ALOHAnet
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ALOHAnet または ALOHA は、ハワイ大学が開発した先駆的コンピュータネットワークシステム。1970年に開発された。この技術自体は既に使われておらず、歴史的存在となっているが、その中核となるコンセプトはイーサネットの基盤となった。
概要

初期のコンピュータネットワーク設計の1つとして、ALOHAネットワークはハワイ大学の Norman Abramson(英語版) らが1970年に生み出した。それは、低価格のアマチュア無線のようなシステムを使って、同大学の分散して存在するキャンパス間を結び、コンピュータネットワークを形成するというものであった。ALOHAの最初のバージョンはハブを中心としたスター形の構成で、2つの周波数があり、ハブから他のノードへの送信に使うチャンネルと各クライアントからハブに向かっての送信に使うチャンネルが存在した。受信したデータを即座に再送することで、クライアントはデータ受信が正しく行われたかを判断できる。データが壊れていることに気づいたマシンは短時間待ってからパケットを再送する。この機構は衝突(2つのクライアントが同時にパケットを送ろうとした状態)を検出して対処するのにも使われた。

ALOHA は転送に共有媒体を使ったという点でARPANETと同程度に重要である。これによって、イーサネットで使われているCSMA/CDのようなより現代的な媒体アクセス制御の必要性が明らかになった。有線で繋がった二点間の通信から構成されるARPANETとは異なり、ALOHAは同じ周波数で全ノードが通信を行う。そのため、ある時点でどのノードが送信できるかという制御を行うシステムが必要となった。ALOHA の直面した問題は、(スイッチの無い)イーサネットWi-Fi ネットワークでの問題とよく似ていた。

この転送媒体共有システムは他からも興味をもたれるようになった。ALOHAの手法は非常に単純だった。データ送信はテレタイプで行われていたため、データレートは80文字/秒を越えることはめったになかった。2つの局が同時に送信しようとした場合、混信によってどちらも送信内容が破壊された。すると、手動でデータの再送を行う必要があった。ALOHA はこの問題を解決しないと便利なネットワークができないことを証明し、そのことが他者の興味を引き、特にパロアルト研究所ロバート・メトカーフらが注目した。メトカーフらはイーサネットプロトコルを生み出すことになった。
ALOHA プロトコル詳細は「ALOHA」を参照

ALOHAプロトコルは、ブロードキャストネットワーク構成LANのためのデータリンク層(OSI第2層)通信プロトコルである。

当初のバージョンでは、基本的に次のようなプロトコルになっていた。

送信したいデータがある場合、それを送信する。

別の転送とそのメッセージが衝突した場合、「後で」再送を試みる。

多くの人々がこのプロトコルを研究してきた。最も重要なのは「後で」という部分である。この部分の戦略は、プロトコル全体の効率、伝送路容量、予測可能性に重大な影響を及ぼす。

ALOHAとイーサネットの違いは、イーサネットではCSMA/CDを採用しているという点である。これは衝突発生時に接続している全コンピュータにジャミング信号をブロードキャストし、各コンピュータに現在のパケットやフレームを捨てさせる。伝送遅延が伝播遅延に比べて支配的な場合、ジャミング信号を使うと伝送媒体を素早く解放でき、多くのイーサネットに適している。ALOHAは無線システムなので、小規模のLANではうまく機能するプロトコルでも常にうまく機能するとは限らないという問題もある(隠れ端末問題など)。ハワイ諸島のネットワークの通信範囲は直径400kmだったが、伝播遅延はほぼ確実に伝送遅延に比べて小さかったため、プロトコルは十分な頑健性を備えている必要があった。

Pure ALOHA の最大スループットは約18.4%であった。これは、全帯域幅の約81.6%がパケットの衝突によって無駄に費やされていたことを意味する。基本スループット計算は、2X秒間に平均で2G回の到着があり、全体としてポアソン分布に従うと仮定して行う。G = 0.5 のときピークとなり、最大スループットは 0.184 すなわち 18.4% となる。

Pure ALOHA を改良したのが Slotted ALOHA で、離散型時間スロットを導入して最大スループットを36.8%まで改善した。各局は時間スロットの開始時刻でのみ送信できるようにし、それによって衝突を削減した。この場合、2X秒間に最大G個の到着となる。最大スループットは G = 1 のときになる。

ALOHAの特性は、今日の Wi-Fi のそれとそれほど違わない。どちらも本質的な非効率性を有している。例えば、802.11bは理論上の最大スループットは11Mbit/sだが、少数の局で運用しても実スループットは2Mbit/sから4Mbit/sとなる。ユーザー数が増えるとネットワークのスループットは劇的に低下するし、メッセージのバースト性が増大してもスループットは低下する。このため、遅延の予測性が重視されるシステムでは、コンテンション方式よりもトークンリングなどのトークン・パッシング方式の方が好まれる。例えば、組み込み用途ではARCNETがよく使われる。それでもコンテンション方式にも利点があり、管理が容易で通信開始時の速度が高い。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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