ما هو بروتوكول Bit Map في شبكات الحاسوب

في بروتوكول “Bit-map” إذا رغبت محطة ما في الإرسال فإنّها تبث نفسها قبل الإرسال الفعلي، وهذا مثال على بروتوكول الحجز.

ما هو بروتوكول Bit Map في شبكات الحاسوب

بروتوكول “Bit-map”: هو بروتوكول خالٍ من التصادم يعمل في طبقة التحكم بالوصول المتوسط ​​”MAC” لنموذج “OSI“، كما إنّه يحل أي احتمال لحدوث تصادمات أثناء تنافس محطات متعددة للحصول على قناة مشتركة للإرسال.

• “MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.

• “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection Model”.

مبدأ عمل بروتوكول Bit Map

في هذا البروتوكول يتم تقسيم فترة التنازع إلى “N فتحات”، حيث “N” هو إجمالي عدد المحطات التي تتشارك في القناة، وحيث إذا كان للمحطة إطار لإرساله فإنّها تحدد البت المقابل في الفتحة، وافترض أنّ هناك “10 محطات” لذا سيكون عدد فترات التنازع 10، حيث إذا كانت المحطات 2 و3 و8 و9 ترغب في الإرسال فسيتم تعيين الفواصل المقابلة على 1.

وبمجرد أن تعلن كل محطة عن نفسها يحصل أحدهم على القناة بناءً على أي معايير متفق عليها، حيث بشكل عام يتم الإرسال بترتيب أرقام الفتحات، كما تتمتع كل محطة بمعرفة كاملة عمّا إذا كانت كل محطة أخرى تريد الإرسال أم لا وقبل بدء الإرسال، لذلك يتم القضاء على جميع احتمالات الاصطدام.

تحليل أداء بروتوكول Bit Map

بشكل عام يجب أن تنتظر المحطات ذات الأرقام الكبيرة نصف عملية مسح أي الفواصل قبل البدء في الإرسال، كما يجب أن تنتظر المحطات ذات الأرقام المنخفضة في فترات زمنية متوسطة، حيث يعمل هذا البروتوكول بشكل أفضل في ظل الأحمال العالية، وأثناء الأحمال العالية إذا كانت جميع المحطات ترغب في الإرسال يتم توزيع وقت تنازع عدد N بت على جميع المحطات.

لذا فإنّ مقدار الحمل هو “1 بت” فقط لكل إطار، حيث إذا كان d هو وقت نقل البيانات تكون الكفاءة، ومع ذلك أثناء الأحمال المنخفضة وإذا كان يتعين على محطة واحدة فقط الإرسال، فيجب أن تتحمل تلك المحطة فقط وقت التنازع، حيث يصبح الحمل N بت لكل رتل.

خطوات عمل بروتوكول Bit Map

يسمى بروتوكول خريطة البت بروتوكول عدم الاصطدام، وفي بروتوكول الصورة النقطية تتكون كل فترة تنازع من فواصل عدد N بالضبط، حيث إذا كان على أي محطة إرسال إطار فإنّها ترسل “1 بت” في الفتحة المعنية.

• تستخدم الصورة النقطية أو متجه البت الذي يمثل مجموعة محدودة من الأعداد الصحيحة المتميزة.

• لفرز مصفوفة الأعداد الصحيحة يلزم تهيئة حجم المصفوفة إلى النطاق المحدد ثم تعبئته بالأصفار، وهي قيمة افتراضية في البرنامج متبوعة بتعيين البت المقابل في الصورة النقطية على 1 لكل عدد صحيح كان الإدخال.

• مسح الصورة النقطية ضوئياً وطباعة الأعداد الصحيحة بترتيب فرز هو الخطوة الأخيرة.

• كل فترة تنافس لها خانات “N” بالضبط، حيث إذا كان للمحطة 0 إطار لإرساله فإنّها ترسل بت واحد أثناء الفتحة 0، وبشكل عام قد تعلن المحطة أنّ لديها إطاراً لإرساله عن طريق إدخال 1 بت في الفتحة.

• بعد اجتياز جميع الفواصل الزمنية N، تحصل كل محطة على فكرة عن المحطة الجاهزة للإرسال ثم يتم إرسال الإطارات بترتيب رقمي.

• بسبب التفاهم المتبادل لا توجد فرصة للتصادم.

• بعد إرسال آخر محطة جاهزة لإطارها يمكن لجميع المحطات المراقبة، وتبدأ فترة تنازع “N-bit” أخرى.

