Giao thức dùng để đánh giá khả năng của một mạng được phân chia bởi các trạm như thế nào. Hệ số này được quyết định chủ yếu bởi hiệu quả sử dụng mơi trường truy xuất (medium access) của giao thức.
Mọi kênh phương tiện chỉ cĩ thể hỗ trợ một lần tín hiệu. Nếu hai máy tính truyền trên kênh cùng một lúc, các tín hiệu của chúng sẽ gây nhiễu cho nhau (ví dụ như hai người cùng nĩi một lúc). Cĩ hai phương pháp điều khiển việc truy nhập
phương tiện để khơng xảy ra sự cố gây nhiễu: truy cập ngẫu nhiên và truy cập cĩ điều khiển.
a. Loại truy cập ngẫu nhiên
Trạm cĩ thể truy nhập phương tiện truyền tùy theo ý muốn, bất kỳ ở thời điểm ngẫu nhiên nào.
• Kỹ thuật cập ngẫu nhiên đối với dạng bus
Phương pháp đa truy nhập sử dụng sĩng mang (CSMA – Carrier Sense Multiple Access).
Phương pháp đa truy nhập sử dụng sĩng mang với phát hiện xung đột ( CSMA/CD – With Collision Detection) • Kỹ thuật cập ngẫu nhiên đối với dạng vịng
Phương pháp chèn thanh ghi (Registeer insertion)
Phương pháp vịng cĩ ngăn (Slotted-ring) b. Loại truy nhập cĩ điều khiển
Phương pháp điều khiển tranh chấp thường thích hợp với các mạng cĩ sự trao đổi dữ liệu khơng liên tục và tương đối ít máy tính. Đây là đạng thơng dụng trong cấu trúc mạng cục bộ.
• Kỹ thuật bus với thẻ bài (Tocken Bus): dùng cho các mạng LAN. • Kỹ thuật vịng với thẻ bài ( Tocken Ring): dùng cho các mạng LAN • Kỹ thuật tránh xung đột: dùng cho các mạng cục bộ tốc độ cao
III.3.1. Phương pháp CSMA
Cịn được gọi là phương pháp LBT (Listen Before Talk – Nghe trước khi nĩi). Một trạm cĩ dữ liệu cần truyền trước hết phải “nghe” xem phương tiện truyền rỗi hay bận. Nếu rỗi thì bắt đầu truyền tin, cịn nếu bận thì thực hiện một trong ba giải thuật sau:
• Giải thuật ‘non-persistent’ : Trạm rút lui (khơng kiên trì) chờ đợi một thời gian ngẫu nhiên nào đĩ rồi bắt đầu ‘nghe’ đường truyền. Giải thuật này cĩ hiệu quả tránh xung đột nhưng cĩ thời gian chết. • Giải thuật ‘l-persistent’: trạm tiếp tục nghe đến khi phương tiện
truyền rỗi thì tiến hành truyền dữ liệu đi (với xác xuất 1). Giải thuật này giảm thời gian chết, xong nếu cĩ nhiều trạm cùng chờ và tiến hành phát dữ liệu cùng một lần thì sẽ xảy ra xung đột.
• Giải thuật ‘p-persistent’: Trạm tiếp tục nghe, đến khi phương tiện truyền rỗi thì tiến hành phát tin với một xác suất nhất định nào đo (mỗi trạm cĩ gắn một hệ số ưu tiên). Ngược lại trạm ‘rút lui’ trong
một thời gian cố định rồi truyền với sác xuất p hoặc tiếp tục chờ đợi với sác xuất 1-n. Giải thuật này phức tạp nhưng giảm được tối đa xung đột và thời gian chết.
Phương pháp CSMA chỉ ‘nghe trước khi nĩi’, khơng cĩ khả năng phát hiện xung đột trong q trình truyền, dẫn đến lãng phí đường truyền.
III.3.2. Phương pháp CSMA/CD
Phương pháp CSMA/CD cĩ nguồn gốc từ hệ thống radio đã phát triển ở trường đại học Hawai vào khoảng năm 1970, gọi là ALOHANET, cịn được gọi là phương pháp LWT ( Listen While Talk – Nghe trong khi nĩi). Các va chạm luơn xảy ra tại một cấp nào đĩ trên các mạng, với số lượng tham gia tăng theo tỉ lệ thuận khi các phiên truyền gia tăng.
