Přístupové metody (metody přístupu ke sdílenému médiu)

Question 1

Přístupové metody (metody přístupu ke sdílenému médiu)

Answer 1

Je to způsob, jak regulovat a řídit přístup jednotlivých komunikačních uzlů na společném přenosovém médiu (kabelu) tak, aby nedocházelo k nežádoucím situacím (ztrátě/poškození dat, konfliktům, kolizím)

Question 2

Proč hovoříme o přístupových metodách?

Answer 2

WAN sítě, jak už název naznačuje, jednotlivé uzly jsou dále od sebe, tudíž se často propojují dvoubodovými spoji, vedené tak, jak je to ekonomicky a realizačně možné.
Naopak menší sítě LAN pro svoji menší rozlehlost nám dovolují propojit jednotlivé uzly více systematicky — k tomu sloučí právě topologie (BUS, Star…). Tyto topologie, ale musíme nějakým způsobem řídit, musíme zabezpečit, abych nedocházelo ke kolizím v případě, že bude více uzlů vysílat současně nebo když nějaký uzel selže, a k tomu právě slouží přístupové metody ke sdílenému médiu.

Question 3

Rozdělení přístupových metod

Answer 3

Podle přístupu —Výlučný x Nevýlučný
Výlučný
Podle detekce Kolizí — CA, CD, bez detekce
Existence náhodného prvku při rozhodování — řízené x neřízené
Existence centrálního prvku — centralizované x distribuované
Podle detekce právě probíhajícího vysílání
Podle charakteru — soutěžní x rezervační x dotazovací x předávací x jiné

Question 4

Podle přístupu

Answer 4

Výlučného

Nevýlučného

Question 5

Výlučného

Answer 5

V jeden okamžik může médium používat pouze jeden uzel, ale po určitou dobu (CSMA/CD, CSMA/CA, Tokeny). Tyto přístupové metody musí být nad fyzickou vrstvou, protože k fungování přístupových metody již musí být zajištěna možnost přenosu, a pod linkovou, protože k přenosu celých linkových rámců je již třeba mít zajištěn výhradní přístup ke sdílenému médiu. V ISO 0Sl je linková vrstva rozdělena na dvě podvrstvy — vyšší (LLC — link layer control — dělá to, co původně dělala celá linková vrstva) a nižší (MAC — media access control — řeší přístup ke sdílenému médiu)

Question 6

Nevýlučného

Answer 6

V jeden okamžik může médium používat více uzlů, přenosy ale musí být oddělitelné (CDMA — code division multiple access, TDMA — time division multiple access, FDMA — frequency division multiple access). Využívá se například v mobilních sítích.

Question 7

FDMA

Answer 7

Každý uzel vysílá na jiném frekvenčním kanále
Při kolizi na jednotlivých kanálech se zavádí výlučný přístup na jednotlivé kanály. Například Wi-Fi má jednotlivé kanály oddělené FDMA, ale jednotlivé kanály mají přístupovou metodu CSMA/CA

Question 8

Rozdělení podle detekce kolizí

Answer 8

Zcela vylučují kolize (CA, Collision Avoidance)
Detekují kolize (CD, Collision Detection)
Bez detekce kolizí

Question 9

Zcela vylučují kolize (CA, Collision Avoidance)

Answer 9

nepřipouští vznik kolizí
Souvisí to s jejich vlastností, kterou je řízený (deterministický charakter), takovéto metody mají vše pod kontrolou a lze předpovídat výsledek na základě výchozího stavu

Question 10

Detekují kolize (CD, Collision Detection)

Answer 10

snaží se jim přecházet, ale nelze je vyloučit

Typický pro Ethernet

Question 11

Rozdělení podle existence náhodného prvku při rozhodování

Answer 11

Deterministické (řízené)

Nedeterministické (neřízené)

Question 12

Deterministické (řízené)

Answer 12

vše se řídí pravidly, která neobsahují žádné prvek náhody (Token ring)

Question 13

Nedeterministické (neřízené)

Answer 13

řídí se pravidly, která obsahují prvek náhody = není garantována 100% úspěšnost přístupu k médiu (přístupové metody sítí ethernet či Wi-Fi)

Question 14

Rozdělení podle existence centrálního prvku

Answer 14

Centralizované

Distribuované

Question 15

Centralizované

Answer 15

existence centrálního prvku, která přiděluje oprávnění k vysílání, obvykle je deterministická

