Bài giảng Mạng máy tính và hệ thống thông tin công nghệ - Đào Đức Thịnh - Chương 3: Truyền dữ liệu

mà không "nghe trong 
khi nói" nên thực tế có xung đột nh−ng các trạm vẫn không hay 
biết gì và vẫn cứ tiếp tục truyền dữ liệu đi, gây ra việc chiếm 
dụng đ−−ờng truyền một cách vô ích.
CSMA/CD
Để có thể phát hiện xung đột, CSMA/CD-hay còn gọi là
LWT(Listen While Talk-Nghe trong khi nói) đă bổ sung thêm qui 
tắc :
- Khi một trạm đang truyền nó vẫn tiếp tục "nghe" đ−ờng 
truyền.Nếu phát hiện thấy xung đột thì nó ngừng ngay việc 
truyền nh−ng vẫn tiếp tục gửi tín hiệu sóng mang thêm một thời 
gian nữa để đảm bảo rằng tất cả các trạm trên mạng đều có thể
"nghe" đ−ợc sự kiện xung đột đó.
- Sau đó trạm chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên nào đó 
rồi thử truyền lại theo các qui tắc của CSMA
CSMA/CD
- Rõ ràng với CSMA/CD, thời gian chiếm dụng vô ích đ−ờng 
truyền đ−ợc giảm xuống bằng thời gian dùng để phát hiện một 
xung đột. 
- Ưu điểm của CSMA/CD là tính chất đơn giản, linh hoạt, việc 
ghép thêm hay bỏ đi một trạm trong mạng không ảnh h−ởng gì
tới hoạt động của hệ thống. 
- Nh−ợc điểm của CSMA/CD là tính bất định của thời gian phản 
ứng, hiệu xuất sử dụng đ−ờng truyền vì thế cũng thấp.
CSMA/CA
(Carrier Sense Multiple Access with Collislon Avoidance) 
- Sử dụng cho Topo mạng dạng Bus. T−ơng tự nh− CSMA/CD, 
mỗi trạm đều phải nghe đ−ờng dẫn tr−ớc khi gửi cũng nh− sau 
khi gửi thông tin.
- ở đây sử dụng một ph−ơng pháp mã hóa bit thích hợp để trong 
tr−ờng hợp xảy ra xung đột, một tín hiệu "trội" (dominant) sẽ lấn 
át tín hiệu kia "lặn" (recessive). 
- Nếu một trạm gửi đi tín hiệu "lặn" mà giám sát về tín hiệu "trội" 
thì nó sẽ mất quyền −u tiên và phải dừng truyền. Sau đó trạm 
sẽ chờ một thời gian ngẫu nhiên nào đó và thử nghe lại đ−ờng 
truyền.
CSMA/CA
- Mỗi bức điện đều đ−ợc bắt đầu bằng một dãy bit đặc biệt đ−ợc 
gọi là cờ hiệu, sau đó là tới các phần khác nh− thông tin kiểm 
soát, địa chỉ,... 
- Ph−ơng pháp CSMA/CA, có thể sử dụng mức −u tiên cho mỗi 
trạm (hoặc theo loại thông tin) và gắn mã −u tiên vào phần 
đằng sau cờ hiệu của mỗi bức điện.
- Nhờ có ph−ơng pháp sử dụng mức −u tiên mà tính năng thời 
gian thực của hệ thống đ−ợc cải thiện. Có thể thấy rõ, tuy bị 
hạn chế về tốc độ truyền và chiều dài đây dẫn, hiệu suất sử
dụng đ−ờng truyền ở ph−ơng pháp này rất cao. Các trạm chỉ
gửi thông tin đi khi có nhu cầu và nếu xảy ra xung đột thì một 
trong hai bức điện vẫn tiếp tục đ−ợc gửi đi.
TDMA (Time Divsion Multiple Access): 
- Sử dụng cho Topo mạng dạng Bus.Trong ph−ơng pháp kiểm 
soát truy nhập phân chia thời gian TDMA, mỗi trạm đ−ợc phân 
một thời gian truy nhập bus nhất định. Các trạm có thể lần l−ợt 
thay nhau gửi thông tin trong khoảng thời gian cho phép gọi là
khe thời gian hay lát thời gian (time slot, tim slice ) theo một 
tuần tự qui định sẵn. Việc phân chia nàyđ−ợc thực hiện tr−ớc 
khi hệ thống đi vào hoạt động (tiền định). 
- Hệ thống có thể hoạt động không có trạm chủ. Trong tr−ờng 
hợp có một trạm chủ thì vai trò của nó chỉ hạn chế ở mức độ
kiểm soát việc tuân thủ đảm bảo giữ đúng lát thời gian của các 
trạm khác. Mỗi trạm đều có khả năng đảm nhiệm vai trò chủ
động trong giao tiếp trực tiếp với các trạm khác. 
