I. Giới Thiệu

Trong kỷ nguyên số ngày nay, nhu cầu kết nối và chia sẻ tài nguyên giữa các thiết bị ngày càng gia tăng. Mạng máy tính với nhiều người dùng đang cạnh tranh để truy cập băng thông có thể dẫn đến xung đột và tắc nghẽn dữ liệu, làm giảm hiệu suất mạng. Để khắc phục tình trạng này, việc đảm bảo hiệu quả và công bằng trong quá trình truyền dữ liệu trở thành một yêu cầu bắt buộc.

"Điều khiển truy nhập ngẫu nhiên" (Random access protocols) là một giải pháp có khả năng giải quyết những thách thức này thông qua việc quản lý cách thức và thời điểm truy cập vào mạng. Các giao thức này thi hành một cách linh hoạt để giảm thiểu xung đột và tắc nghẽn, đồng thời nâng cao khả năng mở rộng và độ tin cậy của mạng.

Trong phần này, chúng ta sẽ khám phá hai phương thức điều khiển truy nhập ngẫu nhiên: Aloha và CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

II. Phương Thức Aloha

Aloha là một giao thức truy nhập mạng không dây lịch sử, phát triển lần đầu tiên tại Đại học Hawaii vào năm 1970. Giao thức này đã mở ra một kỷ nguyên mới cho truyền thông không dây sử dụng kênh radio UHF để kết nối tài nguyên máy tính giữa các đảo. Aloha đã được thử nghiệm thành công trong một vài mạng vệ tinh và đã được tiến hóa thành nền tảng của Ethernet.

Giao thức Aloha tồn tại trong hai phiên bản chính: Pure Aloha và Slotted Aloha.

1. Va Chạm trong Aloha

Trong hệ thống Aloha, va chạm xảy ra khi hai hoặc nhiều nút cùng gửi dữ liệu trong cùng một khoảng thời gian. Kết quả là cả hai gói tin đều bị hỏng và không đến được đích. Không giống như các giao thức kiểm soát truy cập khác, Aloha không có cơ chế để kiểm tra tình trạng của kênh trước khi gửi dữ liệu.

2. Pure Aloha

Pure Aloha cho phép các thiết bị gửi dữ liệu bất cứ khi nào mà không cần đồng bộ hóa. Nếu dữ liệu không va chạm, gói tin được coi là gửi thành công. Nếu xảy ra va chạm, thiết bị sẽ đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thử gửi lại. Hiệu suất tối đa của Pure Aloha được tính bằng công thức: S=G×e−2G, nơi S là hiệu suất và G là số lượng frame gửi trung bình.

3. Slotted Aloha

Slotted Aloha là một cải tiến của Pure Aloha, trong đó thời gian được chia thành các khoảng cố định. Mỗi thiết bị chỉ có thể gửi dữ liệu vào đầu mỗi khoảng thời gian. Hiệu suất của Slotted Aloha được tính bằng công thức: S=G×e−G.

III. Phương Thức CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA là một phương thức phổ biến để kiểm soát truy cập trong mạng LAN không dây, giúp tối ưu hóa việc sử dụng kênh truyền và giảm thiểu va chạm. CSMA yêu cầu mỗi thiết bị cảm nhận tình trạng của kênh trước khi gửi dữ liệu, do đó tăng cường hiệu suất so với các phương thức truy cập ngẫu nhiên.

1. Sóng Mang (Carrier)

Sóng mang là một tần số cao sử dụng để truyền tín hiệu của thông tin đi xa hơn, đảm bảo có thể vượt qua các rào cản vật lý. Đây là phương tiện để truyền tải tín hiệu thông qua quá trình điều chế.

2. Va Chạm Trong CSMA

Va chạm trong CSMA xảy ra khi nhiều nút cùng lúc cố gắng gửi thông tin qua một kênh chung. Khi một tín hiệu được bắt đầu gửi, có thể xảy ra trễ trong việc phát tán tín hiệu đến các nút khác, dẫn đến việc các gói tin bị va chạm.

Tài Liệu Tham Khảo

source: viblo

Các Giao Thức Điều Khiển Truy Nhập Ngẫu Nhiên trong Mạng Máy Tính - Phần 1