電腦網路與連結技術：第三章 鏈路層 上一頁    

內容：

3-7 傳輸媒介存取機制

網路上的傳輸媒介大多是共享的。也就是說，工作站之間互相通訊是利用共享傳輸媒介，宛如汽車欲前往任何地方必須透過共享的公路一樣。但對於工作站之間如何去取得媒介的使用權，一般網路有下列三種基本的存取控制機制：

    • 點對點存取機制（Point to Point Policy）

    • 多重存取存取機制（Multiple Access Policy）

    • 交換存取機制（Switching Policy）

各種存取方法延伸出不同的網路類型，以下分別介紹其特性。

3-7-1 點對點存取機制

『點對點的存取機制』（Point to Point Policy）表示通訊的工作站之間有一條專屬連線，工作站所欲通訊的對象已被硬體連線固定。也就是說，工作站只能依照連線方向傳給下一個工作站。它如欲傳送給其它工作站，也必須透過它的下一個工作站轉送。最典型的點對點存取機制是環狀網路，如圖 3-21 所示。工作站 A 只能將訊息傳遞給工作站 B（硬體連線限制）、工作站 B 只能傳送給工作站 C等等。工作站 A 如欲傳送訊息給工作站 E，它的訊息必須經過工作站 B、C、D 轉送才可到達。

點對點方式下，通訊雙方有固定的專線連結，不需要媒介存取的特殊控制，只要訊號按照順序傳遞給下一個工作站即可。因此，點對點存取機制大多是單向的。例如，Token-Ring 網路、FDDI 網路都屬於這種機制。

 

圖 3-21 點對點存取機制範例

3-7-2 多重存取機制

『多重存取機制』（Multiple Access Policy）表示一條傳輸媒介可讓多個工作站共同存取。網路上所有工作站都是直接連上傳輸媒介，但工作站欲傳送資料，必先取得媒介的使用權，才可將訊息發送到網路上。基本上，傳輸媒介上同一時間內只允許一部工作站發送訊號。最典型的多重存取機制是匯流排架構，如圖 3-22 所示。工作站 A 欲傳送給工作站 B，必須先取得媒介使用權（依照不同協定制定），然後將訊息廣播到媒介上；工作站 B 再由媒介上取得資料。

圖 3-22 多重存取機制範例

在多重存取架構之下，網路連線非常簡單，只要一條傳輸媒介就可以將所有工作站串接在一起，不像點對點方式，每兩個工作站之間都必須有一條專屬連線。但它對於工作站之間如何取得傳輸媒介的控制較為複雜。而且當傳送端將訊息發送出去後，並無任何方法可以保證該訊息可安全到達目的地。目前最廣泛的 Ethernet 網路就是使用多重存取機制（CSMA/CD 協定）。

3-7-3 交換機制

在『交換機制』（Switching Policy）的媒介存取控制之下，所有傳輸媒介都連接到『交換機』（Switch），由交換機來轉送訊息。如同點對點方式，網路上每一部工作站都有專屬連線；但交換機制是連接到交換機，不似點對點方式是連接到下一個工作站。而且，交換機制的專屬連線是雙向性（半雙工或全雙工）；而點對點方式是單方向性的。典型的交換機制如圖 3-23 所示。如果工作站 A 欲將資料傳送給工作站 B，首先得透過專屬連線將訊框傳送給交換機，交換機再依照訊框所指定的目的位址轉送到工作站 B 所連接的埠口（Port）上，再由該埠口連接的傳輸媒介傳送到工作站 B。

 

圖 3-23 交換機制範例

交換機制的交換機上必須擁有若干個連接埠口（或稱通訊埠），且交換機本身必須記錄（或學習得到）每一埠口所連接的工作站位址（或名稱）。工作站只要銜接到交換機埠口上就可以通訊，因此，它和交換機之間並沒有特殊的通訊協定來處理，而只純粹是傳送、接收和交換的動作。但在傳輸速率較高的網路上，交換機的處理速度必須非常快速，也必須擁有大量緩衝器，以調解各通訊埠口之間的不同速率。交換機制目前在網路上使用非常普遍，而且一般都使用於傳輸骨幹，例如 Ethernet Switch、ATM 網路等等。

不同的媒介存取機制會延伸出各種網路架構，本書第二、三部份將針對區域網路和電信網路的媒介存取控制作完整介紹。

 

3-8 習  題

1.     請敘述鏈路層（Data-Link Layer）應具有之功能。

2.     為何資料在傳送之前必須分為若干個固定大小的訊框？

3.     何謂訊框化（Framing）？有哪兩種基本結構？請分別說明其特性。

4.     何謂字元填塞（Character Stuffing）？請敘述其功能。

5.     何謂位元填塞（Bit Stuffing）？請敘述其功能。

6.     一般鏈路層提供哪三種通訊連線服務？請分別敘述其特性。

7.     何謂停止與等待流量控制法？請說明其運作程序。

8.     何謂滑動視窗流量控制法？請說明其運作程序。

9.     如圖 3-14 (e) 滑動視窗範例中，如果工作站 A（DL_A）欲連續傳送 4 個訊框給 LL_B，請問他所傳送的訊框順序如何？為什麼？

10.   請利用虛擬碼（Pseudo-code）寫出滑動視窗法中的傳送視窗和接收視窗的運作程序。假設緩衝器空間為 16。

11.   為何一般網路通訊軟體都需要錯誤控制？尤其鏈路層最為重要，請說明其原因？

12.   何謂同位元檢查？請說明其原理。

13.   何謂檢查集檢查？請說明其原理。

14.   何謂循環多餘碼檢查？請說明其工作原理。

15.   如果資料長度為 8 位元，請計算出同位元錯誤檢出的或然率？

16.   何謂 Modulo 2 運算？請利用 10101100 及 10110011 驗證 Modulo 2 的加法。又利用 0110 及 1101 驗證 Modulo 2 的乘法。

17.   依照圖 3-17  Q(X) = X5 + X4 + X2 + 1 的除法器，如果輸入訊息為M = 1010001110，請依照同步脈衝（Clock Pulse），繪出每輸入一個位元時，移位暫存器上的輸出值。當所有位元都進入時，暫存器所儲存的值是否為餘數（11010）？再輸入 5 個 0，是否可將餘數全部輸出？

18.   請設計出 Q(X) = X9 + X7 + X5 + X4 + X + 1 的 CRC 除法器。

19.   請繪出 CRC-32 除法器的線路圖。

20.   請找出 5 個 16 位元的二進位質數，並說明其原理。

21.   何謂停止與等待法的自動重複請求？請說明其運作情形。

22.   何謂退後 N 自動重複請求（Go-Back-N ARQ）？請說明其運作情形。

23.   何謂選擇性重複自動重複請求（Select-Repeat ARQ）？請說明其運作情形。

24.   何謂傳輸媒介存取機制？基本上有哪幾種機制？請說明其運作情形。

 

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