Computer Networking - Chương 5 Lớp Link & các mạng LAN potx

Trang 1

Lớp Link & các mạng LAN 1

Slide này được biên dịch sang tiếng Việt theo

sự cho phép của các tác giả

Trang 2

Ch ng 5: L p Data Link ươ ớ

Trang 3

Trang 4

5.1 Gi i thi u và các d ch v ớ ệ ị ụ

Trang 5

Trang 6

Ng c nh ữ ả

❒ Datagram đ ượ c truy n b i các giao th c ề ở ứ

và trên các đ ườ ng k t n i khác nhau: ế ố

❒ khách du l ch = ị datagram

❒ đo n đ ạ ườ ng đi = liên k t truy n thông ế ề

❒ ki u v n chuy n = ể ậ ể giao th c l p link ứ ớ

❒ đ i lý du l ch = ạ ị gi i thu t ả ậ routing

Trang 7

Các d ch v ị ụ

❒ truy c p liên k t, Framing: ậ ế

❍ đóng gói datagram vào frame, thêm header, trailer

❍ truy c p kênh truy n n u đ c chia s ậ ề ế ượ ẻ

❍ các đ a ch “MAC” dùng trong các header c a frame giúp ị ỉ ủ

xác đ nh ngu n, đích ị ồ

• khác v i đ a ch IP! ớ ị ỉ

❒ Truy n tin c y gi a các nút lân c n ề ậ ữ ậ

❍ đã nghiên c u làm th nào đ th c hi n đ c đi u này ứ ế ể ự ệ ượ ề

Trang 9

❒ l p link đ ớ ượ c hi n th c trong “adaptor” ệ ự

❍ trích ra datagram, chuy n ể cho nút nh n ậ

Trang 10

5.2 Phát hi n và s a l i ệ ử ỗ

Trang 11

Trang 13

❒ bên g i đ t giá tr checksum vào trong ử ặ ị

tr ườ ng UDP checksum

Bên nh n: ậ

❒ tính toán checksum c a đo n đã nh n ủ ạ ậ

❒ ki m tra checksum đó có b ng giá tr trong tr ể ằ ị ườ ng checksum?

❍ KHÔNG – có l i ỗ

❍ CÓ – không l i ỗ Nh ng có th ư ể

v n còn l i khác? ẫ ỗ Xem ti p ế các ch ng sau … ươ

M c tiêu: ụ phát hi n “các l i” trong đo n đã truy n ệ ỗ ạ ề

Trang 14

Checksumming: ki m tra d th a theo chu ể ư ừ kỳ

❒ xem các bit d li u, ữ ệ D , nh s nh phân ư ố ị

❒ ch n m u r+1 bit, ọ ẫ G

❒ m c tiêu: ch n r bit CRC, ụ ọ R , nh th ư ế

❍ <D,R> chia cho G (theo c s 2) ơ ố

❍ bên nh n bi t G, chia <D,R> cho G n u ph n d khác 0: ậ ế ế ầ ư

phát hi n l i! ệ ỗ

❍ có th ki m tra t t c các l i nh h n r+1 bits ể ể ấ ả ỗ ỏ ơ

❒ s d ng ph bi n trong th c t (ATM, HDLC) ử ụ ổ ế ự ế

Trang 15

Trang 16

5.3 Các giao th c đa truy c p ứ ậ

Trang 17

2 ki u “k t n i”: ể ế ố

❒ point-to-point (đi m-đi m) ể ể

❍ PPP cho truy c p dial-up ậ

❍ k t n i point-to-point gi a Ethernet switch và host ế ố ữ

❒ broadcast (chia s đ ẻ ườ ng truy n chung) ề

❍ Ethernet mô hình cũ

❍ upstream HFC

❍ 802.11 wireless LAN

Trang 18

Các giao th c đa truy c p ứ ậ

❒ kênh broadcast đ n chia s ơ ẻ

❒ 2 ho c nhi u s truy n đ ng th i b i các nút: giao thoa ặ ề ự ề ồ ờ ở

❍ collision if node receives two or more signals at the same time

giao th c đa truy c pứ ậ

❒ gi i thu t phân b xác đ nh cách các nút chia s kênh truy n, nghĩa là xác đ nh khi nào ả ậ ố ị ẻ ề ị nút có th truy n ể ề

