Chương 5a: Tầng liên kết dữ liệu pdf

Chương 5: T ng Liên k t d li u M c tiêu: Các nguyên lý cung c p d ch v c a t ng Liên k t d li u: Phát hi n S a l i Chia s kênh truy n dùng chung: ña truy c p ð a ch t ng link Truy n tin c y, ði u n lưu lư ng: ñã h c ! Cài đ t cơng ngh Liên k t d li u khác (r t nhi u) S h c gì: Các d ch v t ng Liên k t d li u Phát hi n, S a l i ða truy c p m ng LAN ð a ch t ng Liên k t d li u ARP M t vài công ngh Liên k t d li u c th : Ethernet hubs, bridges, switches IEEE 802.11 LANs PPP 5: Liên k t d li u 5a-1 Liên k t d li u: V trí Mơ hình 5: Liên k t d li u 5a-2 Liên k t d li u: B i c nh Hai thi t b có k t n i v m t V t lý: host-router, router-router, host-host ðơn v trao ñ i d li u : frame M Ht M Hn Ht M Hl Hn Ht M application transport network link physical data link protocol phys link network link physical Hl Hn Ht M frame Card m ng 5: Liên k t d li u 5a-3 Liên k t d li u : D ch v T o frame, Truy c p môi trư ng: ð t datagram frame, b sung thêm header, trailer N u môi trư ng truy n dùng chung, cài ñ t ch c ña truy c p “ñ a ch V t lý” tiêu ñ c a frame xác ñ nh ð a ch G i/ Nh n • Khác đ a ch IP ! Truy n tin c y gi a hai thi t b có k t n i V t lý tr c ti p: Nguyên lý ñã ñư c gi i quy t (chương 3)! Ít đư c dùng kênh truy n có t l l i th p (cáp quang, m t s cáp ñ ng tr c) ðư ng truy n không dây: T l l i cao • V n đ : T i ñ t Tính tin c y c hai t ng ? 5: Liên k t d li u 5a-4 Liên k t d li u : D ch v (ti p) ði u n lưu lư ng: Phù h p T c ñ G i Nh n Phát hi n l i: L i nhi u Phía Nh n xác đ nh đư c có l i: • Yêu c u bên G i truy n l i ho c lo i b Frame S a l i: Phía Nh n xác đ nh s a ñư c bit b l i mà không yêu c u truy n l i 5: Liên k t d li u 5a-5 Liên k t d li u: Cài ñ t ñâu Cài ñ t “adapter” Ví d PCMCIA card, Ethernet card Thư ng có: RAM, DSP chips, host bus interface, link interface M Ht M Hn Ht M Hl Hn Ht M application transport network link physical data link protocol phys link adapter card network link physical Hl Hn Ht M frame 5: Liên k t d li u 5a-6 Phát hi n L i EDC = Error Detection and Correction bit (Dư th a) D = D li u c n ñư c b o v (có th thêm ph n Tiêu đ ) • Phát hi n l i Khơng hồn tồn đáng tin c y ! • Giao th c có th ñ “l t” m t s l i (hi m khi) • Trư ng EDC l n giúp Phát hi n S a l i t t 5: Liên k t d li u 5a-7 Ki m tra Ch n l M t Bit Ch n L : Phát hi n M t l i Bit Ch n L hai chi u: Phát hi n S a ñư c m t L i 0 5: Liên k t d li u 5a-8 Internet checksum M c tiêu: phát hi n “l i” (bit b ñ i) segment ñư c truy n (chú ý: ch ñư c s d ng T ng Giao v n) Phía G i: Xem n i dung segment chu i s nguyên 16 bit checksum: T ng bù c a t t c t Phía G i ñ t giá tr checksum trư ng checksum c a UDP Phía Nh n: Tính checksum c a segment nh n ñư c Ki m tra checksum v a tính đư c v i giá