Giáo trình hệ thống mạng máy tính ccna semester 1 version 4 0 phần 2

Chương 7: Lớp liên kết liệu Chương zz¡ [MỊ ® 7: LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU Mơ hình tham chiếu OSI chia tính mạng thành lớp Chúng ta tìm hiểu qua lớp: Lớp Applieation cung cấp giao diện giao tiếp cho người dùng Lớp Transport có nhiệm vụ chia quản lý trao đổi tiến trình chạy hai hệ thống cuối Lớp Network tổ chức liệu cẩn giao tiếp để chuyển qua mạng từ host nguồn đến host đích Trong chương này, tìm hiểu vai trị lớp Liên kết liệu (Data Link) Lớp có nhiệm vụ chuẩn bị packet từ lớp Network chuyển xuống để truyền chúng mơi trường truyền thích hợp điều khiển việc truy cập mơi trường trun vat lý Sau hồn thành chương này, bạn có thể: Diễn giải vai trị giao thức lớp Data Link việc truyền liệu Mô tả cách lớp Data Link chuẩn bị liệu để truyền môi trường truyền Mô tả loại phương pháp điều khiển truy cập môi trường truyền khác Nhận biết nhiều topo mạng luận lý (logical network topology) thông thường mô tả cách topo mạng luận lý định phương pháp điều khiển truy cập môi trường truyền mạng Diễn giải mục đích việc đóng gói packet thành frame việc truy cập môi trường truyền để thuận tiện Mô tả cấu trúc frame lớp (Data Link Layer) nhận biết cột phổ biến Diễn giải vai trò cột frame header frame trailer, gồm addressing, QoS, type of protocol ya Frame Check Sequence 7.1 Lớp Data Link - Truy cập môi trường truyền 7.1.1 Lớp Data Link - Hỗ trợ uà kết nốt đến dịch uụ lớp cao hon Lép Data Link có nhiệm vụ cung cấp phương pháp để trao đổi liệu môi trường truyền cục Nó thực hai dịch vụ bản: Chương 7: Lớp liên kết liệu Cho phép lớp truy cập môi trường truyền kỹ thuật framing * Điều khiển cách thức liệu đặt vào môi trường truyền nhận từ môi trường truyền kỹ thuật điều khiển truy cập môi trường truyền phát lỗi Giống lớp khác mơ hình tham chiếu OSI, lớp Data Lánk có số thuật ngữ riêng Hình 7.1.1.1 số thuật ngữ thường dùng: Frans PDU lớp Data Link gọi rame Application — = { Session TiaHSbBIE Network — = Media M are ` Một% node một& “ b At ` Media phương tiện vật lý dùng để mang tín hiệu liệu Một network hai hay nhiều thiết bị Network nối đến môi trường truyền chung Hinh 7.1.1.1: Cac thudt ngit cia lép Data Link * Frame - 1a mét don vi dit liéu giao thức (PDU) lớp Data Link * Node - Mot node thiết bị mạng “ Media/medium - phương tiện vật lý để mang thông tin hai node * Network (physical network) - hai hay nhiều node kết nối đến rnedia chung Một physical network khác với logical network Logical network định nghĩa lớp Network cách xếp chế địa phân cấp Physical network biểu diễn mối kết nối thiết bị media chung Thỉnh thoảng, physical network xem network segment, 23s [MỊ Chương 7: Lớp liên kết liệu Lớp eao truy cập môi trường truyền Như biết chương trước, có hỗ tương cho Trên tinh thần cách nhận liệu từ lớp trên, sau đặt lại Tùy vào loại môi trường truyển mà Link khác lớp mơ hình tham chiếu OSI đó, lớp Data Link giúp đỡ lớp chúng vào mơi trường truyền; ngược tiến trình thực lớp Data Trong trao đổi paeket lớp chuyển tiếp media lớp Data Link Tại trung gian - thường router - nhận frame từ chuyển tiếp paeket frame thích hợp Network, có nhiều vị hop thuộc đường đi, thiết media, mở frame sau với media đoạn mạng vật trí bị lý Tưởng tượng có trao đổi liệu hai máy xa nhau, chẳng hạn PC Paris với Server Japan Mặc dù hai máy giao tiếp với thông qua giao thức lớp Network (ví dụ IP), giao thức lớp Data link sử dụng để vận chuyển packet IP qua nhiều loại LAN WAN khác Các packet trao đổi hai thiết bị đòi hỏi có giao thức đa dạng lớp Data link Mỗi vị trí chuyển tiếp router cần giao thức lớp Data link khác để vận chuyển packet vào môi trường truyền (media) Các giao thức lớp Data Link chịu trách nhiệm se định dạng frame phù hợp với loại media - am Các giao thức khác sử dụng media khác aA ¢& E Hình 7.1.1.2: Lớp Data Link Trong hình 7.1.1.2 trên, bạn thấy liên kết thiết bị sử dụng môi trường truyền khác Giữa PC router Ethernet Các router kết nối qua vệ tỉnh (Satellite), máy laptop kết nối tới router cuối qua wireless Chương 7: Lớp liên kết liệu Trong ví dụ này, IP packet chuyển từ PC đến Laptop, packet đóng gói thành Ethernet frame, mở gói, xử lý lại đóng gói thành frame để truyền vào môi trường truyền vệ tỉnh Ở liên kết cuối, sử dụng wireless để di chuyển packet từ router đến laptop Lớp Data Link tách rời tiến trình giao tiếp lớp cao khỏi thay đổi môi trường truyền di chuyển packet từ đầu đến đầu Khi nhận packet, chuyển trực tiếp đến giao thức lớp trên, trường hợp IPv4 IPv6, giao thức không dụng media cần biết giao tiếp sử Khơng có lớp Data Link, giao thức lớp Network, IP, phải tự kết nối đến loại media tơn đường vận chuyển Hơn nữa, IP phải tự điều chỉnh kỹ thuật mạng hay media phát triển Tiến trình làm cản trở đổi phát triển giao thức media Đây lý để dùng phương pháp phân lớp cho mạng Các dịch vụ lớp Data Link bao gồm tất loại media dùng phương pháp truy cập chúng Khái qt hóa vai trị dịch vụ lớp Data Link cung cấp ví dụ chúng việc làm khó khăn Chính lý đó, giao thức không hỗ trợ tất dịch vụ lớp Data Link 7.1.3 Lớp Data Link - Điều khiển uiệc uận chuyển media cục Các giao thức lớp cách đóng gói packet thành frame kỹ thuật để truyền packet đóng gói vào mơi trường truyền Kỹ thuật dùng để truyền frame vào môi trường truyền gọi phương pháp điều khiển truy cập môi trường truyền (media access control) Để liệu truyền qua số loại media khác nhau, phải có nhiều phương pháp điều khiển truy cập mơi trường truyền khác suốt q trình trao đổi Các giao thức lớp Data Link mô tả phương pháp điều khiển truy cập môi trường truyền cách định nghĩa tiến trình mà theo thiết bị mạng truy cap media va truyén cdc frame Một node thiết bị cuối sử dụng card mạng dùng điều hợp (adapter) để tạo kết nối đến mạng Ví dụ, để kết nối đến LAN, thiết bị dùng NIC phù hợp để kết nối đến môi trường truyền Adapter quản lý việc định khung (raming) điều khiển truy cập mơi trường truyền Hai hình 7.1.2.1 7.1.9.2 cho bạn biết cách đóng gói packet thành frame thay đổi môi trường truyền từ LAN sang WAN Chương ï: Lớp liên kết liệu 23s [AI? avons FEED a nar Serial Connection Erect Connection Hinh Lớp Data Link chịu trách nhiệm điểu khiển ' việc truyển frame