❒ truy n thông v chia s kênh ph i dùng chính kênh đó! ề ề ẻ ả

❍ không có kênh khác đ ph i h p ể ố ợ

Trang 19

kênh Broadcast v i t c đ R bps ớ ố ộ

1 khi 1 nút mu n truy n, nó g i d li u v i t c đ R ố ề ử ữ ệ ớ ố ộ

2 khi M nút mu n truy n, nó g i d li u v i t c đ R/M ố ề ử ữ ệ ớ ố ộ

3 Hoàn toàn đ ượ c phân quy n: ề

❍ không có nút đ c bi t đ các quá trình truy n ph i h p ặ ệ ể ề ố ợ

❍ không c n đ ng b các đ ng h , slot ầ ồ ộ ồ ồ

4 Đ n gi n ơ ả

Trang 20

Các giao th c MAC: 1 cách phân lo i ứ ạ

❍ kênh không chia, cho phép các tranh ch p ấ

❍ “gi i quy t” các tranh ch p ả ế ấ

❒ “Xoay vòng”

❍ Xoay vòng các nút, nh ng nút có nhi u quy n h n đ c ư ề ề ơ ượ

gi th i gian truy n lâu h n ữ ờ ề ơ

Trang 21

TDMA: time division multiple access

❒ truy c p đ n kênh trong theo hình th c “xoay vòng” ậ ế ứ

❒ m i tr m có slot v i đ dài c đ nh (đ dài = th i gian truy n gói) trong m i vòng ỗ ạ ớ ộ ố ị ộ ờ ề ỗ

❒ các slot không dùng b b phí ị ỏ

❒ ví d : 6-tr m LAN, 1,3,4 có g i gói, các slot 2,5,6 r nh ụ ạ ử ả

❒ TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient

with low duty cycle users and at light load.

❒ FDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.

Trang 22

các giao th c phân ho ch kênh MAC: FDMA ứ ạ

FDMA: frequency division multiple access

❒ ph kênh truy n đ ổ ề ượ c chia thành các d i t n s ả ầ ố

❒ m i tr m đ ỗ ạ ượ c gán m t d i t n s c đ nh ộ ả ầ ố ố ị

❒ th i gian truy n không dùng trong các d i t n r nh ờ ề ả ầ ả

❒ ví d : 6-tr m LAN, 1,3,4 có gói truy n, các d i t n 2,5,6 r nh ụ ạ ề ả ầ ả

❒ TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient with low duty cycle users and at light load.d i t

th i gian ờ

Trang 23

❒ Khi 1 nút có nhu c u truy n ầ ề

❍ truy n d li u v i tr n t c đ c a kênh ề ữ ệ ớ ọ ố ộ ủ

❍ không có s u tiên gi a các nút ự ư ữ

❒ 2 ho c nhi u nút truy n ặ ề ề  “tranh ch p” ấ

❒ giao th c truy c p ng u nhiên MAC ứ ậ ẫ xác đ nh: ị

Trang 24

chia slot ALOHA

Nh ng gi thi t ữ ả ế

❒ t t c frame có cùng kích th ấ ả ướ c

❒ th i gian truy n đ ờ ề ượ c chia thành các slot kích

th ướ c nh nhau (đ truy n 1 frame) ư ể ề

❒ các nút b t đ u truy n các frame ch ngay t i ắ ầ ề ỉ ạ

Trang 25

chia slot ALOHA

Trang 26

hi u su t trong cách chia slot ệ ấ

Np(1-p)N-1

❒ v i nhi u nút, tìm gi i h n c a ớ ề ớ ạ ủ Np*(1-p*)N-1 khi N  ∞, cho 1/e = 0.37