tr Trư ng checksum: KHƠNG TRÙNG – Phát hi n có L i TRÙNG – Khơng phát hi n đư c L i Nhưng v n có th có L i? 5: Liên k t d li u 5a-9 Mã s a l i Hamming ð ng l c : Mu n có mã s a l i c n dư th a ki u mã ma tr n ch n l hai chi u Mã Hamming : v i log(M) bit dư th a S a t t c l i m t bit Phát hi n l i hai bit ð t bit ch n l ki m tra xen k Richard W Hamming 5: Liên k t d li u 5a-10 Giao th c Truy c p Ng u nhiên Khi nút có d li u ñ truy n ñi Truy n v i t c đ t i đa R Khơng có s ph i h p trư c v i nút Nhi u hai nút c n truy n -> “xung ñ t”, Giao th c ña truy c p ng u nhiên c n ph i: Làm th ñ xác ñ nh có xung ñ t Kh c ph c xung đ t th (ví d truy n l i sau m t kho ng th i gian) Ví d Giao th c ða truy c p ng u nhiên: ALOHA chia khe ALOHA CSMA CSMA/CD 5: Liên k t d li u 5a-38 ALOHA chia khe Th i gian ñư c chia thành slot có kích thư c b ng (th i gian ñ ñ truy n ñi m t gói tin) N u có d li u c n g i: Nút truy n t i ñ u slot N u xung ñ t: truy n l i gói tin slot sau v i xác su t truy n p Thành cơng (S), Xung đ t (C), R i (E) 5: Liên k t d li u 5a-39 Hi u su t c a ALOHA chia khe Q: T l truy n thành công c a slot bao nhiêu? A: Gi s có N tr m có D li u c n truy n M i tr m truy n t i ñ u slot v i xác su t p Xác su t truy n thành công S ñư c xác ñ nh: M t nút truy n thành công: S= p (1-p)(N-1) B i N nút S = Xác su t (ch m t nút truy n) = N p (1-p)(N-1) … T t nh t: Kênh ch đư c s d ng h u ích 37% Th i gian = 1/e = 37 N ti n vô 5: Liên k t d li u 5a-40 ALOHA thu n túy (Không chia khe) ðơn gi n hơn, Khơng c n đ ng b Cũng ph i truy n l i gói tin: G i khơng c n ph i t i đ u slot Xác su t xung đ t tăng: Gói tin g i lúc t0 xung đ t v i gói tin g i kho ng [t0-1, t0+1] 5: Liên k t d li u 5a-41 ALOHA thu n túy (ti p) P(m t nút truy n thành công) = P(nút truy n) P(khơng có nút truy n [p0-1,p0] P(khơng có nút truy n [p0-1,p0] = p (1-p) (1-p) S = throughput = “goodput” (success rate) P(B t kỳ nút N nút truy n thành công) = N p (1-p) (1-p) = 1/(2e) = 18 n ti n vô 0.4 0.3 Slotted Aloha 0.2 Giao th c h n ch đáng k thơng lư ng Kênh truy n! 0.1 Pure Aloha 0.5 1.0 1.5 2.0 G = offered load = Np 5: Liên k t d li u 5a-42 CSMA: Carrier Sense Multiple Access CSMA: Nghe trư c nói: N u kênh truy n r i : truy n tồn b gói tin N u kênh truy n b n : trì hỗn vi c truy n CSMA Kiên trì: th l i l p t c vi c l ng nghe kênh truy n v i xác su t p (có th di n l p t c) CSMA không kiên trì: Th l i sau m t kho ng th i gian ng u nhiên Xã h i loài ngư i : Không “nh y vào mi ng ngư i khác” ! 