Chương 06: Tầng liên kết dữ liệu và mạng LAN, Bài 03: Các giao thức đa truy cập đường truyền

Tóm tắt ngắn:

Bài giảng giới thiệu về các giao thức đa truy cập (Multiple Access Protocol) trong tầng liên kết dữ liệu, giải quyết vấn đề nhiều thiết bị cùng sử dụng chung một kênh truyền.
Các điểm chính bao gồm hai loại liên kết (điểm-điểm và quảng bá), các nhóm giao thức đa truy cập (phân chia kênh, truy cập ngẫu nhiên, theo lượt), cùng các ví dụ cụ thể như TDMA, FDMA, Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, token passing, và ứng dụng trong mạng cable internet (DOCSIS).
Các giao thức này được áp dụng rộng rãi trong các mạng LAN, WLAN (Wifi), mạng di động (4G, 5G), và các hệ thống chia sẻ kênh truyền khác. Hiệu quả của các giao thức phụ thuộc vào mức độ tải của kênh và có thể dẫn đến lãng phí băng thông nếu không được tối ưu.
Bài giảng mô tả chi tiết các quá trình hoạt động của các giao thức, bao gồm cả việc phát hiện và xử lý xung đột.

Tóm tắt chi tiết:

Bài giảng được chia thành các phần chính sau:

Phần 1: Giới thiệu và các loại liên kết: Bài giảng bắt đầu bằng việc giới thiệu khái niệm các giao thức đa truy cập, cần thiết khi nhiều thiết bị dùng chung một kênh truyền. Hai loại liên kết chính được phân biệt: điểm-điểm (point-to-point, ví dụ liên kết máy tính-switch) và quảng bá (broadcast, ví dụ Hub, mạng không dây, mạng cáp quang lai). Người thuyết trình nhắc đến kinh nghiệm cá nhân với mạng dial-up (PPP) như một ví dụ về liên kết điểm-điểm cũ.

Phần 2: Giao thức đa truy cập lý tưởng và các nhóm giao thức: Người thuyết trình định nghĩa một giao thức đa truy cập lý tưởng, với mục tiêu đạt tốc độ tối đa và phân tán hoàn toàn. Tuy nhiên, thực tế không lý tưởng, dẫn đến lãng phí băng thông do xung đột và thời gian kênh rỗng. Ba nhóm giao thức được trình bày:

Phân chia kênh (Channel Partitioning): Bao gồm TDMA (chia theo thời gian) và FDMA (chia theo tần số). Cả hai đều có nhược điểm là lãng phí băng thông khi một phần kênh không được sử dụng.
Truy cập ngẫu nhiên (Random Access): Bao gồm Aloha, Slotted Aloha, và CSMA/CD. Các giao thức này tập trung vào việc phát hiện và xử lý xung đột. Slotted Aloha được giải thích chi tiết, nhấn mạnh việc đồng bộ hóa slot thời gian và sử dụng xác suất để tránh xung đột. CSMA/CD được giải thích với ví dụ minh họa về việc phát hiện xung đột và cơ chế backoff nhị phân để giảm thiểu xung đột.
Theo lượt (Taking Turn): Bao gồm Polling và Token Passing. Polling sử dụng một thiết bị trung tâm để điều phối quyền truy cập, trong khi Token Passing sử dụng một token được truyền tuần tự giữa các thiết bị. Cả hai đều có nhược điểm về overhead và điểm yếu về độ tin cậy nếu thiết bị trung tâm hoặc thiết bị giữ token bị lỗi.

Phần 3: Ứng dụng trong mạng Cable Internet (DOCSIS): Bài giảng kết thúc bằng việc ứng dụng các nguyên lý đa truy cập vào mạng Cable Internet. DOCSIS sử dụng FDMA cho kênh xuống (downstream) và kết hợp FDMA với TDMA cho kênh lên (upstream) để giải quyết vấn đề xung đột. Cơ chế MAP (Media Access Protocol) được sử dụng để điều phối quyền truy cập trên kênh lên.

Câu nói đáng chú ý: "Đây là một cái thức được gọi là lý tưởng thì nó là như thế thôi chứ còn thực tế thì nó không được mượt như thế này đâu ạ." Câu nói này nhấn mạnh sự khác biệt giữa lý thuyết và thực tiễn trong thiết kế và hoạt động của các giao thức đa truy cập.