Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 15

Random Access Zugriffsverfahren lokaler Netze

20.11.2008 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Die Ethernet-Zugriffssteuerung CSMA/CD sollte man sich auch heute noch genau ansehen
Die Ethernet-Zugriffssteuerung CSMA/CD sollte man sich auch heute noch genau ansehen

Das dominanteste LAN-System ist Ethernet. Seine Stärken und Probleme liegen in dem für dieses System charakteristischen Verfahren zur Mehrfachzugriffsteuerung CSMA/CD. Auch wenn diese Art der Steuerung durch die heute aktuellen Switching-Verfahren nicht mehr benötigt wird, ist es dennoch wichtig, sie gut zu kennen. Denn mit den Wireless LANs nach IEEE 802.11n arbeitet eine weitere wichtige Systemgruppe mit einem ähnlichen Verfahren: CSMA/CA, was hier allerdings DCF (Distributed Communication Facility) genannt wird.

Worum geht es? Ohne jetzt weiter auf Signalformen, Paketstrukturen usw. einzugehen, sahen die ersten Versionen von Ethernet vor, dass ein Koaxialkabel verlegt wurde, welches man denn an vorher festgelegten Punkten mit einer entsprechenden Klemme angezapft wurde, sodass alle Stationen parallel an diesem Kabel hingen.

Sendet zu einer Zeit nur eine Station, ist die Sache in Ordnung: alle anderen Stationen empfangen mehr oder minder gleichzeitig die Sendung, bzw. das Datenpaket. Auf diese Weise kann eine Station zu einer Zeit nicht nur genau eine andere Station erreichen (Unicast), sondern auch eine Gruppe anderer Stationen (Multicast) oder alle anderen angeschlossenen Stationen (Broadcast).

Man hat sich dazu entschlossen, immer und grundsätzlich via Broadcast zu kommunizieren und im Adressfeld jedes Datenpaketes festzulegen, für wen die Sendung eigentlich bestimmt ist. Die Adapterkarten der Stationen filtern dann die relevanten Pakete aus und reichen nur die an die höheren Schichten weiter, die wirklich für diese Station bestimmt sind. Das ist alles in allem sehr elegant.

Es gibt nur ein kleines Problem: zu einem Zeitpunkt darf wirklich nur eine einzige Station senden. Bei zwei oder mehr gleichzeitig sendenden Stationen überlagern sich die Signale und können nicht mehr ordentlich decodiert werden. Als ich gerade an meiner Diplomarbeit arbeitete kursierten zur Lösung dieses Problems über 4.000 verschiedene Verfahren in der Literatur. Demnach könnte man z.B. eine zentrale Station definieren, die die Sendeberechtigung z.B. der Reihe nach ausspricht. Das erzeugt jedoch viel Overhead und vor allem ist unklar was passiert, wenn die Zentrale ausfällt? Also hat man sich entschlossen, Systeme zu benutzen, bei der alle Stationen wirklich gleichberechtigt sind und immer dann, wenn sie ein Paket zu senden haben, auch versuchen, diese Sendung loszuwerden. Solche Systeme bezeichnet man allgemein als Random Access Verfahren und es gibt auch hiervon wieder eine ganze Menge.

Eine Überlappung von Nachrichten auf einem Medium oder Kanal bezeichnet man auch als Kollision.

weiter mit: Random-Access-Methoden

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