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ALOHA

/ uh-LOH-hah /

ALOHA 是第一個隨機存取協定,1970 年代為了用無線電連接夏威夷諸島而打造,它的規則簡單得令人讚嘆:你有訊框要送,就直接送。傳送前不聽,也不做任何協調。如果兩個站台恰好傳送,使它們的訊框在時間上重疊,就會碰撞、兩者都糊掉;每個發送方因為沒聽到確認,便等一段隨機時間再試。建造簡單,也是乙太網路與 Wi-Fi 的概念祖先。

這份簡單的代價是碰撞,而原始的(純)ALOHA 很脆弱,因為一個訊框可能和任何在「兩倍訊框傳送時間」這麼長的窗口內任何時刻開始的訊框相撞。解法是時槽式 ALOHA:把時間切成剛好一個訊框長的時槽,並要求每個站台只能在時槽的起點開始傳送。現在兩個訊框要嘛完全錯開、要嘛完全重疊;部分重疊消失了。這條單一規則大致把最佳情況的效率翻了一倍。

誠實的數字道盡一切。純 ALOHA 的通道使用率上限約 18%(其最大吞吐量為通道的 1/(2e));時槽式 ALOHA 大致翻倍到約 37%(1/e)。兩者都在重負載下隨碰撞滾雪球而崩解,且即使在最佳狀態,也都讓大半通道閒置。ALOHA 今天的意義,與其說是你會去部署的協定,不如說是一個強大想法的起源——讓節點自由傳送、再從碰撞中復原——這個想法經載波偵測與碰撞偵測精煉後,成了我們真正在用的網路的基礎。

純 ALOHA 中的兩個站台,各自在略有差異的時刻發出一個訊框;其中一個的尾巴和另一個的頭重疊。兩者都損壞、都沒收到 ACK,都退避一段隨機時間後再重試——但願這次別又撞在同一刻。

「想送就送」的簡單,代價是碰撞與低使用率。

純 ALOHA 使用率約在 18% 見頂、時槽式約在 37%——都離滿載很遠,且都在負載下退化。ALOHA 持久的價值在於那個想法(自由傳送加碰撞復原),而非效率。

又稱
ALOHAnetpure ALOHAslotted ALOHA時槽式 ALOHA