Управление доступом к среде

Сетевая модель OSI
7	Прикладной уровень
6	Представительский уровень
5	Сеансовый уровень
4	Транспортный уровень
3	Сетевой уровень
2	Канальный уровень Подуровень управления логической связью (LLC) Подуровень управления доступом к среде (MAC)
1	Физический уровень

Управление доступом к среде (англ. media access control, или medium access control, MAC) — нижний подуровень канального (второго) уровня модели OSI, согласно стандартам IEEE 802.

MAC является одним из расширений модели OSI. IEEE разделяет канальный уровень на два подуровня: подуровень управления доступом к среде (MAC) и подуровень управления логической связью (LLC), из которых нижним является MAC. Таким образом, MAC выступает в качестве интерфейса между подуровнем LLC и физическим (первым) уровнем.

MAC обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам, что позволяет нескольким терминалам или точкам доступа общаться между собой в многоточечной сети (например, в локальной или городской вычислительной сети), и эмулирует полнодуплексный логический канал связи в многоточечной сети.

Механизм адресации

Основная статья: MAC-адрес

Механизм адресации уровня MAC называется физической адресацией или MAC-адресами. MAC-адрес представляет собой уникальный серийный номер (см. OUI), который присваивается каждому сетевому устройству (такому, как сетевая карта в компьютере или сетевой коммутатор) во время изготовления, и позволяет однозначно определить его среди других сетевых устройств в мире. Это гарантирует, что все устройства в сети будут иметь различные MAC-адреса (по аналогии с почтовыми адресами), что делает возможным доставку пакетов данных в место назначения внутри подсети, то есть физической сети, состоящей из нескольких сегментов, взаимосвязанных повторителями, хабами, свитчами (но не IP-маршрутизаторами). IP-маршрутизаторы могут соединять несколько подсетей.

Примером физической сети может служить Ethernet-сеть, которая может быть расширена точками доступа беспроводной локальной вычислительной сети (WLAN) и сетевыми адаптерами WLAN, так как они делят те же 48-битные MAC-адреса, что и Ethernet.

MAC-уровень не требуется при полнодуплексной связи «точка-точка», но поля MAC-адреса включены в некоторые протоколы «точка-точка» для обеспечения совместимости.

Механизм контроля доступа к каналу

Механизм контроля доступа к каналу, предоставляемый уровнем MAC, также известен, как протокол множественного доступа. Данный протокол позволяет нескольким станциям делить между собой одну среду передачи данных, к которой они подключены. Примерами разделяемой физической среды могут служить сети с топологиями типа «шина», «кольцо», а также сети, созданные с помощью сетевых концентраторов (хабов), беспроводные сети и сети с полудуплексным подключением «точка-точка». Протокол множественного доступа может определять и предотвращать коллизии пакетов (кадров) данных при условии, что в качестве режима конкурирующего доступа используется метод доступа к каналу, или зарезервированы ресурсы для установления логического канала (при использовании метода доступа к каналу, основанному на методе кольцевого переключателя или разбиения среды на каналы).

Механизм множественного доступа основан на схеме мультиплексирования физического уровня.

Наиболее широко используемый протокол множественного доступа основывается на протоколе CSMA/CD, используемом в Ethernet. Этот механизм используется только внутри сетевого домена коллизий, например, в шине Ethernet или в сетевом концентраторе (хабе). Сеть Ethernet может быть разделена на несколько доменов коллизий, соединённых мостами и маршрутизаторами.

Протокол множественного доступа не используется в коммутируемых полнодуплексных сетях, таких, как используемые сегодня коммутируемые сети Ethernet, но частично доступен в оборудовании для обеспечения совместимости.

Общие протоколы множественного доступа

Примерами общих пакетных протоколов множественного доступа для проводных многоточечных сетей являются:

• CSMA/CD (используется в Ethernet и IEEE 802.3)
• Token bus (IEEE 802.4)
• Token ring (IEEE 802.5)
• Token passing (используется в FDDI)

Примеры общих пакетных протоколов множественного доступа, которые могут быть использованы в беспроводных пакетных сетях:

• CSMA/CA (используется в IEEE 802.11/WiFi WLANs)
• Slotted ALOHA
• Dynamic TDMA
• Reservation ALOHA (R-ALOHA)
• CDMA
• OFDMA

Литература

• Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов = Computer Networks. Principles, Technologies and Protocols for Network Design. — 3-е изд. — СПб.: Издательский дом «Питер», 2006. — 958 с. — ISBN 5-469-00504-6.
• Таненбаум Э. Компьютерные сети = Computer Networks. — 4-е изд. — СПб.: Издательский дом «Питер», 2003. — 992 с. — (Классика computer science). — ISBN 5-318-00492-X.

Ссылки

• 802.1AC — Media Access Control (MAC) Services Definition (англ.)