TDMA (Time Divsion Multiple Access): 
TDMA (Time Divsion Multiple Access): 
- Ngoài các lát thời gian phân chia cố định cho các trạm dùng 
dể trao đổi dữ liệu định kỳ (đánh số từ 1 tới N), th−ờng còn có 
một khoảng dự trữ dành cho việc trao đổi dữ liệu bất th−ờng 
theo yêu cầu, ví dụ gửi thông tin cảnh báo, mệnh lệnh đặt cấu 
hình, dữ liệu tham số, setpoint.. 
Master/Slave
- Sử dụng cho cấu trúc mạng dạng Bus. Trong ph−ơng pháp 
chủ/tớ, một trạm chủ (master) có trách nhiệm chủ động phân 
chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ (slave). 
- Các trạm tớ đóng vai trò bị động, chỉ có quyền truy nhập bus 
và gửi tín hiệu đi khi có yêu cầu. Trạm chủ có thể dùng ph−ơng 
pháp hỏi tuần tự (polling) theo chu kỳ để kiểm soát toàn bộ hoạt 
động giao tiếp của cả hệ thống. 
Master/Slave
Master/Slave
- Trong một số hệ thống, thậm chí các trạm tớ không có quyền 
giao tiếp trực tiếp với nhau, mà bất cứ dữ liệu cần trao đổi nào 
cũng phải qua trạm chủ. Nếu hoạt động giao tiếp diễn ra theo 
chu kỳ, trạm chủ sẽ có trách nhiệm chủ động yêu cầu dữ liệu từ 
trạm tớ cần gửi và sau đó sẽ chuyển tới trạm tớ cần nhận. 
Trong tr−ờng hợp một trạm tớ cần trao đổi dữ liệu bất th−ờng 
với một trạm khác phải thông báo yêu cầu của mình khi đ−ợc 
trạm chủ hỏi đến và sau đó chờ đ−ợc phục vụ. Trình tự tham gia 
giao tiếp, hay trình tự hỏi/đáp của các trạm tớ có thể do ng−ời 
dùng qui định tr−ớc (tiền định) bằng các công cụ đặt cấu hình. 
Master/Slave
- Ph−ơng pháp chủ/tớ có một −u điểm là việc kết nối mạng các 
trạm tớ đơn giản, đỡ tốn kém bởi gần nh− toàn bộ "trí tuệ" tập 
trung tại trạm chủ. Một trạm chủ th−ờng là một thiết bị điều 
khiển, vì vậy việc tích hợp thêm chức năng xử lý truyền thông là
điều không khó khăn.
- Một nh−ợc điểm của ph−ơng pháp kiểm soát tập trung chủ/tớ
là hiệu suất trao đổi thông tin giữa các trạm tớ bị giảm do phải 
dữ liệu phải đi qua khâu trung gian là trạm chủ, dẫn đến giảm 
hiệu suất sử dụng đ−ờng truyền. 
Master/Slave
- Một hạn chế nữa của ph−ơng pháp này là độ tin cậy của hệ
thống truyền thông phụ thuộc hoàn toàn vào một trạm chủ duy 
nhất. Trong tr−ờng hợp có xảy ra sự cố trên trạm chủ thì toàn 
bộ hệ thống truyền thông ngừng làm việc. Một cách khắc phục 
là sử dụng một trạm tớ đóng vai trò giám sát trạm chủ và có khả
năng thay thế trạm chủ khi cằn thiết.
Token Bus
- Ph−ơng pháp này sử dụng cho topo mạng dạng Bus. 
- Nguyên lý của ph−ơng pháp này là : để cấp phát quyền truy 
nhập đ−ờng truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ
liệu, một thẻ bài đ−ợc l−u chuyến trên một vòng lôgic thiết lập 
bởi các trạm đó.
- Khi một trạm nhận đ−ợc thẻ bài thì nó có quyền sử dụng 
đ−ờng truyền trong một thời gian xác định tr−ớc. Trong thời gian 
đó nó có thể truyền một hay nhiều đơn vị dữ liệu. Khi đã hết dữ
liệu hoặc hết thời gian cho phép, trạm phải chuyển thẻ bài đến 
trạm tiếp theo trong vòng lôgic. 
Token Bus
- Nh− vậy, công việc phải làm đầu tiên là thiết lập vòng lôgic 
(hay còn gọi là vòng ảo) bao gồm các trạm đang có nhu cầu 
truyền dữ liệu đ−ợc xác định vị trí theo một chuỗi thứ tự mà trạm 
cuối cùng của ch−uỗi sẽ tiếp liều sau bởi trạm đấu tiên. Mỗi 
trạm đ−ợc biết địa chỉ của các trạm kề tr−ớc và sau nó. 
- Thứ tự của các trạm trên vòng lôgic có thể độc lập với thứ tự
vật lý. Các trạm không hoặc ch−a có nhu cầu truyền dữ liệu thì
không đ−ợc đ−a vào vòng lôgic và chúng chi có thể tiếp nhân 
dữ liệu.