ngang qua media 7.1.2.1: Truyén ede frame er EY Wan Tater, Serial Connection Eee Connection Lép Data Link chiu trach nhiém diéu khién | việc truyền cdc frame Hinh 7.1.2.2: Truyén cde frame Tại thiết bị trung gian router, mạng kết nối vào interface cua router có mơi trường truyền khác Các interface router đóng gói packet thành frame thích hợp phương thức điều khiển truy cập mơi trường truyền thích hợp dùng để truy cập đường liên kết (link) Router hình 7.1.3.2 có cổng Ethernet để kết đến LAN cổng serial để kết nối đến WAN Khi router xử lý frame, dùng dịch vụ lớp Data Link để nhận frame từ media, mở thành PDU lớp 3, đóng gói lại PDU lớp thành frame đặt frame vào media mạng 7.1.8 Lép Data Link - Tao frame Mô tả frame nhiệm vụ giao thức lớp Data Link Các giao thức lớp Data Link cần thông tin điều khiển để hoạt động 286 Chương 7: Lóp liên kết liệu Các thơng tin điều khiển cho biết: * Node nao dang giao tiép vdi node + Giao tiếp node bắt đầu kết thúc # Những lỗi xảy lúc node giao tiếp Những Node giao tiếp Lớp Data Link chuẩn bị packet để truyền qua môi trường truyền cục cách đóng gói với header trailer để tạo thành frame Hình 7.1.3.1 cấu trúc frame Hình 7.1.3.1: Cấu trúc frdrne Không giống với PDU lớp khác, frame lớp Data Link gồm: * Data - packet tit lép Network * Header - chứa thông tin điều khiển địa đặt đầu PDU Trailer - chứa thông tin điều khiển gán vào cuối PDU Những thành phần mô tả tiết phần sau Định dạng liệu cho việc truyền liệu Trước liệu môi trường truyền, chuyển thành chuỗi bit Nếu node nhận chuỗi dài bit, node biết nơi bắt đâu kết thúc frame hay bit biểu diễn địa chỉ? Việc định khung (framing) tách chuỗi dài thành nhóm đọc được, với thơng tin điều khiển thêm vào header trailer Định dang dua vao zsr [MỊ° Chương 7: Lớp liên kết liệu tín hiệu vật lý cấu trúc mà node nhận giải mã thành packet đích A # ` Packet HEADER z ` (Dab) „ Frame |addressing| Type| Cust’ jo fa |r fr fo se DATA Error Detection] Frame Stop fojafsfolo[+[ a] a] of olf] qo Một mẫu bit bắt đầu — 4} Một mẫu bit khác kết frame thúc mộtframe | Hình 7.1.3.2: Cấu triic mét frame Các cột điển hình header trailer: * Cột start stop - giới hạn bắt đầu kết thúc frame + Cột Addressing - cột tên địa + Cột type - loại PDU chứa frame + Quality - cột điều khiển s* Data - packet lép Network Các cột cuối frame hinh thành trailer Những cột dùng để phát lỗi đánh đấu kết thúc frarne Không phải tất giao thức lớp Data Link có tất cột Tùy vào giao thức cụ thể có định nghĩa dạng thực frame Các ví dụ định dạng frame mô tả cuối chương 7.1.4 Lớp Data Link - Kết nốt dịch uụ lớp uào môi trường truyền Lớp Data Link tôn lớp kết nối tiến trình phần mềm lớp Network lớp Physical Hiểu theo nghĩa hẹp, lớp Data link chuẩn bị Chương 7: Lớp liên kết liệu packet lớp Network để truyền qua vài loại môi trường truyễn, chẳng hạn cáp đồng, cáp quang, khơng khí Lớp Data Link liền kết lớp phần mềm phần cứng Application Presentation [ b Session ey , i | ~~) t | Transport Implemented in : software | ~ ï i | j Network | Te | Data Link Ễ ——— Physical Lớp Data Link thiết bị vật lý có thành phần phần cứng phần