I tidigare avsnitt studerade vi syftet med datalänkskiktet – att transportera ramar mellan noder i samma nätverk. I detta avsnitt fokuserar vi på åtkomstmetoder, det vill säga hur flera enheter som delar samma nätverk avgör vem som får sända och när.

Om två enheter försöker sända samtidigt kan det uppstå en kollision, vilket förstör ramarna. För att hantera detta används olika kontrollmekanismer och metoder. Dessa definieras i protokoll som både säkerställer tillförlitlig åtkomst till transmissionsmediet och reglerar beteendet vid kollisioner.

Det finns två grundläggande sätt att hantera åtkomst till delade transmissionsmedier:

• Kollisionsbaserad åtkomst (icke-deterministisk åtkomst / contention-based)
• Kontrollerad åtkomst (deterministisk åtkomst)

Kollisionsbaserad åtkomst (Contation-Based)

I kollisionsbaserade multiaccess-nätverk arbetar alla noder i halv-duplex och tävlar om att använda mediet. Endast en enhet kan sända åt gången. Om mediet är upptaget väntar enheterna tills det är ledigt igen. Risken finns att två enheter ändå sänder samtidigt och kolliderar. Därför finns en process för att hantera situationen om flera enheter försöker sända samtidigt: CSMA/CD för trådbundet nätverk och CSMA/CA för trådlösa nätverk.

Exempel på kollisionsbaserade åtkomstmetoder:

• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – användes i äldre Ethernet-nät (Legay Ethernet) med busstopologi och hubb.
• CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) – används i trådlösa LAN.

CSMA/CA använder en metod som liknar CSMA/CD för att kontrollera om mediet är ledigt. Utöver detta används även ytterligare tekniker. Varje enhet som sänder anger dessutom hur lång tid den behöver för överföringen. Alla andra trådlösa enheter tar emot denna information och vet därmed hur länge mediet kommer att vara upptaget.

I trådlösa miljöer är det ofta inte möjligt för en enhet att upptäcka en kollision. Därför detekterar CSMA/CA inte kollisioner, utan försöker istället undvika dem genom att vänta innan den börjar sända.

Efter att en trådlös enhet har skickat en 802.11-ram skickar mottagaren tillbaka en bekräftelse (acknowledgment) så att avsändaren vet att ramen kommit fram.

Oavsett om det är ett Ethernet LAN med hubbar eller ett WLAN, så skalar inte kollisionsbaserade system bra när mediet används hårt.

Observera: Ethernet LAN som använder switchar bygger inte på ett kollitionsbaserat system, eftersom både switchen och datorernas nätverkskort (NIC) arbetar i full-duplex-läge.

Kontrollerad åtkomst

Kontrollerad åtkomst innebär att varje nätverksenhet tilldelas både en turordning och en tidslucka som avgör hur länge den får använda transmissionsmediet. Denna metod kallas ofta för deterministisk åtkomst, eftersom resultatet alltid är förutsägbart – varje enhet vet sin plats i ordningen och behöver aldrig konkurrera med andra.

• Om en enhet inte har data att skicka går turen direkt vidare till nästa enhet.
• När en enhet skickar en ram får ingen annan sända förrän överföringen är helt klar.

Kontrollerad åtkomst eliminerar kollisioner helt och garanterar en ordnad överföring. Men metoden kan vara ineffektiv exempelvis även om bara en enhet vill sända kan den behöva vänta på sin tur, vilket leder till outnyttjad bandbredd.

Ett klassiskt exempel är äldre nätverkstekniker som Token Ring och ARCNET, där en ”token” (ett särskilt kontrollmeddelande) cirkulerade mellan noderna. Endast den enhet som hade token fick använda transmissionsmediet under sin tilldelade tidslucka.

Sammantaffning

När flera enheter delar samma nätverk måste åtkomsten till transmissionsmediet styras för att undvika kollisioner och säkerställa effektiv kommunikation.

Det finns två huvudmetoder:

• Kontrollerad åtkomst (deterministisk)
  • Varje enhet får en turordning och en tidslucka att sända i.
  • Kollisioner elimineras helt.
  • Ineffektivt om få enheter har data att skicka.
  • Exempel: Token Ring, ARCNET.
• Kollisionsbaserad

• • Alla enheter tävlar om mediet, endast en kan sända åt gången.
  • Kollisioner kan inträffa → ramar måste skickas om.
  • Mer effektivt vid låg belastning, men prestanda försämras vid hög belastning.
  • Två vanliga tekniker:
    • CSMA/CD i äldre Ethernet med hubbar.
    • CSMA/CA i trådlösa nätverk (WLAN).

Observera: Moderna Ethernet med switchar arbetar i full-duplex. Där finns inga kollisioner, och därför behövs inte kollitionsbaserade åtkomstmetoder.