الطبقة الفرعية للتحكم في الوصول المتوسط ​​MAC sublayer

توفر الطبقة الفرعية “MAC” واجهة بين “SCC” و”PHY” وتتضمن الطبقة الفرعية “MAC” من الناحية المفاهيمية كياناً إدارياً يسمى “MLME”، كما يوفر هذا الكيان واجهة الخدمة.

طبقة MAC في نموذج OSI

يُعد نموذج “OSI” هو إطار عمل شبكي متعدد الطبقات يصور كيفية إجراء الاتصالات بين الأنظمة غير المتجانسة، وطبقة ارتباط البيانات هي ثاني أدنى طبقة وهي مقسمة إلى طبقتين فرعيتين:

• الطبقة الفرعية للتحكم في الارتباط المنطقي “LLC”.

• الطبقة الفرعية للتحكم في الوصول المتوسط ​​”MAC”.

ملاحظة:“OSI” هي اختصار لـ “Open System Interconnections”.

ملاحظة:“MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.

ملاحظة: “LLC” هي اختصار لـ “logical link control”.

ملاحظة:“MLME” هي اختصار لـ “Media Access Control Sublayer Management Entity”.

ملاحظة:“SCC” هي اختصار لـ “Standard CAN”.

ملاحظة:“PHY” هي اختصار لـ “physical layer”.

وظائف طبقة MAC الفرعية

• يوفر تجريداً للطبقة المادية إلى “LLC” والطبقات العليا من شبكة “OSI”.

• وهي مسؤولة عن تغليف الإطارات بحيث تكون مناسبة للإرسال عبر الوسط المادي.

• إنّه يحل عنونة محطة المصدر وكذلك المحطة الوجهة أو مجموعات محطات الوجهة.

• يقوم بتنفيذ قرارات وصول متعددة عند إرسال أكثر من إطار بيانات واحد.

• يحدد طرق الوصول إلى القناة للإرسال.

• كما أنّه يؤدي إلى حل التصادم والبدء في إعادة الإرسال في حالة الاصطدامات.

• إنّه يولد تسلسلات فحص الإطار وبالتالي يساهم في الحماية من أخطاء الإرسال.

عناوين MAC في الطبقة الفرعية

عنوان التحكم في الوصول إلى الوسائط “MAC”: هو معرف فريد يتم تخصيصه لوحدة تحكم واجهة الشبكة “NIC” الخاصة بالجهاز، كما يتم استخدامه كعنوان شبكة لنقل البيانات داخل قطاع شبكة مثل “Ethernet” و”Wi-Fi” و”Bluetooth“.

يتم تخصيص عنوان “MAC” في الشبكة الفرعية لمحول الشبكة في وقت التصنيع، كما إنّها مضمنة أو مشفرة في بطاقة واجهة الشبكة “NIC”، حيث يتكون عنوان “MAC” من ست مجموعات من رقمين سداسي عشريين ومفصولة بواصلات أو نقطتين أو بدون فواصل، ومثال على عنوان “MAC” هو “00: 0A: 89: 5B: F0: 11”.

• “NIC” هي اختصار لـ “network interface card”.

خصائص الطبقة الفرعية للتحكم في الوصول المتوسط

• يمكن تقسيم الشبكات إلى نقطة إلى نقطة والبث.

• عندما تتنافس العديد من المحطات على قناة وعلى سبيل المثال قناة بث مثل “Ethernet” يجب أن تحكم الخوارزمية في الوصول إلى القناة المشتركة.

• تحتاج إلى طريقة للتأكد من أنّه عندما ترغب محطتان أو أكثر في الإرسال، فإنّهم جميعاً ينتظرون حتى لا يتداخل ذلك مع أجهزة الإرسال الأخرى.

• تتضمن روابط البث الشبكات المحلية والأقمار الصناعية “WAN” وما إلى ذلك.

ملاحظة:“WAN” هي اختصار لـ “Wide Area Network”.

مكونات طبقة MAC الفرعية في الشبكات

1- الشبكة المحلية

• قطر لا يزيد عن بضعة كيلومترات.

• معدل نقل بيانات لا يقل عن عدة ميجابت في الثانية.

• ملكية كاملة من قبل منظمة واحدة.

• تغطي أجهزة “MAN” منطقة على مستوى المدينة بتقنية “LAN”، وعلى سبيل المثال تلفاز الكابل.

• يمكن أن يكون لها خطوط سرعة أعلى ومعدل خطأ أقل مع شبكات “LAN” مقارنة بشبكات “WAN”.

ملاحظة:“LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.

ملاحظة:“MAN” هي اختصار لـ “metropolitan area network”.

2- طرق تخصيص القناة

أولاً: ألوها Aloha

• ظهرت في السبعينيات وهي راديو الحزمة، كما يقوم المستخدمون بنقل البيانات متى كان لديهم بيانات ليتم إرسالها.

• يتم تدمير الإطارات على الاصطدامات.

• يمكن الكشف بسبب خاصية البث.

• إمكانية إعادة الإرسال بعد فترة زمنية عشوائية.

• العمل الرائد الذي تم إنجازه في السبعينيات لربط أجهزة الكمبيوتر عبر البث الإذاعي.

• ترسل المحطات كلما كان لديها بيانات لإرسالها، ثم يستمعون إلى القناة لتحديد ما إذا كان قد حدث تصادم، وإذا كان الأمر كذلك فإنّهم يتأخرون لفترة عشوائية من الوقت ثم يعيدون الإرسال.

