Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Если кадр был уничтожен, отправитель просто выжидает некоторое случайное время и пытается переслать этот кадр снова. Время ожидания должно быть случайным. В противном случае, при равных фиксированных интервалах времени ожидания коллизии будут повторяться снова и снова. Системы, в которых несколько пользователей использует один общий канал таким способом, что время от времени возникают конфликты, называются системами с конкуренцией.

На рис. 4.1 показан пример формирования кадров в системе ALOHA. Все кадры на нашем рисунке имеют один размер, так как при этом пропускная способность системы становится максимальной, именно за счет единого фиксированного размера кадров.

Рис. 4.1. В чистой системе ALOHA кадры передаются в абсолютно произвольное время

Когда два кадра одновременно пытаются занять канал, они сталкиваются, и происходит коллизия (как видно на рис. 4.1). Оба кадра искажаются. Даже если только один первый бит второго кадра перекрывается с последним битом первого кадра, оба кадра уничтожаются полностью (их контрольные суммы не совпадут с правильными значениями). При этом оба кадра должны быть переданы позднее повторно. Контрольная сумма не может (и не должна) отличать полную потерю информации от частичной. Потеря есть потеря.

Самым интересным в данной ситуации является вопрос об эффективности канала системы ALOHA. Другими словами, какая часть всех передаваемых кадров способна избежать коллизий при любых обстоятельствах? Сначала рассмотрим бесконечное множество пользователей, сидящих за своими компьютерами (станциями). Пользователь всегда находится в одном из двух состояний: ввод с клавиатуры и ожидание. Вначале все пользователи находятся в состоянии ввода. Закончив набор строки, пользователь перестает вводить текст, ожидая ответа. В это время станция передает кадр, содержащий набранную строку, по общему каналу на центральный компьютер и опрашивает канал, проверяя успешность передачи кадра. Если кадр передан успешно, пользователь видит ответ и продолжает набор. В противном случае пользователь ждет, пока кадр не будет передан повторно, и это может происходить несколько раз.

Пусть «время кадра» означает интервал времени, требуемый для передачи стандартного кадра фиксированной длины (то есть длину кадра, деленную на скорость передачи данных). На данный момент мы предполагаем, что новые кадры, порождаемые станциями, хорошо распределены по Пуассону со средним значением N кадров за время кадра. (Допущение о бесконечном количестве пользователей необходимо для того, чтобы гарантировать, что величина N не станет уменьшаться по мере блокирования пользователей.) Если N > 1, это означает, что сообщество пользователей формирует кадры с большей скоростью, чем может быть передано по каналу, и почти каждый кадр будет страдать от столкновений. Мы будем предполагать, что 0 < N <1.

Помимо новых кадров, станции формируют повторные передачи кадров, пострадавших от столкновений. Допустим также, что старые и новые кадры хорошо распределены по Пуассону со средним значением G кадров за время кадра. Очевидно, что При малой загрузке канала (то есть при столкновений будет мало,

поэтому мало будет и повторных передач, то есть При большой загрузке ка

нала столкновений будет много, а следовательно, G > N. Какая бы ни была нагрузка, производительность канала S будет равна предлагаемой загрузке G, умноженной на вероятность успешной передачи, то есть — вероятность того, что кадр

не пострадает в результате коллизии.

Кадр не пострадает от коллизии в том случае, если в течение интервала времени его передачи не будет послано больше ни одного кадра, как показано на рис. 4.2. При каких условиях затененный кадр будет передан без повреждений? Пусть t — это время, требуемое для передачи кадра. Если какой-либо пользователь сформирует кадр в интервале времени между то конец этого кадра столкнется с началом

затененного кадра. При этом судьба затененного кадра предрешена еще до того, как будет послан его первый бит, однако, поскольку в чистой системе ALOHA станции не прослушивают канал до начала передачи, у них нет способа узнать, что канал занят и по нему уже передается кадр. Аналогичным образом, любой другой кадр, передача которого начнется в интервале от столкнется с концом затененного кадра.