III. Giao thức Hỏi Vòng (Polling)
Giao thức Hỏi vòng, hay còn gọi là Polling, là một trong những giao thức truy cập kiểm soát quan trọng, được thiết kế nhằm quản lý việc truy cập vào mạng trong môi trường có nhiều thiết bị cần giao tiếp. Trong mô hình này, có hai loại thiết bị:
- Máy chủ (Controller): Là thiết bị trung tâm quản lý việc truyền tải dữ liệu.
- Trạm phụ: Là các thiết bị thực hiện truyền dữ liệu khi được hỏi.
Trong quá trình hoạt động của Polling, máy chủ sẽ tuần tự hỏi các trạm phụ để tránh hiện tượng xung đột.
1. Nguyên lý hoạt động
Hoạt động của Polling có thể được hình dung tương tự như Việt Nam điểm danh của giáo viên trong một lớp học:
- Điểm danh (Poll): Máy chủ (giáo viên) sẽ gửi tín hiệu "poll" tới trạm đầu tiên trong danh sách.
- Trả lời: Nếu trạm nhận được tín hiệu có dữ liệu cần truyền, nó sẽ gửi lại gói tin dữ liệu; nếu không, nó sẽ gửi thông điệp "poll reject" (NAK) để thông báo không có dữ liệu.
- Lặp lại: Máy chủ sẽ tiếp tục quá trình này cho từng trạm trong danh sách cho đến khi hỏi xong tất cả các trạm.
2. Hiệu suất
Hiệu suất (Efficiency) của giao thức Polling được tính bằng công thức:
E = \frac{T_t}{T_{poll} + T_t}
Trong đó:
- Tt: Tổng thời gian truyền dữ liệu.
- Tpoll: Tổng thời gian dành cho việc polling tất cả các thiết bị.
Công thức trên giả định rằng mỗi trạm đều có dữ liệu để truyền. Trong thực tế, nếu một trạm không có dữ liệu, thời gian bị lãng phí từ sau khi polling cho đến khi polling trạm tiếp theo cũng cần được tính vào.
Chúng ta có thể điều chỉnh công thức như sau:
E = \frac{N \times T_t}{N \times (T_{poll} + T_t) + T_{idle}}
Với:
- N: Số lượng thiết bị có dữ liệu để truyền.
- Tidle: Thời gian kênh truyền không hoạt động.
3. Ưu điểm và Nhược điểm
Ưu điểm
- Thời gian truy cập và tốc độ dữ liệu cố định, dễ dự đoán.
- Hiệu quả tối đa với không lãng phí thời gian do va chạm.
- Băng thông sử dụng đạt tối ưu.
- Mọi lượt polling đều có mục đích.
- Có thể phân bổ ưu tiên cho một số trạm cần phản hồi nhanh.
Nhược điểm
- Mất nhiều thời gian do phải chờ lượt poll.
- Các trạm không gửi dữ liệu thường xuyên có thể đối mặt với sự thiên lệch.
- Lãng phí thời gian đối với các trạm không có dữ liệu để gửi.
- Thời gian chuyển đổi dài có thể làm giảm tốc độ dữ liệu trong điều kiện tải thấp.
4. Bài tập
Đề bài
Trong một mạng Polling với 10 trạm và một máy chủ:
- Thời gian polling mỗi trạm là 0.5ms.
- Thời gian truyền dữ liệu của mỗi trạm là 3ms.
a) Tính tổng thời gian cần thiết để tất cả các trạm gửi dữ liệu một lần.
b) Có 2 trạm không gửi dữ liệu trong lần polling đầu tiên. Tính tổng thời gian cần thiết để thực hiện chu kỳ Polling đầu tiên với độ trễ truyền tin là 0.1ms.
Hướng dẫn
a) Mỗi trạm mất 3ms (truyền dữ liệu) + 0.5ms (polling) = 3.5ms. Tổng thời gian cho 10 trạm là:
3.5ms × 10 = 35ms.
b) Thời gian polling cho 2 trạm không có dữ liệu là 2 × 0.5ms. Thời gian cho 8 trạm còn lại:
8 × (0.5ms + 3ms) + 0.9ms (độ trễ)
= 2 + 24 + 0.9 = 26.9ms.
IV. Giao thức Truyền Thẻ Bài (Token Passing)
Giao thức Truyền Thẻ Bài dựa vào việc chuyển một "token" giữa các thiết bị mạng. Mỗi thiết bị chỉ gửi dữ liệu khi nắm giữ token, giúp ngăn ngừa xung đột trong quá trình truyền. Giao thức này được sử dụng trong mạng LAN như vòng tròn và bus.
1. Nguyên lý hoạt động
Token được truyền theo thứ tự nhất định từ trạm này sang trạm khác. Mỗi trạm đang giữ token có quyền gửi dữ liệu trước khi chuyển token cho trạm kế tiếp.
2. Hiệu suất
Chất lượng hiệu suất của Token Passing chịu ảnh hưởng bởi độ trễ và thông lượng:
- Độ trễ = \frac{Tp}{t}
- Thông lượng được tính bằng công thức:
S = \frac{1}{1 + \frac{a}{N}} , nếu a < 1
S = \frac{1}{a(1 + \frac{1}{N})} , nếu a > 1
3. Ưu và Nhược điểm
Ưu điểm
- Dễ dàng mở rộng, phù hợp với nhiều loại mạng.
- Cung cấp hiệu suất tốt dưới tải lớn.
Nhược điểm
- Chi phí triển khai cao hơn các giao thức khác.
- Thiết bị phần cứng có thể đắt đỏ và hạn chế khả năng lựa chọn.
- Khả năng phụ thuộc vào một nhà sản xuất nhất định.
4. Bài tập
Đề bài
Một mạng Token Ring với 8 trạm, mỗi trạm cần 2ms để gửi dữ liệu, và thời gian truyền token giữa các trạm là 0.2ms.
a) Tính tổng thời gian cần thiết để tất cả các trạm gửi dữ liệu một lần.
b) Có 1 trạm không gửi dữ liệu. Tính tổng thời gian cần thiết cho các trạm còn lại.
Hướng dẫn
a) Tổng thời gian bằng 2ms × 8 + 1.4ms (tổng thời gian di chuyển token) = 17.4ms.
b) Tính thời gian cho 7 trạm còn lại:
1.75ms (di chuyển token, bao gồm độ trễ) + 14ms (truyền dữ liệu) = 15.75ms.