5: Liên k t d li u 5a-43 CSMA : Xung đ t C n tính Kho ng cách gi a nút V n có th có Xung đ t: ð tr lan to nghĩa hai nút có th khơng nghe đư c cu c truy n c a bên Xung ñ t: Th i gian truy n gói tin b lãng phí Chú ý: Kho ng cách V n t c lan t a nh hư ng l n ñ n xác su t x y xung ñ t 5: Liên k t d li u 5a-44 CSMA/CD (Collision Detection) CSMA/CD: c m nh n sóng mang, gi ng CSMA Xung ñ t b phát hi n th i gian ng n Lo i b cu c truy n xung đ t => Khơng lãng phí Truy n l i : Kiên trì ho c Khơng kiên trì Phát hi n Xung đ t: D mơi trư ng H u n: đo bư c sóng, so sánh tín hi u truy n tín hi u nh n đư c Khó mơi trư ng Vơ n: Phía nh n t dưng b treo Con ngư i: H i tho i m t cách L ch s 5: Liên k t d li u 5a-45 CSMA/CD collision detection 5: Liên k t d li u 5a-46 Các Giao th c “L n lư t” Chuy n Th : H i vòng: Th (thơng p u n) Nút master “m i” chuy n t nút sang nút k nút slave truy n theo ti p lư t Thơng p Th Các thơng p Request V nñ : to Send, Clear to Send Chi phí ph tr i V nđ : Chi phí ph tr i ð tr S p ñ nút master b l i ð tr S p ñ m t th 5: Liên k t d li u 5a-47 Các Giao th c d a vi c ñ t ch trư c Thăm dò Phân tán: Th i gian ñư c chia thành slot B t ñ u b ng N slot ñ t ch Th i gian m i slot ñ t ch b ng ñ tr lan t a Tr m c n truy n d li u : ñ t ch T t c tr m ñ u quan sát ñư c slot ñ t ch Sau slot ñ t ch , nút truy n theo th t 5: Liên k t d li u 5a-48 Giao th c ð m nh phân Trong th i gian có tranh ch p, M i máy tính g i Qu ng bá ñ a ch c mình, l n lư t t ng bit m t, b t ñ u t bit cao nh t Các bit ñư c truy n ñ ng th i s ñư c OR v i Quy t c Tr ng tài tranh ch p: N u máy tính g i bit k t qu phép tốn OR s t ñ ng d ng l i không ti p t c g i bit ñ a ch n a Nút có th truy n t t c bit ñ a ch s ñư c quy n truy c p kênh truy n 5: Liên k t d li u 5a-49 Giao th c ð m nh phân ð a ch Host L n lư t t ng bit 0 0 - - - 1 - - - 0 1 0 - 1 1 5: Liên k t d li u 5a-50 Giao th c ð m nh phân : Tính cơng b ng Tr m có đ a ch l n nh t ln “chi n th ng” Ưu ñi m : Khi mu n cài ñ t d a ð ưu tiên Như c ñi m : Khi mu n phân chia kênh truy n công b ng Gi i pháp: Thay ñ i ñ a ch c a nút sau m i l n truy n thành cơng Các nút có ñ a ch nh A ñư c c ng thêm A nh n ñ a ch 5: Liên k t d li u 5a-51 Các Giao th c “L n lư t” Phân chia Kênh truy n: Ch Hi u qu cao t i l n Khơng hi u qu t i th p: có ñ tr , băng thông ch 1/N k c ch có m t nút truy n! Truy c p Ng u nhiên Hi u qu t i th p: Nút nh t có th t n d ng toàn b kênh truy n T i cao: Quá nhi u Xung ñ t Truy c p L n lư t Có v t t c hai! 5: Liên k t d li u 5a-52 .. .Liên k t d li u: V trí Mơ hình 5: Liên k t d li u 5a-2 Liên k t d li u: B i c nh Hai thi t b có k t n i v m t V t lý: host-router,... (chương 3)! Ít đư c dùng kênh truy n có t l l i th p (cáp quang, m t s cáp đ ng tr c) ðư ng truy n khơng dây: T l l i cao • V n đ : T i đ t Tính tin c y c hai t ng ? 5: Liên k t d li u 5a-4 Liên. .. bit ñư c ki m tra b l i 5: Liên k t d li u 5a-21 Xác ñ nh V trí L i V trí 1 5: Liên k t d li u 5a-22 Xác đ nh V trí L i Position 1 Khơng có l i t i v trí 1, 3, 5, 5: Liên k t d li u 5a-23 Xác