I. Giới thiệu
Trong mạng máy tính, các giao thức truy cập nhiều (multiple access protocols) là những quy định và cơ chế quan trọng cho phép nhiều thiết bị cùng truy cập và chia sẻ một kênh truyền thông. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải một cách hiệu quả và công bằng giữa các thiết bị trong cùng một mạng, từ đó làm giảm xung đột và trùng lặp dữ liệu. Các giao thức này là nền tảng cho việc điều phối cách thức và thời điểm mà các thiết bị có thể gửi và nhận dữ liệu, đặc biệt trong các môi trường mà nhiều người dùng phải chia sẻ một nguồn tài nguyên chung.
Mặc dù tồn tại nhiều loại giao thức khác nhau, ba dạng chính mà chúng ta thường gặp là giao thức truy cập ngẫu nhiên (Random access protocols), giao thức truy cập kiểm soát (Controlled access protocols), và giao thức phân chia kênh (Channelization protocols). Bài viết này sẽ tập trung sâu vào giao thức truy cập kiểm soát (Controlled access protocols), với các phương pháp chính bao gồm:
- Đặt chỗ (Reservation)
- Thăm dò (Polling)
- Chuyển token (Token passing)
Các giao thức truy cập kiểm soát rất cần thiết nhằm duy trì sự trật tự và hiệu quả trong việc quản lý tài nguyên mạng. Thông qua việc cấp quyền truy cập theo một quy trình rõ ràng, các giao thức này giúp ngăn chặn sự va chạm dữ liệu và đảm bảo rằng mọi thiết bị đều có cơ hội công bằng để giao tiếp.
II. Phương thức Đặt chỗ (Reservation)
Trong các giao thức truy cập kiểm soát, phương thức Đặt chỗ (Reservation) cho phép các thiết bị trong mạng thực hiện việc đăng ký trước để gửi dữ liệu. Điều này đảm bảo rằng mỗi thiết bị sẽ có khoảng thời gian cố định để truyền thông tin của mình, giúp tránh xung đột và tối ưu hóa sử dụng kênh truyền thông.
1. Nguyên lý hoạt động
Phương thức đặt chỗ tương tự như việc xếp hàng:
- Các thiết bị cần phải thực hiện việc đặt chỗ trước khi gửi dữ liệu, mỗi thiết bị sẽ “chiếm giữ” một khe thời gian trong một khung đặt chỗ (reservation frame).
- Khi đến lượt của một thiết bị, thiết bị đó sẽ thực hiện việc truyền dữ liệu (bằng cách gửi một tín hiệu hoặc giá trị xác định), trong khi các thiết bị khác không được phép truyền trong khe thời gian của mình.
- Quá trình này sẽ lặp lại qua các khung đặt chỗ tiếp theo.
Nếu một thiết bị đã đặt chỗ nhưng không có dữ liệu để gửi, khe thời gian đó sẽ không được sử dụng. Để minh họa, hãy tưởng tượng hàng đợi: nếu ai đó không có mặt khi đến lượt mình, thì người phía sau cũng không thể chen vào.
2. Ưu, Nhược điểm
Ưu điểm
- Dự đoán hiệu suất mạng: Phương pháp này giúp đạt được hiệu suất mạng ổn định, quan trọng cho các ứng dụng cần giảm thiểu độ trễ như truyền video và âm thanh.
- Giảm thiểu xung đột: Với việc phân bổ quyền truy cập trước, phương pháp này cải thiện hiệu quả và giảm thiểu mất mát dữ liệu.
- Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS): Cung cấp các loại đặt chỗ khác nhau cho các loại lưu lượng, đảm bảo rằng lưu lượng ưu tiên cao được ưu tiên hơn.
- Sử dụng băng thông hiệu quả: Hỗ trợ multiplexing theo thời gian và tần số cho nhiều yêu cầu đặt chỗ trên cùng một kênh.
- Hỗ trợ ứng dụng đa phương tiện: Đảm bảo băng thông và độ trễ cho các ứng dụng cần thiết để đạt hiệu suất chất lượng cao.
Nhược điểm
- Phụ thuộc vào hệ thống kiểm soát: Sự cố trong hệ thống điều khiển có thể tạo ra điểm nghẽn.
- Giảm hiệu suất dưới tải nhẹ: Khi không có nhiều lưu lượng, khả năng sử dụng kênh có thể không được tối ưu.
- Tăng thời gian chuyển đổi: Quá trình đặt chỗ có thể làm chậm tốc độ truyền dữ liệu, không thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu phản hồi nhanh.
- Quản lý và cấu hình phức tạp: Hệ thống này thường yêu cầu nhiều quản lý và cấu hình khi số lượng thiết bị tăng lên.
- Thiếu linh hoạt: Khó khăn trong việc thích ứng với sự thay đổi lưu lượng mạng đột ngột.
3. Bài tập
Đề bài
Giả sử có một hệ thống mạng Đặt chỗ với 555 trạm. Trạm cần 1ms để đặt chỗ và 4ms để truyền dữ liệu.
a) Tính tổng thời gian cần thiết để tất cả các trạm có thể gửi dữ liệu một lần.
b) Trong một chu kỳ giao dịch, các trạm 111, 222 và 444 có dữ liệu để gửi, còn 333 và 555 không có dữ liệu. Tính tổng thời gian cho chu kỳ giao dịch (các trạm không gửi dữ liệu cũng cần đặt chỗ).
Hướng dẫn
a) Mỗi trạm cần 5ms để hoàn thành giao dịch (1ms đặt chỗ + 4ms truyền dữ liệu). Với 555 trạm, tổng thời gian là 5ms × 555 = 2775ms.
b) Các trạm 111, 222, và 444 yêu cầu tổng thời gian là (5ms × 3) + (1ms × 2) = 15ms + 2ms = 17ms.
