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Media Access Control
Das OSI-Modell ordnet die in einem Rechnernetz benötigten Hardware- und Softwareteile in insgesamt sieben Schichten ansteigender Komplexität an. Je höher …
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Grundidee und Einordnung
Media Access Control oder Medium Access Control, abgekürzt MAC, bedeutet Medienzugriffssteuerung. Sie ist eine vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entworfene Erweiterung des OSI-Modells. Im erweiterten Modell wird die Sicherungsschicht, also Schicht 2, in zwei Unterschichten geteilt: Media Access Control (2a) und Logical Link Control (2b). Die MAC ist dabei die untere dieser beiden Unterschichten und liegt direkt über der Bitübertragungsschicht.
Das OSI-Modell beschreibt die für ein Rechnernetz nötigen Hardware- und Softwarebestandteile in sieben Schichten zunehmender Komplexität. Je höher eine Schicht liegt, desto stärker geht es um den Inhalt der Daten; je niedriger sie liegt, desto stärker geht es um den technischen Ablauf der Übertragung. Die MAC gehört zu den sehr hardwarenahen Bereichen, weil sie regelt, wie Geräte ein gemeinsames physisches Übertragungsmedium benutzen.
Aufgabe der MAC
Die MAC umfasst Netzwerkprotokolle und Bauteile, die festlegen, wie mehrere Rechner ein gemeinsam genutztes physisches Übertragungsmedium teilen. Sie ist nötig, weil ein gemeinsames Medium nicht gleichzeitig von mehreren Rechnern ohne Störungen verwendet werden kann. Wenn mehrere Geräte gleichzeitig senden, können Datenkollisionen entstehen; dadurch kommt es zu Kommunikationsstörungen oder Datenverlust.
Im ursprünglichen OSI-Modell war eine solche Konkurrenz um das Kommunikationsmedium nicht vorgesehen, deshalb enthielt es die MAC nicht. Die MAC ist unabhängig von der Wahl des Netzzugangs, zum Beispiel Ethernet. Zur eindeutigen Zuordnung eines Gerätes zu den darauf zugänglichen Inhalten besitzt ein Gerät eine MAC-Adresse, die ursprünglich unveränderbar war.
Zwei Zugriffsarten
Je nach Umsetzung der MAC gibt es zwei Grundarten des Zugriffs auf das Medium: kontrollierten Zugriff und konkurrierenden Zugriff. Beim kontrollierten Zugriff wird die Nutzung des Mediums so geregelt, dass Kollisionen gar nicht auftreten können. Beim konkurrierenden Zugriff dürfen mehrere Teilnehmer grundsätzlich auf das Medium zugreifen; es gibt dann Regeln dafür, wie Kollisionen behandelt werden.
Kontrollierter Zugriff
Kontrollierter Zugriff, englisch controlled access, bedeutet, dass der Zugriff auf das Übertragungsmedium so organisiert ist, dass keine Kollisionen entstehen können. Ein anschauliches Beispiel ist Schulunterricht: Viele Schüler möchten sprechen, aber wenn sie alle gleichzeitig reden, versteht man nichts. Deshalb melden sie sich, und der Lehrer bestimmt, wer sprechen darf.
In diesem Beispiel wird die MAC durch einen zusätzlichen Kommunikationskanal umgesetzt: Neben dem akustischen Datenübertragungsmedium Schall, also dem Sprechen, gibt es das visuelle Synchronisationsmedium Licht, weil der Lehrer sieht, wer sich meldet. In Netzwerken können ausgeklügelte Protokolle zusätzliche Kommunikationskanäle überflüssig machen. Die einfachste Regelung ist eine Implementierung des Master/Slave-Modells.
Konkurrierender Zugriff
Konkurrierender Zugriff, englisch distributed access, bedeutet, dass jeder Teilnehmer auf das Medium zugreifen darf. Gleichzeitig gibt es Regeln, wie Kollisionen ohne Komplikationen behandelt werden. Ein Beispiel für ein solches Protokoll ist CSMA/CD.
Ein Alltagsvergleich ist ein Telefongespräch: Wenn beide Gesprächspartner gleichzeitig anfangen zu sprechen, hören sie sofort wieder auf. Danach wartet jeder eine zufällige Zeitspanne, und wer zuerst wieder zu reden beginnt, hat das Wort.
Bekannte Protokolle
Zu den bekannten Protokollen für kontrollierten Zugriff gehören Token-Ring und Token-Bus. Zu den bekannten Protokollen für konkurrierenden Zugriff gehören ALOHA, CSMA/CD, CSMA/CR und CSMA/CA.