mềm )_ ea Ti Implemented in hardware ị Hình 7.1.4.1: Kết nối dịch uụ lớp uào môi trường truyền Trong nhiều trường hợp, lớp Data Link thể thực thể vật lý, NIC, gắn vào bus hệ thống máy tính tạo kết nối tiến trình phần mềm dang chạy máy tính môi trường truyền vật lý Tuy nhiên, NIC không đơn thực thể vật lý Phần mềm NIC cho phép NIC thực tính trung gian như: chuẩn bị đữ liệu để truyền mã hóa đữ liệu thành tín hiệu để gởi mơi trường truyền kết nối đến Các lớp lớp Data Link Để hỗ trợ nhiều tính mạng khác nhau, lớp Data Link chia thành lớp con: lớp lớp đưới Hình 7.1.4.2 hai lớp lớp Data Link Lớp định nghĩa tiến trình phần mềm cho giao thức lớp Network mà chúng cung cấp dịch vụ Lớp định nghĩa tiến trình truy cập mơi trường truyền thực phần cứng Chương 7: Lớp liên kết liệu Packet Một packet đóng gói thành frame TT + + Frames the Network layer packet Identifies the Network layer protocol Data Link Layer MEDIA ACCESS CONTROL + Addresses the frame + Marks the beginning and ending of the frame |o |1 [o |o [1] ojos EIIRERIRIRIERIRIRERIRIRR Frame mã hóa thành tín hiệu lớp Physical Hình 7.1.4.2: Các lớp lớp Data Link Hai lớp phổ biến LAN là: Logical Link Control (LLC) LLUC nhận dạng giao thức dùng lớp Network va dat thong tin dé vao frame Thông tin cho phép nhiều giao thức lớp 3, IP IPX, sử dụng NIC media Media Access Control (MAC) MAC cung cap viéc danh dia chi lép Data Link va dinh ranh giới liệu theo yêu cầu tín hiệu vật lý mơi trường truyền loại giao thức lớp Data Link dùng 7.1.5 Lớp Data Link - Cức chuẩn Không giống giao thức lớp họ TCP/IP, giao thức lớp Data Link thường không định nghĩa RFC Mặc dù IETF trì dịch vụ giao thức cho họ giao thức TCP/IP lớp trên, IETF khơng định nghĩa tính thao tác lớp truy xuất Network mơ hình Lớp Network Access cia mơ hinh TCP/IP tuong duong v6i lép Data Link va Physical Hai lớp mô tả chương sau Các tổ chức khoa học (như IEEE, ANSI, ITU) công ty truyền thông định nghĩa giao thức dịch vụ lớp Data Link Các tổ chức khoa học đưa 240 Chương 7: Lớp liên kết liệu giao thức chuẩn mở Các cơng ty truyền thơng chỉnh sửa sử dụng giao thức thích hợp cho tận dụng ưu điểm kỹ thuật Có nhiêu chuẩn định nghĩa dịch vụ tiêu chuẩn kỹ thuật lớp Data Link Những chuẩn dựa kỹ thuật môi trường truyền khác áp dụng giao thức Một vài chuẩn tích hợp dịch vụ lớp lớp 32 Iso: HDLC (High Level Data Link Control) - IEEE: 802.2 (LLC), 802.11 (Wireless LAN) NU: kẽ i ANSI: = Q.922 (Frame Relay Standard) Q.921 (ISDN Data Link Standard) HDLC (High Level Data Link Control) 379.5 š ADCCP (Advanced Data Communications Control Protocol) Hình 7.1.5.1: Các chuẩn lớp Data Link Các tổ chức khoa học định nghĩa chuẩn giao thức mở lớp Data Link gồm: International Organization for Standardization (ISO) * Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) * American National Standards Institute (ANSI) * International Telecommunication Union (ITU) Không giống giao thức lớp trên, mà phần lớn chúng thực phần mềm hệ điều hành máy hay ứng dụng, tiến trình lớp Data Link thực phần mềm phần cứng Các giao thức lớp thực mạch điện tử NIC hay PCMCIA (dành cho laptop)