Token Bus
Token Bus
Việc thiết lập vòng lôgic trong ch−ơng trình là không khó, nh−ng việc 
duy trì nó theo trạng thái thực tế của mạng mới là khó. Cụ thể phải 
thực hiện đ−ợc các chức năng sau :
- Bổ sung một trạm vào vòng lôgic : các trạm nằm ngoài vòng lôgic 
cần đ−ợc xem xét định kỳ để nếu có nhu cầu truyền dữ liệu thì bổ sung 
vào vòng lôgic.
- Loại bỏ một trạm khỏi vòng lôgic : khi một trạm không còn nhu cầu 
truyền dữ liệu cần loại nó ra khỏi vòng lôgic để tối −u hóa việc điều 
khiển truy nhập bằng thẻ bài.
- Quản lý lỗi : một số lỗi có thể xảv ra, chẳng hạn trùng địa chỉ (hai 
trạm đều nghĩ rằng đến l−ợt mình) hoặc "đứt vòng" không trạm nào 
nghĩ tới l−ợt mình.
- Khởi tạo vòng lôgic : khi cài đặt mạng hoặc sau khi "đứt vòng", cần 
phải khởi tạo lại vòng.
Token Ring
- Ph−ơng pháp này áp dụng cho Topo dạng vòng.
- Ph−ơng pháp này cũng dựa trên nguyên lý dùng thẻ bài để
cấp phát quyền truy nhập đ−ờng truyền. Nh−ng ở đây thẻ bài 
l−u chuyển theo vòng vật lý chứ không cần thiết lập vòng lôgic 
nh− đối với ph−ơng pháp Token Bus. 
Token Ring
- Thẻ bài là một đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đó có một bit biểu 
diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Một trạm muốn 
truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận đ−ợc một thẻ bài "rỗi" 
(free) . Khi đó trạm sẽ đổi bít trạng thái của thẻ bài thành "bận" 
(busy) và truyền một đơn vị dữ liệu cùng với thẻ bài đi theo 
chiều của vòng. Giờ đây không còn thẻ bài "rỗi" trên vòng nữa, 
do đó các trạm có dữ liệu cần. truyền cũng phải đợi. Dữ liệu đến 
trạm đích sẽ đ−ợc sao lại, sau đó cùng với thẻ bài đi tiếp cho 
đến khi quay về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xóa bỏ dữ liệu và
đổi bít trạng thái trở về "rỗi" và cho l−u chuyển tiếp trên vòng để
các trạm khác có thể nhận đ−ợc quyền truyền dữ liệu.
Token Ring
Token Ring
- Sự quay về lại trạm nguồn của dữ liệu và thẻ bài nhằm tạo 
một cơ chế báo nhận (acknowledgment) tự nhiên : trạm đích có 
thể gửi vào đơn vị dữ liệu phần header các thông tin về kết quả
tiếp nhận dữ liệu của mình. Chẳng hạn, các thông tin đó có thể
là : (1)trạm đích không tồn tại hoặc không hoạt động ; (2) trạm 
đích tồn tại nh−ng dữ liệu không đ−ợc sao chép; (3) dữ liệu đã
đ−ợc tiếp nhận; (4) có lỗi.
Token Ring
- Trong ph−ơng pháp này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn 
đến phá vỡ hệ thống. Một là việc mất thẻ bài làm cho trên vòng 
không còn thể bài l−u chuyển nữa. Hai là một thẻ bài "bận" l−u 
chuyển không dừng trên vòng. Có thể có nhiều giải pháp khác 
nhau cho hai vấn đề này. Sau đây là một giải pháp đ−ợc 
khuyến nghị :
- Đối với vấn đề mất thê bài, có thể qui định tr−ớc một trạm điều 
khiển chủ động (active monitor). Trạm này sẽ phát hiện tình 
trạng mất thẻ bài bằng cách dùng cơ chế ng−ỡng thời gian 
(time-out) và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ bài "rỗi" mới.
Token Ring
- Đối với vấn đề thẻ bài "bận" l−u chuyển không dừng, trạm 
monitor sử dụng một bit trên thẻ bài (gọi là monitor bit) để
"đánh dấu" (đặt giá trị 1) khi gặp một thẻ bài "bận" đi qua nó. 
Nếu nó gãp lại một thẻ bài "bận" với bit đã đánh dấu đó thì có 
nghĩa là trạm nguồn đã không nhận lại đ−ợc đơn vị dữ liệu của 
mình và thẻ bài "bận" cứ quay vòng măi. Lúc đó, trạm monitor 
sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành "rỗi" và chuyển tiếp trên 
vòng. Các trạm còn lại trên vòng sẽ có vai trò bị động : chúng 
theo dõi phát hiện tình trạng sự cố của trạm monitor chủ động 
và thay thế vai trò đó.