Bài giảng thông tin dữ liệu và mạng máy tính - Chương 4 ppt

Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu Chương 4: CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU (DATA LINK CONTROL PROTOCOLS) 4.1. Tổng quan: - Lớp điều khiển liên kết số liệu liên quan đến việc truyền dữ liệu qua một liên kết dữ liệu nối tiếp. Liên kết số liệu có thể là một kênh vật lý điểm nối điểm hoặc một kênh vô tuyến hoặc một liên kết vật lý hay luận lý qua các mạng chuyển mạch. Chế độ truyền có thể là đồng bộ hay bất đồng bộ và dựa trên giao thức điều khiển truyền đònh hướng ký tự hay đònh hùng bit. - Giao thức tuyến liên kết dữ liệu có thể cung cấp user các lọai dòch vụ: + Dòch vụ kết nối không đònh hướng: trong kiểu dòch vụ này nếu phát hiện bất kỳ frame nào bò lỗi thì các frame đó sẽ được lọai bỏ, họat động truyền lại thuộc về chức năng của lớp cao hơn. Kiểu dòch vụ này không sử dụng thủ tục Connect và Disconnect. + Dòch vụ kết nối có hướng : cung cấp một dòch vụ truyền dữ liệu tin cậy. Kiểu dòch vụ này sử dụng thủ tục L – Connect và L – Disconnect để thiết lập và giải phóng kết nối. 4.2. Các môi trường ứng dụng: Hình 4.1a: mô hình điểm – điểm Hình 4.1b: mô hình đa điểm ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 77 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu Hình 4.1c: mô hình mạng WAN Hình 4.1d: mô hình mạng LAN ¾ Với kết nối điểm – điểm: + Sử dụng kết nối vật lý trực tiếp (dùng cáp xoắn, cáp đđồng trục, cáp quang) – dùng trong trường hợp khỏang cách kết nối gần + Sử dụng mạng điện thọai công cộng dùng modem – ứng dụng trong trường hợp khỏang cách kết nối xa. + Sử dụng một kênh thông qua mạng ghép kênh tư nhân hoặc liên kết vô tuyến như liên kết vi ba hay liên kết vệ tinh. - Lọai giao thức liên kết số liệu được dùng tùy vào khỏang cách vật lý và tốc độ bit của liên kết. + Đối với liên kết tốc độ bit thấp (liên kết dùng modem), giao thức thường được sử dụng là Idle RQ, ví dụ như giao thức Kermit, X – modem. + Đối với liên kết tốc độ bit cao và đặc biệt là các liên kết có cự ly xa, giao thức thường được sử dụng là Continuos RQ, ví dụ như HDLC. ¾ Với liên kết đa điểm: - Sử dụng một đường bus để liên kết tất cả các DTE lại với nhau. Do đó, chúng ta phải đảm bảo tất cả các hoạt động truyền dữ liệu giữa các DTE đều được thực hiện theo một phương pháp có kiểm sóat và không bao giờ có 2 hoạt động truyền xảy ra đồng thời. ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 78 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 79 - Trong cấu hình đa điểm, thường có một máy tính chủ (Master) và nhiều máy tính tớ (Slave). Việc truyền dữ liệu trong mạng xảy ra giữa Master và Slave và do Master điều khiển. Cấu hình này thường hoạt động theo chế độ poll – select. o Poll message: Master gửi thông điệp Poll đến Slave nếu nó muốn nhận dữ liệu từ Slave. o Select message: Master gửi thông điệp Select đến Slave nếu nó muốn truyền dữ liệu cho Slave. 4.3. Các giao thức đònh hướng ký tự: - Sử dụng trong các ứng dụng điểm – điểm hoặc đa điểm - Dùng các ký tự điều khiển để thực hiện các chức năng điều khiển việc truyền dữ liệu như điều khiển lỗi, đánh dấu bắt đầu và cuối khung, trong suốt dữ liệu (error control, start of frame, end of frame, transparency). Trong suốt dữ liệu là chức năng đặc biệt nhằm ngăn chặn sự nhầm lẫn giữa dữ liệu và thông tin điều khiển. 