相符的
结点才有权获得令牌。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
获得令牌的结点，如果有数据要发送，则可立即传送数
据帧，完成发送后再将令牌传送给下一个结点；如果没有数
据要发送，则应立即将令牌传送给下一个结点。由于总线上
每一结点接收令牌的过程是按顺序依次进行的，因此所有结
点都有的访问权。为了使结点等待令牌的时间是确定的，需
要限制每一结点发送数据帧的最大长度。。
第 3章 局域网
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token Ring的
比较
在共享介质访问控制方法中,CSMA/CD与 Token Bus、
Token Ring 应用广泛。从网络拓扑结构看,CSMA/CD与
Token Bus都是针对总线拓扑的局域网设计的，而 Token
Ring是针对环型拓扑的局域网设计的。如果从介质访问控制
方法性质的角度看,CSMA/CD属于 随机介质访问控制方法,
而 Token Bus,Token Ring则属于 确定型介质访问控制方法 。
与确定型介质访问控制方法比较,CSMA/CD方法有以下
几个特点：
第 3章 局域网
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token Ring
的比较
? CSMA/CD介质访问控制方法算法简单, 易于实现 。
目前有多种 VLSI可以实现 CSMA/CD方法, 这对降
低 Ethernet成本, 扩大应用范围是非常有利的 。
? CSMA/CD是一种用户访问总线时间不确定的随机
竞争总线的方法, 适用于办公自动化等对数据传输
实时性要求不严格的应用环境 。
? CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞
吐率与延迟特性 。 但是, 当网络通信负荷增大时,
由于冲突增多, 网络吞吐率下降, 传输延迟增加,
因此 CSMA/CD方法一般用于通信负荷较轻的应用
环境中
第 3章 局域网
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token Ring
的比较
与随机型介质访问控制方法比较，确定型介质访问控制
方法 Token Bus,Token Ring有以下几个特点：
? Token Bus,Token Ring网中结点两次获得令牌之
间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对数据传
输实时性要求较高的环境，如生产过程控制领域。
? Token Bus,Token Ring在网络通信负荷较重时表
现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于
通信负荷较重的环境。
? Token Bus,Token Ring的不足之处在于它们有需
要复杂的环维护功能，实现较困难。
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测
3.2.2 令牌环访问控制
3.2.3 令牌总线访问控制
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token
Ring的比较
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测
1,载波监听总线，即先听后发
使用 CSMA/CD方式时，总线上各结点都在监听总线，
即检测总线上是否有别的结点发送数据。如果发现总线是空
闲的，即没有检测到有信号正在传送，则可立即发送数据。
如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时
结点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，
或等待一个随机时间，再重新监听总线，一直到总线空闲再
发送数据。 这也称作 先听后发 （ LBT,Listen Before Talk） 。
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测法
2,总线冲突检测，即边发边听
当两个或两个以上结点同时监听到总线空闲，开始发送数
据时，就会发会碰撞，产生冲突。另外，传输延迟可能会使
第一个结点发送的数据未到达目的结点，另一个要发送数据
的结点就已监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会导致
冲突的产生。 发生冲突时，两个传输的数据都会被破坏，产
生碎片，使数据无法到达正确的目的结点。为确保数据的正
确传输，
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测法
每一结点在发送数据时要边发送边检测冲突。 这也称作
边发边听 （ LWT,Listen While Talk） 。 当检测到总线上发
生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信
号 JAM（阻塞信号），以加强冲突信号，保证网络上所有结
点都知道总线上已经发生了。在阻塞信号发送后，等待一个
随机时间，然后再将要发送的数据发送一次。如果还有冲突
发生，则重复监听、等待和重传的操作。
图 3.1显示了采用 CSMA/CD方法的工作流程。
第 3章 局域网
3.2.1 载波监听多路访问 /冲突检测法
图 3.1 CSMA/CD流程图
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
令牌环技术是 1969年由 IBM提出来的。它适用于环形网
络，并已成为流行的环访问技术。这种介质访问技术的基础
是令牌。 令牌是一种特殊的帧，用于控制网络结点的发送权，
只有持有令牌的结点才能发送数据。 由于发送结点在获得发
送权后就将令牌删除，在环路上不会再有令牌出现，其它结
点也不可能再得到令牌，保证环路上某一时刻只有一个结点
发送数据，因此令牌环技术不存在争用现象，它是一种典型
的无争用型介质访问控制方式。令牌有“忙”和“闲”两种
状态。当环正常工作时，令牌总是沿着物理环路，单向逐结
点传送传送顺序与结点在环路中的排列顺序相同。
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