• إذا أصبحت المحطة جاهزة بعد مرور فتحات البت الخاصة بها مباشرة، فيجب أن تبقى صامتة حتى تعود الصورة النقطية مرة أخرى.

• البروتوكولات مثل هذه التي يتم فيها بث الرغبة في الإرسال قبل الإرسال الفعلي تسمى بروتوكولات الحجز لأنّها تحتفظ بملكية القناة مقدماً وتمنع حدوث تصادم.

أساسيات بروتوكول Bit Map

في أول بروتوكول خالٍ من التصادم والطريقة الأساسية لخريطة البت تتكون كل فترة تنازع من فتحات N بالضبط، حيث إذا كان للمحطة 0 إطار لإرساله فإنّها ترسل بت واحد أثناء الفتحة الصفرية، بحيث لا يُسمح لأي محطة أخرى بالإرسال خلال هذه الفترة الزمنية، وبغض النظر عما تفعله المحطة 0 تتاح للمحطة 1 فرصة إرسال 1 أثناء الفتحة 1، ولكن فقط إذا كان بها إطار في قائمة الانتظار.

وبشكل عام قد تعلن المحطة أنّ لديها إطاراً لإرساله عن طريق إدخال 1 بت في الفتحة، وبعد مرور جميع الفواصل الزمنية N، يكون لكل محطة معرفة كاملة بالمحطات التي ترغب في الإرسال وعند هذه النقطة يبدأون في الإرسال بترتيب رقمي.

ونظراً لأنّ الجميع متفقون على من سيذهب بعد ذلك فلن يكون هناك أي تصادمات أبداً، وبعد إرسال آخر محطة جاهزة لإطارها حدث يمكن لجميع المحطات مراقبته بسهولة وتبدأ فترة تنازع N بت أخرى، حيث إذا أصبحت المحطة جاهزة بعد مرور فتحة البت الخاصة بها مباشرةً، فهذا يعني أنّها فقدت حظها ويجب أن تظل صامتة حتى تتاح الفرصة لكل محطة وتعود خريطة البت مرة أخرى، ومثل هذه البروتوكولات التي يتم فيها بث الرغبة في الإرسال قبل يسمى الإرسال الفعلي بروتوكولات الحجز.

كما سيت قياس الوقت بوحدات فتحة بتات التنافس ومع إطارات البيانات التي تتكون من وحدات زمنية “d” وفي ظل ظروف التحميل المنخفض، سيتم ببساطة تكرار خريطة البت مراراً وتكراراً بسبب نقص إطارات البيانات، ومثلاً كمحطة ذات رقم منخفض مثل 0 أو 1، وعادةً عندما تصبح جاهزة للإرسال ستكون الفتحة “الحالية” في مكان ما في منتصف خريطة البت.

وفي المتوسط ​ سيتعين على المحطة أن تنتظر فواصل “N / 2” حتى ينتهي المسح الحالي وفتحات N كاملة أخرى حتى يكتمل المسح التالي قبل أن يبدأ الإرسال، وآفاق المحطات ذات الأرقام العالية أكثر إشراقاً، وبشكل عام سيتعين عليهم فقط انتظار نصف مسح (فتحات N / 2 بت) قبل البدء في الإرسال حيث نادراً ما تضطر المحطات ذات الأرقام العالية إلى انتظار الفحص التالي، لأنّ المحطات ذات الأرقام المنخفضة يجب أن تنتظر.

كما يجب أن تنتظر فواصل “1.5N” المتوسطة والمحطات ذات الأرقام العالية في فواصل “0.5N” في المتوسط ​​لجميع المحطات هو N الفواصل، حيث من السهل حساب كفاءة القناة عند التحميل المنخفض والحمل لكل رتل هو “N بتات” وكمية البيانات “d بتات” لكفاءة “d / (N d)”.

وفي حالة الحمل العالي عندما يكون لدى جميع المحطات شيئًا لإرساله طوال الوقت، يتم تقسيم فترة تنازع N بت على عدد N من الإطارات ممّا يؤدي إلى زيادة مقدارها 1 بت فقط لكل إطار، أو كفاءة “d / (d 1)”، زمتوسط ​​التأخير للإطار يساوي مجموع الوقت الذي يقضيه في قائمة الانتظار داخل محطته بالإضافة إلى “N (d 1) / 2” إضافي بمجرد وصوله إلى رأس قائمة الانتظار الداخلية الخاصة به.