4.3.1 Giao thức Kermit: a./ Đặc điểm: - Là giao thức thuộc nhóm Idle RQ - Dữ liệu được truyền theo kiểu đơn công - Ứng dụng trong việc truyền file giữa 2 máy tính - Liên kết có thể là một kênh truyền được thiết lập thông qua mạng PSTN sử dụng modem hoặc cặp dây cáp xoắn đôi với bộ điều khiển thu phát thích hợp. Thường dùng truyền đồng bộ. - Do là giao thức đơn công nên nếu các DTE sử dụng modem để thực hiện việc truyền dữ liệu thì một modem phải được thiết lập ở chế độ khởi gọi (originate mode) và modem còn lại phải được thiết lập ở chế độ trả lời (answer mode). Và cả 2 modem phải cài đặt hoạt động ở cùng tốc độ. Để truyền file theo hướng ngược lại thì 2 modem phải được thiết lập ở chế độ ngược lại. b./ Hoạt động: - Mỗi user chạy chương trình KERMIT và nhập lệnh CONNECT để thiết lập liên kết vật lý - Use phía nhận tin thực hiện lệnh RECEIVE - User phía phát thực hiện lệnh SEND kèm theo filename - User phát sẽ thực hiện phát tuần tự từng đọan file cần phát - Sau khi tất cả các phân đọan của tập tin đã được truyền, cả 2 user sẽ thóat khỏi giao thức Kermit và giải phóng kết nối bằng lệnh EXIT - Để truyền tập tin theo hướng ngược lại, thứ tự của các lệnh được đảo lại giữa 2 máy Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 80 Hình 4.2: Quá trình thực thi của giao thức Kermit c./ Cấu trúc khung của giao thức Kermit: Hình 4.3: Dạng khung của giao thức Kermit - SOH: ký tự dùng để chỉ bắt đầu một khung. - LEN: chứa số ký tự trong một khung (tính từ sau LEN tới hết BCC) - SEQ: số tuần tự của khung - TYPE: ký tự cho biết lọai khung, mỗi lọai sẽ có nội dung và nhiệm vụ khác nhau  S (send initation): khung S dùng để thiết lập các thông số được xem như là khung để khởi động quá trình truyền (khung gởi lời mời)  F (filename): chứa tên file cần truyền.  D (file data): dữ liệu  Z: còn gọi là khung EOF (end of file), được máy phát truyền đi sau khi nó đã truyền xong một tập tin  B: còn gọi là EOT (End of transacsion), khung thông báo kết thúc quá trình truyền, được máy phát truyền đi khi tất cả các tập tin đã được truyền.  Y: khung phản hồi tín hiệu ACK  N: khung phản hồi tín hiệu NAK - frame  E (fatal error): khung báo lỗi - DATA: chứa nội dung tập tin cần truyền - BCC: ký tự kiểm tra khối - CR (carriage return): ký tự dùng để kết thúc khối Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu d./ Tuần tự gửi các frame của giao thức Kermit: Hình 4.4: Tuần tự gửi frame của giao thức Kermit - Frame được gửi trước tiên để khởi động truyền tập tin là frame gởi lời mời (S) (nó bao gồm một danh sách các tham số liên quan đến giao thức như chiều dài frame tối đa, khỏang thời gian timeout được dùng để truyền lại) - Máy thu trả lời đáp bằng một khung chấp nhận (Y) - Máy phát xử lý truyền nội dung tập tin. Trước hết, một khung đầu tập tin có chứa tên tập tin được truyền. Tiếp theo là tuần tự các khung dữ liệu (D) chứa nội dung của tập tin. Sau khi khung dữ liệu cuối cùng của tập tin đã được truyền, máy thu được thông báo bằng một khung kết thúc tập tin (Z) - Sau đó, các tập tin khác có thể được truyền theo cách tương tự. Cuối cùng, khi tất cả các tập tin đã được