Trang 27

slot)

❒ Aloha không chia slot: đ n gi n h n, không đ ng b ơ ả ơ ồ ộ

❒ khi frame đ n đ u tiên ế ầ

❍ truy n ngay ề

❒ kh năng tranh ch p tăng lên: ả ấ

❍ frame g i t i th i đi m t ử ạ ờ ể 0 tranh ch p v i các frame khác g i ấ ớ ử trong th i đi m [t ờ ể 0-1,t0+1]

Trang 28

ALOHA thu n nh t: hi u su t ầ ấ ệ ấ

P(thành công v i nút cho tr ớ ướ c) = P(nút truy n) ề

P(không có nút nào truy n trong [p ề 0-1,p0]

Trang 29

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA: nghe ngóng tr ướ c khi truy n: ề

N u kênh r nh: truy n đi toàn b frame ế ả ề ộ

❒ N u kênh b n, trì hoãn truy n ế ậ ề

❒ So sánh v i con ng ớ ườ i: đ ng ng t l i ng ừ ắ ờ ườ i khác đang nói!

Trang 30

CSMA: các tranh ch p ấ

các tranh ch p v n x y ấ ẫ ả

ra: tr lan truy n nghĩa là 2 ễ ề

nút không nghe th y quá trình ấ

Trang 31

CSMA/CD (Collision Detection)

CSMA/CD: trì hoãn nh trong CSMA ư

❍ các tranh ch p ấ đ c phát hi n ượ ệ trong kho ng th i gian ng n ả ờ ắ

❍ tranh ch p đ ng truy n đ c b qua, gi m s lãng phí kênh ấ ườ ề ượ ỏ ả ự

Trang 32

CSMA/CD phát hi n tranh ch p ệ ấ

Trang 33

các giao th c phân ho ch kênh MAC: ứ ạ

❍ chia s hi u su t kênh và công b ng khi t i l u l ng l n ẻ ệ ấ ằ ả ư ượ ớ

❍ không hi u qu khi t i l u l ng th p: tr khi truy c p ệ ả ả ư ượ ấ ễ ậ

kênh: băng thông c p phát là 1/N th m chí trong tr ng ấ ậ ườ

Trang 35

❒ B n làm gì v i m t đ ạ ớ ộ ườ ng truy n chia s ? ề ẻ

❍ Phân ho ch kênh theo th i gian, t n s ho c mã ạ ờ ầ ố ặ

• chia th i gian, chia t n s ờ ầ ố

❍ Phân ho ch ng u nhiên (đ ng), ạ ẫ ộ

• ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD

• c m nh n: d dàng v i m t s công ngh (h u tuy n), ả ậ ễ ớ ộ ố ệ ữ ế khó khăn v i m t s khác (vô tuy n) ớ ộ ố ế

• CSMA/CD dùng trong Ethernet

• CSMA/CA dùng trong 802.11

❍ Xoay vòng

• thăm dò t v trí trung tâm, chuy n token ừ ị ể

Trang 37

5.4 Đ nh đ a ch trong l p Link ị ị ỉ ớ

L p Link & các m ng LANớ ạ 37

Trang 38

Các đ a ch MAC và ARP ị ỉ

❒ đ a ch IP 32-bit: ị ỉ

❍ address đ a ch l p network ị ỉ ớ

❍ dùng đ l y datagram t IP subnet đích ể ấ ừ

❒ đ a ch MAC (ho c LAN/physical/ Ethernet): ị ỉ ặ

❍ dùng đ l y frame t m t interface v i m t interface v t lý ể ấ ừ ộ ớ ộ ậ khác (cùng m ng) ạ

❍ đ a ch MAC 48 bit (cho h u h t các lo i LAN) ị ỉ ầ ế ạ

đ c ghi s n trong adapter ROM ượ ẵ

Trang 39

M i adapter trên LAN có đ a ch LAN duy nh t ỗ ị ỉ ấ

đ a ch Broadcast = ị ỉ FF-FF-FF-FF-FF-FF

Trang 40

Các đ a ch MAC và ARP ị ỉ

❒ vi c c p phát đ a ch MAC đ ệ ấ ị ỉ ượ c qu n lý b i IEEE ả ở

❒ nhà s n xu t mua không gian đ a ch MAC (duy nh t) ả ấ ị ỉ ấ

❒ So sánh:

(a) đ a ch MAC: gi ng s ch ng minh nhân dân ị ỉ ố ố ứ

(b) đ a ch IP: gi ng s đi n tho i ị ỉ ố ố ệ ạ

❒ đ a ch MAC ph ng & tính có th thay đ i ị ỉ ẳ ể ổ

❍ có th di chuy n card LAN gi a các m ng c c b ể ể ữ ạ ụ ộ

❒ đ a ch phân c p IP không th thay đ i ị ỉ ấ ể ổ

❍ ph thu c vào IP subnet mà nút đó g n vào ụ ộ ắ

Trang 41

ARP: Address Resolution Protocol

❒ M i nút IP (Host, Router) trên LAN có ỗ

s b h y (th ng là 20 ẽ ị ủ ườ phút)

ch MAC t đ a ch IP? ỉ ừ ị ỉ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-98

Trang 42

ARP: cùng LAN (network)

❒ A mu n g i datagram đ n B, đ a ch MAC ố ử ế ị ỉ

c a B không có trong b ng ARP c a A ủ ả ủ

❒ A broadcasts gói truy v n ARP ch a đ a ch ấ ứ ị ỉ

IP c a B ủ

❍ đ a ch MAC đích = FF- ị ỉ

FF-FF-FF-FF-FF

❍ t t c máy trên LAN ấ ả

nh n gói truy v n ARP ậ ấ

❍ tr ng thái m m: thông tin ạ ề này s times out (m t) tr ẽ ấ ừ khi đ c làm t i ượ ươ

(refresh) l i ạ

❒ ARP là “plug-and-play”:

❍ các nút t o các b ng ARP ạ ả

c a nó không c n s can ủ ầ ự thi p c a ng i qu n tr ệ ủ ườ ả ị

Trang 43

DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol

M c tiêu: ụ cho phép host t đ ngự ộ l y đ a ch IP c a nó t serv khi nó k t n i vào m ng ấ ị ỉ ủ ừ ẻ ế ố ạ

❍ host broadcasts thông đi p “ ệ DHCP discover ”

❍ DHCP server đáp ng v i thông đi p “ ứ ớ ệ DHCP offer ”

❍ host yêu c u đ a ch IP: thông đi p “ ầ ị ỉ ệ DHCP request ”

❍ DHCP server g i đ a ch : thông đi p “ ử ị ỉ ệ DHCP ack ”

Trang 44

k ch b n DHCP client-server ị ả

223.1.1.1 223.1.1.2

đến DHCP client cần địa chỉ trong mạng này

Trang 45

client

th i ờ gian

DHCP discover

src : 0.0.0.0, 68 dest.: 255.255.255.255,67 yiaddr: 0.0.0.0

transaction ID: 654

DHCP offer

src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 yiaddrr: 223.1.2.4

transaction ID: 654 Lifetime: 3600 secs

DHCP request

src: 0.0.0.0, 68 dest:: 255.255.255.255, 67 yiaddrr: 223.1.2.4

DHCP ACK

src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 yiaddrr: 223.1.2.4

Trang 47

❒ A t o datagram v i ngu n A, đích B ạ ớ ồ

❒ A dùng ARP đ l y đ a ch MAC c a R ể ấ ị ỉ ủ (d a vào giá tr 111.111.111.110) ự ị

❒ A t o frame l p link v i đ a ch MAC c a R nh là đ a ch đích, frame ch a IP datagram t -A- ạ ớ ớ ị ỉ ủ ư ị ỉ ứ ừ