当某一个结点要发送数据时，它须等待空闲令牌的到来。
它获得空令牌后，将令牌置,忙”,并以帧为单位发送数据。
如果下一结点是目的结点，则将帧拷贝到接收缓冲区，在帧
中标志出帧已被正确接收和复制，同时将帧送回环上，否则
只是简单地将帧送回环上。帧绕行一周后到达源结点后，源
结点回收已发送的帧，并将令牌置,闲” 状态，再将令牌向
下一个结点传送。图 3.2给出了令牌环的基本工作过程。
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
图 3.2 令牌环的基本工作过程
第 3章 局域网
3.2.2 令牌环访问控制
当令牌在环路上绕行时，可能会产生令牌的丢失，此时，
应在环路中插入一个 空令牌 。令牌的丢失将降低环路的利用
率，而令牌的重复也会破坏网络的正常运行，因此必须设置
一个 监控结点,以保证环路中只有一个令牌绕行。当令牌丢
失，则插入一个空闲令牌。当令牌重复时，则删除多余的令
牌。令牌环的主要优点在于其访问方式具有可调整性和确定
性，且每个结点具有同等的介质访问权。同时，还提供优先
权服务，具有很强的适用性。它的主要缺点是环维护复杂，
实现较困难。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
CSMA/CD采用用户访问总线时间不确定的随机竞争方式，
有结构简单、轻负载时时延小等特点，但当网络通讯负荷增
大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延时增加，性
能明显下降。令牌环在重负荷下利用率高，网络性能对传输
距离不敏感。但令牌环网控制复杂，并存在可靠性保证等问
题。令牌总线综合 CSMA/CD与令牌环两种介质访问方式的
优点的基础上而形成的一种介质访问控制方式。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
令牌总线主要适用于总线形或树形网络。采用此种方式
时，各结点共享的传输介质是总线形的，每一结点都有一个
本站地址，并知道上一个结点地址和下一个结点地址，令牌
传递规定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依
次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个 逻辑环 。 环中
令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关 。图 3.3给出
了正常的稳态操作时令牌总线的工作原理。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
图 3.3 令牌总线的工作过程
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
所谓正常的 稳态操作，是指在网络已完成初始化之后，
各结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入或撤
出，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。
与令牌环一致，只有获得令牌的结点才能发送数据。在
正常工作时，当结点完成数据帧的发送后，将令牌传送给下
一个结点。从逻辑上看，令牌是按地址的递减顺序传给下一
个结点的。而从物理上看，带有地址字段的令牌帧广播到总
线上的所有结点，只有结点地址和令牌帧的目的地址相符的
结点才有权获得令牌。
第 3章 局域网
3.2.3 令牌总线访问控制
获得令牌的结点，如果有数据要发送，则可立即传送数
据帧，完成发送后再将令牌传送给下一个结点；如果没有数
据要发送，则应立即将令牌传送给下一个结点。由于总线上
每一结点接收令牌的过程是按顺序依次进行的，因此所有结
点都有的访问权。为了使结点等待令牌的时间是确定的，需
要限制每一结点发送数据帧的最大长度。。
第 3章 局域网
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token Ring的
比较
在共享介质访问控制方法中,CSMA/CD与 Token Bus、
Token Ring 应用广泛。从网络拓扑结构看,CSMA/CD与
Token Bus都是针对总线拓扑的局域网设计的，而 Token
Ring是针对环型拓扑的局域网设计的。如果从介质访问控制
方法性质的角度看,CSMA/CD属于 随机介质访问控制方法,
而 Token Bus,Token Ring则属于 确定型介质访问控制方法 。
与确定型介质访问控制方法比较,CSMA/CD方法有以下
几个特点：
第 3章 局域网
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token Ring
的比较
? CSMA/CD介质访问控制方法算法简单, 易于实现 。
目前有多种 VLSI可以实现 CSMA/CD方法, 这对降
低 Ethernet成本, 扩大应用范围是非常有利的 。
? CSMA/CD是一种用户访问总线时间不确定的随机
竞争总线的方法, 适用于办公自动化等对数据传输
实时性要求不严格的应用环境 。
? CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞
吐率与延迟特性 。 但是, 当网络通信负荷增大时,
由于冲突增多, 网络吞吐率下降, 传输延迟增加,
因此 CSMA/CD方法一般用于通信负荷较轻的应用
环境中
第 3章 局域网
3.2.4 CSMA/CD与 Token Bus,Token Ring
的比较
与随机型介质访问控制方法比较，确定型介质访问控制
方法 Token Bus,Token Ring有以下几个特点：
? Token Bus,Token Ring网中结点两次获得令牌之
间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对数据传
输实时性要求较高的环境，如生产过程控制领域。
? Token Bus,Token Ring在网络通信负荷较重时表
现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于
通信负荷较重的环境。
? Token Bus,Token Ring的不足之处在于它们有需
要复杂的环维护功能，实现较困难。