Question 16

Distribuované

Answer 16

neexistuje centrální prvek, každá stanice jedná sama za sebe, ale navzájem spolupracují – CSMA

Question 17

Detekce právě probíhajícího vysílaní

Answer 17

Naslouchání má vliv na zatížení a persistenci (soudržnost) sítě. Detekuje uzel, zda právě probíhá vysílání?
naslouchání nosné (CS, Carrier Sence)
vícenásobný přístup (MA, Multiple Access)
bez detekce

Question 18

naslouchání nosné (CS, Carrier Sence)

Answer 18

uzel před započetím vysílání detekuje, zda právě nějaké probíhá —Jestli ano, tak počká, než dané vysílání skončí — Jestli ne – tak vysílá

Question 19

vícenásobný přístup (MA, Multiple Access)

Answer 19

médium přijímá a vysílá více uzlů

Question 20

bez detekce

Answer 20

uzel se neohlíží na právě probíhající vysílaní, potom ale může dojít ke kolizím

Question 21

Podle charakteru

Answer 21

Soutěžní
Rezervační
Dotazovací
Předávací
Jiné
Důležité také je, že všechna výše uvedená dělení jsou na sobě nezávislá. Takže třeba přístupová metoda, používaná v Ethernetu (viz dále) je nedeterministická, distribuovaná, s detekcí kolizí (CD) a s detekcí nosné. Jmenuje s konkrétně CSMA/CD, což zdůrazňuje i její hlavní vlastnosti.

Question 22

Soutěžní

Answer 22

mezi uzly dochází k soutěži o získání přístupu k médiu

Question 23

Rezervační

Answer 23

existuje možnost rezervovat si sdílené médium

Question 24

Dotazovací

Answer 24

u centralizovaných metod je obvyklé, že se centrální autorita dotazuje jednotlivých uzlů.

Question 25

Předávací

Answer 25

jednotlivé uzly si něco předávají (token – známka)

Question 26

Jiné

Answer 26

jiný charakter, třeba rozpočítávání

Question 27

Přístupové metody

Answer 27

ALOHA
Modifikovaná aloha
CSMA/CD
CSMA/CA
TOKEN

Question 28

ALOHA

Answer 28

Využívá rádiového přenosu — jeden společný kanál
Stav přenosového kanálu se nemonitoruje => nehledí na to, že může vysílat jiná stanice
Princip: „Potřebuješ-li něco odeslat, na nic se neohlížej a udělej to…” V případě úspěšného doručení příjemce odešel potvrzení. V případě neobdržení potvrzení do časového limitu, považuje se přenos za neúspěšný, vygeneruje se náhodně zvolená doba a pokus se opakuje. Takto až do překročení maximálního limitu opakování (běžně 15).

Question 29

Modifikovaná aloha

Answer 29

Stejný princip jako u Alohy s tím rozdílem, že umí naslouchat nosné (Carrier Sense)

Question 30

CSMA/CD

Answer 30

CSMA/CD je asi neznámější a nejrozšířenější metodou přidělování vysílacích práv, tato metoda se používá i v sítích Ethernet. Je distribuovaná, nedeterministická s detekcí kolize a používá naslouchání k médiu.
Pokud se stanice rozhodne vysílat, první, co udělá je, že začne naslouchat přenosovému médiu (CS, Carrier Sense), pokud je médium volné ihned začne vysílat, pokud ne tak stanice čeká, než se médium uvolní. I v tomto případě může dojít ke kolizi — více stanic muže vysílat najednou (MA, Multiple Access).
Pokud CD zjistí kolizi, všem uzlům v kolizi se vygeneruje náhodné číslo z určitého intervalu a po uplynutí doby dané tímto číslem začnou znovu vysílat. Pokud se vygeneruje znovu stejné číslo, opakuje se tento cyklus šestnáctkrát, když se uzlu i tak nepodaří získat vysílací právo, své snažení ukončí a ohlásí neúspěch

Question 31

CSMA/CA

Answer 31

Místo CD (collision detection) využívá CA (collision avoidance). Stanice před začátkem vysílání poslouchá, zda je přenosové médium volné. Pokud není, zvolí náhodnou dobu, za kterou akci opakuje.

Question 32

TOKEN

Answer 32

Uzly si předávají token v určitém pořadí, uzly tedy musí tvořit logický kruh, ve kterém si ho předávají. Výhodou je zaručení práva k vysílání. Token metoda je vhodná pro řízení technologických procesů