Trang 48

5.5 Ethernet

Trang 49

Ethernet

công ngh LAN h u tuy n: ệ ữ ế

❒ r h n $20 cho t c đ 100Mbs! ẻ ơ ố ộ

❒ công ngh LAN đ ệ ượ c dùng ph bi n đ u tiên ổ ế ầ

❒ đ n gi n h n, r h n token LAN và ATM ơ ả ơ ẻ ơ

❒ gi t c đ trung bình t 10 Mbps – 10 Gbps ữ ố ộ ừ

Metcalfe’s Ethernet sketch

Trang 50

c u trúc hình sao-Star ấ

❒ c u trúc bus dùng ph bi n trong gi a th p niên 90 ấ ổ ế ữ ậ

❒ hi n nay c u trúc star dùng nhi u h n ệ ấ ề ơ

❒ các l a ch n k t n i: hub ho c switch ự ọ ế ố ặ

hub or switch

Trang 51

Trang 52

Ethernet: c u trúc Frame (tt) ấ

❒ Đ a ch : ị ỉ 6 bytes

❍ n u adapter nh n frame v i đ a ch đích đúng c a nó ho c ế ậ ớ ị ỉ ủ ặ

đ a ch broadcast (nh gói ARP), nó chuy n d li u trong ị ỉ ư ể ữ ệ

frame cho giao th c l p network ứ ớ

❍ ng c l i, adapter h y frame ượ ạ ủ

❒ Ki u ể : ch giao th c l p cao h n (th ỉ ứ ớ ơ ườ ng là IP, nh ng cũng có th là cái khác cũng ư ể

đ ượ c h tr nh Novell IPX & AppleTalk) ỗ ợ ư

❒ CRC: ki m tra t i n i nh n, n u phát hi n l i, đ n gi n h y frame đó ể ạ ơ ậ ế ệ ỗ ơ ả ủ

Trang 53

❒ Connectionless (không k t n i): ế ố không b t tay gi a adapter g i và nh n ắ ữ ử ậ

❒ không tin c y: ậ nh n không g i các tín hi u ACK ho c NACK cho bên g i ậ ử ệ ặ ử

❍ dòng các datagram chuy n cho l p network có th có các ể ớ ể

kho ng tr ng ả ố

❍ các kho ng tr ng đó s đ c l p đ y n u ng d ng dùng ả ố ẽ ượ ấ ầ ế ứ ụ

TCP

❍ trái l i, ng d ng s th y các kho ng tr ng ạ ứ ụ ẽ ấ ả ố

Trang 54

Ethernet dùng CSMA/CD

❒ không có các slot

❒ adapter không truy n n u nó c m nh n ề ế ả ậ

r ng có adapter nào đó đang truy n, ằ ề

nghĩa là carrier sense (c m nh n) ả ậ

❒ adapter h y b vi c truy n khi nó c m ủ ỏ ệ ề ả

nh n là có adapter khác đang truy n, ậ ề

nghĩa là collision detection (phát hi n ệ

tranh ch p) ấ

❒ tr ướ c khi th truy n l i, adapter ử ề ạ

ch m t th i gian ng u nhiên, nghĩa ờ ộ ờ ẫ

là random access (truy c p ng u ậ ẫ nhiên)

Trang 55

1 Adaptor nh n datagram t l p network & ậ ừ ớ

t o ra frame ạ

2 N u adapter c m nh n kênh r nh, nó b t ế ả ậ ả ắ

đ u truy n frame N u c m nh n kênh ầ ề ế ả ậ

b n, nó ch đ n khi kênh r nh và sau đó ậ ờ ế ả

5 Sau khi h y b , adapter vào ch đ ủ ỏ ế ộ exponential backoff : sau tranh ch p th ấ ứ

m, adapter ch n m t giá tr K ng u nhiên ọ ộ ị ẫ trong

{0,1,2,…,2m-1} Adapter ch K ờ ·512 l n ầ

th i gian truy n 1 bit và tr v b ờ ề ở ề ướ c 2

Trang 56

❍ t i n ng: th i gian ch ả ặ ờ ờ

ng u nhiên s dài h n ẫ ẽ ơ

❒ tranh ch p l n đ u: ch n K thu c {0,1}; đ ấ ầ ầ ọ ộ ộ

tr là K ễ · 512 th i gian truy n 1 bit ờ ề

❒ sau khi tranh ch p l n 2: ch n K thu c ấ ầ ọ ộ {0,1,2,3}…

❒ sau khi tranh ch p l n 10, ch n K thu c ấ ầ ọ ộ {0,1,2,3,4,…,1023}

Nên xem Java

applet trên AWL Web site!

