Přístupové metody kolizní a bezkolizní
Přístupové metody – kolizní a bezkolizní
Přístupová metoda určuje, jakým způsobem zařízení v síti získávají přístup k přenosovému médiu a jak se vyhýbají vzájemným kolizím. Rozlišujeme metody kolizní (CSMA/CD) a bezkolizní (token passing, CSMA/CA).
Co je kolize?
Ke kolizi dochází, když dvě nebo více zařízení vyšlou data současně po stejném přenosovém médiu. Jejich signály se navzájem ruší a data jsou poškozena. Všechna vysílající zařízení musí po kolizi data odeslat znovu. Kolizní doména je část sítě, kde všechna zařízení sdílejí stejné médium a kolize se týkají všech.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)
Nejznámější kolizní metoda, používaná v klasickém Ethernetu (10Base2, 10Base5, 10Base-T s hubem).
Princip:
1. Zařízení poslouchá médium – je volno?
2. Pokud je volno, začne vysílat.
3. Během vysílání detekuje kolize – pokud detekuje, vyšle jam signál (upozornění).
4. Čeká náhodnou dobu (backoff) a pak zkouší znovu.
Moderní Ethernet se switchem kolize eliminuje – každý port switch je samostatná kolizní doména.
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)
Bezkolizní metoda používaná v bezdrátových sítích WiFi (IEEE 802.11). Kolize se nevyhodnocují, ale předchází se jim.
Princip:
1. Zařízení zkontroluje médium (CCA – Clear Channel Assessment).
2. Pokud je volno, zařízení nezačne vysílat hned – čeká náhodnou dobu (backoff).
3. Vyšle RTS (Request to Send) přístupovému bodu.
4. AP odpoví CTS (Clear to Send) – potvrdí, že může vysílat.
5. Ostatní zařízení toto potvrzení slyší a vyčkávají (NAV – Network Allocation Vector).
6. Zařízení odešle data.
Pokud dojde ke kolizi (např. dva klienti vyšlou RTS současně), čeká se náhodnou dobu a pokus se opakuje.
Token Passing (předávání tokenu)
Bezkolizní metoda používaná v sítích Token Ring (IBM) a FDDI. Token je speciální datový rámec, který koluje po síti v kruhu.
Princip:
1. Token putuje od zařízení k zařízení v kruhu.
2. Pokud zařízení chce vysílat, vyčká na token.
3. Připojí svá data k tokenu a pošle je dál.
4. Data putují po kruhu, cílové zařízení je zkopíruje a token putuje dál k odesílateli.
5. Odesílatel token uvolní a pošle dál.
Výhody: žádné kolize, předvídatelná latence – vhodné pro real-time aplikace. Nevýhoda: složitější správa, výpadek jednoho uzlu může narušit kruh.
Duplexní provoz – Full Duplex
Moderní sítě se switchem a plně duplexním provozem nemají kolize vůbec – jedná se o bezkolizní provoz.
Half Duplex – zařízení může vysílat nebo přijímat, ale ne zároveň. Používal se u hubů.
Full Duplex – zařízení může vysílat a přijímat současně. Každý pár vodičů má svou funkci (vysílací a přijímací). Vyžaduje switch a správně zapojený kabel (křížený nebo MDI-X).
U Full Duplexu je CSMA/CD zcela vypnut – médium je vždy volné pro oba směry.
Další metody a souvislosti
FDMA / TDMA / CDMA – metody používané v mobilních sítích pro sdílení frekvencí a času.
Polling – centrální zařízení (master) se postupně dotazuje (poll) ostatních, zda chtějí vysílat.
Deterministický vs. náhodný přístup:
Token Passing je deterministický – každé zařízení se dostane na řadu v předvídatelném čase. Vhodné pro průmyslové a real-time sítě.
CSMA/CD a CSMA/CA jsou náhodné – přístup závisí na aktuálním provozu, při vysokém zatížení rostou kolize/čekání.
Přehled metod
| Metoda | Typ | Použití | Kolize |
|---|---|---|---|
| CSMA/CD | Kolizní – detekce | Klasický Ethernet (hub) | Ano – detekuje a řeší |
| CSMA/CA | Bezkolizní – předcházení | WiFi (802.11) | Předchází se RTS/CTS |
| Token Passing | Bezkolizní – předávání tokenu | Token Ring, FDDI | Ne – token řídí přístup |
| Full Duplex | Bezkolizní | Moderní Ethernet se switchem | Ne – oddělené směry |
Shrnutí
Přístupové metody určují, jak zařízení získávají právo vysílat. CSMA/CD (Ethernet s hubem) detekuje kolize a řeší je náhodným čekáním. CSMA/CA (WiFi) kolizím předchází pomocí mechanismu RTS/CTS. Token Passing (Token Ring) využívá speciální rámec, který koluje po síti a uděluje právo vysílat – zcela bezkolizní a deterministický. Moderní Ethernet se switchem a Full Duplexem kolize zcela eliminuje – každé zařízení má svou vlastní kolizní doménu.
Přehled přístupových metod v počítačových sítích – kolizní (CSMA/CD) a bezkolizní (token passing, CSMA/CA) a jejich principy.
Momentálně nejsou žádné komentáře.