1.2 Lợi ích của hệ thống mạng
Hệ thống mạng đang được mọi người sử dụng mọi lúc, mọi nơi.
Ví dụ: trong công việc, ở nhà, trong khi di chuyển.
-
Trong công việc: hệ thống mạng được sử dụng để gửi thư
điện tử (email), chia sẻ tập tin (file sharing), dùng chung máy in…v.v.
-
Ở nhà: bạn sử dụng hệ thống mạng để xem phim, nghe
nhạc, nói chuyện trực tuyến (bằng văn bản, bằng hình ảnh, âm thanh), xem tin
tức, mua bán trực tuyến…v.v.
-
Trong khi di chuyển: hệ thống mạng cho phép bạn thực
hiện các cuộc gọi, gửi tin nhắn, chơi trò chơi, xem bản đồ, định vị, theo dõi
văn phòng từ xa, giám sát thiết bị từ xa …v.v.
Lý do để xây dựng hệ thống mạng
-
Cung cấp môi trường truyền thông cho người dùng. Nhờ có
hệ thống mạng, mọi người có thể giao tiếp với nhau mà không bị giới hạn bởi khoảng
cách địa lý. Ví dụ:
o Thực
hiện cuộc gọi để nói chuyện trực tiếp: VoIP (voice–over-IP)
o Họp
từ xa (video conferencing)
o Nhắn
tin dạng văn bản, hình ảnh + âm thanh (instant messaging)
o Mạng
xã hội (social networking)
-
Chia sẻ tài nguyên: cho phép nhiều người dùng cùng chia
sẻ một tài nguyên. Ví dụ: băng thông, máy in, cơ sở dữ liệu tìm kiếm của
Google, các máy server trên Internet, ...v.v. Việc chia sẻ giúp nâng cao hiệu
quả sử dụng các thiết bị và tài nguyên.
Phần tiếp theo trình bày chi tiết một số vấn đề liên quan
đến chia sẻ tài nguyên và cung cấp môi trường truyền thông.
Chia sẻ băng thông
Chia sẻ băng thông được thực hiện bằng kĩ thuật ghép kênh
thống kê (statistical multiplexing).
Ghép kênh thống kê: là một hình thức chia sẻ băng thông giữa
nhiều người dùng chung, dựa trên thống kê nhu cầu sử dụng đường truyền của mỗi
người dùng. Ghép kênh là một cách gọi khác của chia sẻ băng thông.
Sử dụng kĩ thuật ghép kênh thống kê để chia sẻ băng thông
rất hiệu quả, vì thực tế người dùng không sử dụng hết băng thông đường truyền.
Xét ví dụ sau:
-
Nhà cung cấp dịch vụ internet (ISP) có một đường
truyền, băng thông 100Mbps.
-
Các thuê bao cần băng thông 5Mbps để truyền
video.
-
Nhu cầu sử dụng đường truyền của mỗi thuê bao là
50% thời gian.
Vậy ISP có thể đáp ứng được nhiều nhất là mấy thuê bao?
Nếu ISP cấp mỗi thuê bao một đường truyền riêng thì số thuê
bao tối đa là: 100/5 = 20 (thuê bao).
Tuy nhiên, do thời gian sử dụng đường truyền là 50%, nên xác
suất để tất cả các thuê bao cùng sử dụng đường truyền là: 1/2 x 1/2 x 1/2 ... =
(1/2)^20 < 1/1 000 000. Nghĩa là, tình huống mà tất cả người dùng cùng sử
dụng hết băng thông 5Mbps của họ là một phần một triệu, một tỉ lệ rất nhỏ. Điều
này gây ra sự lãng phí băng thông.
Nếu với đường truyền 100 Mbps, bây giờ tăng số thuê bao lên
thành 30, chuyện gì sẽ xảy ra?
Quan sát đồ thị kết quả của phân phối nhị phân cho trường
hợp có 30 thuê bao.
Ở hình trên:
-
Trục hoành là số thuê bao
-
Trục tung là xác suất các thuê bao cùng truy cập
đường truyền
Với đường truyền 100 Mbps, số thuê bao là 30 người thì xác
suất có không quá 20 người cùng truy cập một lúc là khoảng 98%, như vậy, xác suất
để có hơn 20 người cùng truy cập mạng một lúc chỉ là 2%.
Số lượng người truy cập thông thường là từ 10 tới 20, thường
xuyên nhất là 15.
Xác suất để 30 người cùng truy cập một lúc là (1/2)^30. Một
tỉ lệ rất nhỏ.
Vậy, với đường truyền 100 Mbps, hoàn toàn có thể phục vụ 30
thuê bao, với băng thông của mỗi thuê bao là 5 Mbps. Phần thuê bao tăng thêm
được gọi là độ lợi, ở đây độ lợi là 30/20 hay 1.5X.
Phân phối nội dung
Phân phối cùng một nội dung tới nhiều người dùng là ưu thế
của hệ thống mạng. Nội dung có thể là: video, bài hát, phần mềm ứng dụng, bản
cập nhật phần mềm, trang web…v.v.
Hệ thống mạng sử dụng kĩ thuật bản sao (replica) để truyền.
Ví dụ: cần truyền nội dung từ máy nguồn (source) tới bốn
người dùng (user) khác nhau, nếu không sử dụng kĩ thuật bản sao, thì cần truyền
nội dung qua 4 x 3 = 12 chặng (hop). Xem hình vẽ dưới đây.
Nếu dùng kĩ thuật bản sao, thì chỉ cần chuyển nội dung qua 2
+ 4 = 6 chặng. Xem hình vẽ dưới đây.
Giao tiếp giữa các
máy tính
Hệ thống mạng giúp các máy tính có thể tự giao tiếp với các
máy tính khác. Ví dụ: hệ thống thương mại điện tử (e-commerce), hệ thống đặt vé
(reservation)…v.v. Trong các hệ thống này, người sử dụng sẽ ra một yêu cầu, sau
đó rất nhiều các công đoạn của một giao tác sẽ được các máy tính tự động xử lý.
Kết nối máy tính với
các vật dụng khác
Hệ thống mạng cho phép kết nối máy tính với rất nhiều các
vật dụng khác để thu thập thông tin từ các bộ phận cảm biến và điều khiển các
thiết bị. Ví dụ: webcam, định vị, bản đồ, đóng mở cửa tự động, báo cháy …v.v.
Giá trị của kết nối
Khoảng 1980, Bob Metcalfe đã đưa ra nhận xét về giá trị của
kết nối, gọi là “Metcalfe’s Law”. Nội dung của nó là:
-
Giá trị của một mạng có N nút là N^2
-
Với số nút mạng như nhau, “một mạng lớn” có giá
trị hơn “nhiều mạng nhỏ”
Ví dụ, hãy so sánh số kết nối của 12 nút mạng trong hai
trường hợp ở hình vẽ dưới đây.
Câu hỏi tìm hiểu thêm
- Metcalfe’s Law?.
Tham khảo:
[1] Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall, Computer Networks 5th
edition, 2011
[2] David J. Wetherall, Introduction
to Computer Networks, www.coursera.org,
2013
-------------------------
2013/6/28