Trang 57

❒ Tprop = th i gian lan truy n t i đa gi a 2 nút trên LAN ờ ề ố ữ

❒ ttrans = th i gian lan truy n frame kích th c l n nh t ờ ề ướ ớ ấ

1 efficiency

+

=

Trang 59

các Hub

Hub th c ch t là repeater l p physical: ự ấ ớ

❍ các bit đ n t 1 đ ng và đi ra t t c các đ ng còn l i ế ừ ườ ấ ả ườ ạ

Trang 60

Mã Manchester

❒ dùng trong 10BaseT

❒ m i bit có 1 ki u chuy n tr ng thái ỗ ể ể ạ

❒ cho phép các đ ng h ch y trong các nút g i và nh n đ đ ng b v i nhau ồ ồ ạ ử ậ ể ồ ộ ớ

❍ dùng đ ng h chung cho t t c các nút! ồ ồ ấ ả

Trang 61

Gigabit Ethernet

❒ dùng d ng th c frame Ethernet chu n ạ ứ ẩ

❒ cho phép các k t n i đi m-đi m và các kênh broadcast chia s ế ố ể ể ẻ

❒ trong ch đ chia s , CSMA/CD đ ế ộ ẻ ượ c dùng, yêu c u kho ng cách gi a các nút ầ ả ữ

ng n đ đ t hi u qu ắ ể ạ ệ ả

❒ dùng các hub, g i là “Buffered Distributors” ọ

❒ Full-Duplex t i 1 Gbps cho các k t n i đi m-đi m ạ ế ố ể ể

❒ hi n nay t c đ đã đ t 10 Gbps! ệ ố ộ ạ

Trang 62

5.6 Các Hub & switch

Trang 63

❒ Backbone hub liên k t các đo n LAN ế ạ

❒ M r ng kho ng cách t i đa gi a các nút ở ộ ả ố ữ

❒ nh ng các vùng tranh ch p riêng trong đo n tr thành vùng tranh ch p l n ư ấ ạ ở ấ ớ

❒ Không th k t n i 10BaseT & 100BaseT ể ế ố

hub

Trang 64

❒ Thi t b l p Link ế ị ớ

❍ l u và chuy n ti p các frame Ethernet ư ể ế

❍ xem xét header frame và ch n chuy n ti p frame d a ọ ể ế ự

Trang 65

2 3

Trang 66

❒ switch h cọ đ bi t nh ng host nào có th ch m đ n thông qua nh ng interfaces nào ể ế ữ ể ạ ế ữ

❍ khi nh n frame, switch “h c” v trí c a bên g i: đo n LAN đi ậ ọ ị ủ ử ạ

đ n ế

❍ ghi c p bên g i/v trí vào trong b ng switch ặ ử ị ả

Trang 67

Trang 68

Switch: ví dụ

Gi s C g i frame đ n D ả ử ử ế

❍ ghi chú trong b ng bridge là C đ n t interface 1 ả ế ừ

D không có trong b ng, switch chuy n ti p frame vào

1 1 2 3 1

2 3

Trang 69

Switch: ví dụ

Gi s D tr l i ph n h i v i frame cho C ả ử ả ờ ả ồ ớ

❍ ghi chú trong b ng bridge là D đ n t interface 2 ả ế ừ

❍ vì C có trong b ng, switch ch chuy n ti p frame vào ả ỉ ể ế

1 1 2 3 1

Định dạng
Số trang	108
Dung lượng	1,86 MB