Phương pháp CSMA/CD ngồi các chức năng của CSMA cịn bổ xung các quy tắc sau:
• Khi đang truyền vẫn tiếp tục nghe đường dây.
• Nếu phát hiện cĩ xung đột thì ngừng truyền và tiếp tục gởi sĩng
mang thêm một thời gian nữa để đảm bảo các trạm đều cĩ thể nghe
được sự kiện xung đột.
• Sau khi chờ đợi một thời gian ngẫu nhiên thì trạm thử truyền lại bằng cách sử dụng các phương pháp của CSMA.
Với phương pháp CSMA/CD, thời gian chiếm dụng vơ ích đưịng truyền giảm xuống bằng thời gian dùng để phát hiện một đụng độ. CSMA/CD sử dụng ba giải thuật ‘persistent’ ở trên. Trong đĩ giải thuật ‘l-persistent’ được sử dụng trong mạng Ethernet, Mitrenet và được chọn cả trong chuẩn IEEE.802. Ngồi ra mỗi chuẩn LAN cịn cĩ thêm các cơ chế bổ sung.
III.3.3. Điều khiển truy nhập bus với thẻ bài
Các trạm trên bus tạo nên một vịng logic, được xác định vị trí theo một dãy thứ tự, trong đĩ trạm cuối sẽ tiếp liền ngay sau trạm đầu. Mỗi trạm được biết địa chỉ của các trạm kề sau và kề trước nĩ.
Thẻ bài dùng cấp phát quyền truy nhập, được lưu chuyển trong vịng logic. Khi trạm nhận được thẻ bài thì được trao quyền sử dụng phương tiện trong một thời gian xác định để truyền dữ liệu. Khi truyền xong hoặc hết thời hạn, trạm sẽ chuyển thẻ bài đến trạm kế tiếp trong vịng logic. Các trạm khơng sử dụng thẻ bài vẫn cĩ mặt trên bus nhưng chúng chỉ cĩ thể trả lời cho yêu cầu xác nhận (nếu chúng là đích của gĩi tin nào đĩ). Thứ tự vật lý của trạm trên bus là khơng quan trọng, độc lập với thứ tự logic.
Các chức năng:
• Khởi tạo vịng logic: khi thiết lập mạng hoặc khi vịng logíc bị gãy.
• Bổ sung trạm vào vịng logic (xem xét định kỳ) bằng cách mời nút đứng sau nhập vịng. Loại bỏ một trạm ra khỏi vịng logic bằng cách nối trạm trước và sau nĩ với nhau.
• Quản lý sai sĩt: trùng địa chỉ, gãy vịng (các trạm bị treo, rơi vào trạng thái chờ lẫn nhau) bởi nút giữ Token.
• Khi giữ thẻ mà khơng cĩ trạm khác nhận được gĩi tin thì chứng tỏ nút khác đã cĩ thẻ, lúc đĩ nĩ sẽ bỏ thẻ bằng cách chuyển sang trạng thái “nghe”.
• Khi nút hồn thành cơng việc, nĩ gởi thẻ đến nút đứng sau, nếu nút tiếp sau hoạt động thì nĩ gởi thể chuyển sang trạng thái bị động. Nếu ngược lại, nĩ gởi thẻ cho nút kế tiếp lần nữa. Nếu hai lần gởi khơng được thì xem như nút kế tiếp hỏng và gởi đi gĩi tin “tìm nút kế tiếp” để tìm nút tiếp theo.
• Nếu khơng thành cơng thì nút bị xem là cĩ sự cố. Nút ngừng hoạt động và “nghe” trên bus.
Định dạng khung bản tin mạng mạng Token bus
So sánh CSMA/CD và Token bus
- Token bus quản lý phức tạp hơn so với CSMA/CD. Trong trường hợp tải nhẹ thì khơng hiệu quả bằng CMSA/CD (do phải qua nhiều trạm).
- Tuy nhiên Token Bus cĩ hiệu quả trong trường hợp tải nặng, dễ điều hịa lưu thơng trên mạng Token bus. Khơng quy định độ dài tối thiểu của gĩi tin, khơng cần nghe trước khi nĩi.