• كما يأمل أن تتأخر محطات الاصطدام بسبب تأخيرات عشوائية مختلفة وتجنب الاصطدام في المرة القادمة.

• يعتمد التحليل على نظرية الاصطفاف والتي تتطلب توزيعات جيدة لوصول حركة المرور.

• من المعروف أنّ هذا نموذج سيئ لحركة مرور الشبكة الحقيقية وأنّ النموذج الكسري أفضل.

• استخدام القناة سيء ولكن يمكن تحسينه بمزامنة المحطات أي مشقوق الوها.

عناصر ألوها Aloha

1- وقت الإطار frame time

وقت الإطار “frame time”: مقدار الوقت اللازم لإرسال إطار قياسي ذي طول ثابت أي حجم الإطار مقسوماً على معدل الإرسال.

2- مشقوق ALOHA

مشقوق “ALOHA”: هي قسّم الوقت إلى فترات متقطعة من عرض وقت الإطار أي فتحات، ولا يمكن الإرسال إلا في بداية الفترة الزمنية، وبحاجة إلى وسيلة تزامن تصدر المحطة نقطة في بداية كل فترة زمنية، ومضاعفة الإنتاجية أي عدد الإطارات لكل إطار زمني مقابل “ALOHA” النقي.

3- مراقبة الدخول المتوسطة

• يعني التوزيع الجغرافي أنّ العقد مفصولة في الوقت المناسب، لذلك ستحدث التصادمات عند بث اثنتين في وقت واحد.

• يجب إمّا منع الاصطدامات على القناة المشتركة أو التعامل معها عند حدوثها.

ثانياً: نظام CSMA

• يمكن إجراء تحسينات كبيرة في “U” إذا كانت المحطة تحقق أولاً لمعرفة ما إذا كانت القناة قيد الاستخدام قبل البث.

• “CS” يمكن استشعار الموجة الحاملة لتحديد ما إذا كانت القناة قيد الاستخدام.

• “MA” تشترك محطات متعددة في قناة واحدة.

• تتضمن كل حزمة عنوان المصدر والوجهة بحيث يدعم وسيط البث مراسلة أحادية الإرسال.

• تطبق في طبولوجيا الحافلات والبث الإذاعي.

• يمكن استخدام استراتيجيات مختلفة فيما يتعلق بمدى كبير المحطة في الاستيلاء على القناة الخاملة.

• تعمل هذه الاستراتيجيات على تحسين استخدام القناة.

ملاحظة:“CSMA” هي اختصار لـ “Carrier-sense multiple access”.

ثالثاً: نظام CSMA / CD

• التحسين التالي هو جعل كل محطة تراقب القناة أثناء إرسال البيانات.

• في حالة اكتشاف تصادم يتم إيقاف الإرسال على الفور. هذا يعني تقليل الوقت الضائع في الاصطدامات.

• والتأكد من الوقت التي تبث المحطة قبل أن تتأكد من أنّها الوحيدة التي تستخدم القناة، وضع في اعتبارك محطتين في أسوأ الحالات متباعدتان إلى أقصى حد، وإذا كان تأخير النشر على القناة هو “tau” واستشعرت كلتا المحطتين قناة خاملة وبدء البث، عندئذٍ يحدث التصادم، وإذا بدأت المحطة الثانية في “tau – epsilon” عندما لا تزال القناة تبدو خاملة، فلن تعرف المحطة الأولى عن التصادم حتى تنشر القناة مرة أخرى في الوقت “2tau”.

• يحدد هذا الطول من الوقت “2tau” الحد الأدنى لطول الإطار بالإضافة إلى مقدار الوقت الذي يجب استخدامه عند التأخير بعد الاصطدام.

• يستخدم في “IEEE 802.3 LAN” القياسي المعروف باسم “Ethernet”.

ملاحظة:“CSMA / CD” هي اختصار لـ “Carrier-sense multiple access with collision detection”.

رابعاً: رمز التحكم

• لا يمكن التحدث بدون الرمز المميز، لكن تقوم بتمرير الرمز المميز ويحصل الجميع على فرصة للتحدث مع تجنب الاصطدامات.

• نظراً لأنّه يتم تتجنب الاصطدامات تماماً فإنّه يتم الحصول على سلوك حاسم تحت الحمل.

• ونظراً لوجود تحكم عبر الرمز المميز يمكن أيضاً تحديد الأولويات.

• وسائل تمرير الرمز مستقل عن هيكل القناة، وعلى سبيل المثال يمكن المرور في دائرة أي حلقة حتى إذا كنت تستخدم طوبولوجيا قناة ناقل.

• تستخدم في معيارين من معايير “IEEE 802” للشبكات المحلية.

خامساً: الحلقة المقسمة

• الحلقة مقسمة إلى فتحات يتم تداولها باستمرار.

• عندما تريد الإرسال تحصل على فتحة فارغة.

• يراقب كل مضيف البت الممتلئ أو الفارغ وعنوان الوجهة.

• بعد قراءة الإطار يتم تعيين بتات الاستجابة.

• يزيل المصدر البيانات عن طريق تعليم البت الفارغ بعد تدوير الفتحة حول الحلقة، ويفحص بتات الاستجابة لاتخاذ مزيد من الإجراءات.