III.3.4. Điều khiển truy cập vịng với thẻ bài
Đây là giao thức thơng dụng được dùng trong các LAN cĩ cấu trúc vịng (Ring). Phương pháp này sử dụng một khối tín hiệu đặc biệt gọi là Token di chuyển vịng quanh mạng theo một chiều xác định. Một trạm muốn truyền phải đợi cho đến khi nhận được thẻ bài. Khi một trạm đang chiếm token thì nĩ cĩ thể phát đi một gĩi dữ liệu. Khi đã phát hết gĩi dữ liệu cho phép hoặc khơng cịn gì để phát nữa thì trạm đĩ chuyển sang khung thẻ bài đến cho trạm kế tiếp trên mạng. Trong Token cĩ chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước. Đối với cấu hình dạng xoay vịng thì trất tự của sư truyền Token tương đương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vịng.
Các chuẩn mạng sử dụng phương pháp điều khiển truy nhập thẻ bài: • Chuẩn IEEE 802.5 cịn gọi là chuẩn Token Ring.
• FDDI là chuẩn sợi quang 100Mpb sử dụng phương pháp chuyển thẻ bài và vịng trịn.
Phương pháp chuyển thẻ bài thích hợp trong các điều kiện như sau:
• Khi mạng đang tải dữ liệu quan trọng về thời gian do phương pháp này cung cấp khả năng bàn giao.
• Khi mạng được sử dụng nhiều, do tránh được xung đột.
• Khi một vài trạm cĩ mức ưu tiên cao hơn so với các trạm khác. Phương pháp chuyển thẻ bài cĩ thể áp dụng các mức ưu tiên cho trạm để ngăn cấm một trạm bất kỳ khơng được độc quyền về mạng. • Do thẻ bài luân chuyển quanh mạng nên mỗi mạng cĩ thể truyền
theo quãng thời gian tối thiểu.
Phương pháp chuyển thẻ bài địi hỏi cơ chế điều khiển phức tạp và chi phí đầu tư phần cứng cao, nhưng được thiết kế với độ tin cậy cao. Tuy vậy hiện nay Ethernet vẫn là chuẩn LAN thơng dụng, chứng tỏ được ưu điểm của phương pháp tranh chấp khi sử dụng trên các mạng LAN.
Giao thức truyền Token cĩ trật tự hơn nhưng cũng phức tạp hơn CSMA/CD, cĩ ưu điểm là vẫn hoạt động tốt khi lưu lượng truyền thơng lớn. Giao thức truyền Token tuân thủ đúng sự phân chia của mơi trường mạng, hoạt động dựa vào việc xoay vịng bị đứt đoạn. Giao thức phải chứa thủ tục kiểm tra Token để cho phép khơi phục lại oken bị mất hoặc thay thế trạng thái của Token và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tựu của các trạm)
Khung tin cực đại 16KB ở chế độ truyền 16Mps và 4KB ở chế độ truyền 4Mps.
Dạng bản tin mạng Token Ring:
Phương pháp điều khiển truy nhập dị báo
Dị báo (polling) là một phương pháp điều khiển truy cập sử dụng một thiết bị trung tâm điều khiển tồn bộ việc truy nhập mạng. Đây là phương pháp được sử dụng phổ dụng nhất trên các mạng máy tính lớn.
Thiết bị trung tâm cĩ tên là thiết bị chính sẽ yêu cầu dữ liệu từ các thiết bị khác trên mạng cĩ tên là thiết bị thứ cấp (secondary). Sau khi được dị báo thiết bị thứ cấp cĩ thể truyền một dữ liệu được xác định bởi các giao thức dùng trên mạng. Một thiết bị thứ cấp khơng thể truyền trừ khi nĩ được thiết bị chính dị báo.
Phương pháp dị báo cĩ nhiều ưu điểm của phương pháp chuyển thẻ bài như:
• Dự đốn được các lần truy cập định sẵn.
• Gán được các mức ưu tiên, tránh được va chạm.
So sánh phương pháp dị báo và phương pháp chuyển thẻ bài : kỹ thuật dị báo tập trung hĩa quyền điều khiển. Nhìn dưới gĩc độ quản lý thì đây là một ưu điểm, nhưng nếu cơ chế điều khiển trung tâm bị hỏng, mạng sẽ ngừng hoạt động. Phương pháp chuyển thẻ bài sử dụng các chức năng điều khiển phân phối hơn do đĩ ít bị hỏng tập trung tại một điểm. Bên cạnh đĩ, phương pháp dị báo đơi khi lãng phí các lượng băng thơng lớn do phải dị báo từng thiết bị thứ cấp, cho dù các thiết bị khơng cĩ gì để truyền.