truyền, máy phát gửi một khung kết thúc thao tác (B) cho máy thu. - Vì Kermit là giao thức thuộc nhóm Idle RQ nên sau khi truyền mỗi I – frame, máy phát đợi cho đến khi nhận được khung báo nhận đúng (Y) hoặc báo nhận sai (N) (sử dụng phương pháp kiểm tra tổng khối dùng ký tự kiểm tra là BCC). Để dự ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 81 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu phòng trường hợp các khung này bò hỏng, một bộ đònh thời được khởi động mỗi khi truyền một khung mới. 4.3.2 Giao thức BSC (Bynary Synchronous Control) - Là giao thức bán song công - Sử dụng kiểu truyền dữ liệu đồng bộ. - Hoạt động theo giao thức Idle RQ - Là giao thức kết nối có hướng, sử dụng chủ yếu trong cấu hình đa điểm. Trong đó một Master station sẽ điều khiển việc truyền dữ liệu tới các Slave station. a./ Cấu trúc khung và các ký tự điều khiển của giao thức BSC: Hình 4.5a: Cấu trúc các khung dữ liệu trong giao thức BSC ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 82 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu Hình 4.5b: Cấu trúc các khung điều khiển trong giao thức BSC  SOH: start of header  Identifier: chỉ số tuần tự của khối  Station address (đòa chỉ trạm): đòa chỉ vật lý của thiết bò đầu cuối  BCC: ký tự kiểm tra khối, bao gồm cả STX và ETX  ETB (end of transmission block):được dùng để chỉ điểm cuối của một khối dữ liệu khi một bản tin được chia thành một số khối  EOT (end of transmission): ký tự kết thúc việc truyền dẫn, có 2 chức năng: + Kết thúc việc truyền data và xóa kết nối logic giữa 2 trạm thông tin + Reset đường truyền trở về trạng thái Idle, chức năng này được dùng trong ENQ.  ENQ (enquiry): được dùng như là yêu cầu trả lời từ một trạm ở xa, trả lời có thể bao gồm thuộc tính và/hoặc trạng thái của trạm  Ký tự ACK hay NAK - frame cũng có 2 chức năng: + Là những ký tự điều khiển trả lời đáp ứng của khung data, trường hợp này khung có chứa chỉ số tuần tự 0/1 + Dùng để trả lời yêu cầu select (trường hợp này không có số thứ tự của khung data): o Nếu là ACK thì chấp nhận o Nếu là NAK - frame thì từ chối ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 83 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu b./ Hoạt động của giao thức: - Giao thức BSC hoạt động theo mô hình điểm – đa điểm. Có một thiết bò đầu cuối giữ vai trò điều phối hệ thống gọi là Master, các thiết bò đầu cuối còn lại được gọi là Slave. - Master sẽ quản lý tất cả việc truyền dữ liệu trong mạng. Bản tin điều khiển quét (Poll) được dùng để yêu cầu một Slave nào đó gửi bất kỳ số liệu đang đợi nào mà nó có, bản tin điều khiển chọn (Select) được dùng để hỏi máy Slave có sẵn sàng nhận số liệu hay không. a./ Lược đồ poll – select b./ Chọn (select) ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 84 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 85 c./ Quét (poll) Hình 4.6: Các tuần tự khung của BSC ¾ Select: - Để chọn một Slave nào đó, Master sẽ gửi một thông điệp điều khiển chọn ENQ, trong đó có đòa chỉ của Slave (đứng trước ký tự ENQ) - Giả sử, Slave được chọn sẵn sàng nhận thông điệp, nó trả lời bằng một ACK. - Sau đó, Master gởi thông tin dưới dạng một khối số liệu đơn hoặc một tuần tự nhiều khối số liệu. - Nếu không có lỗi xảy ra, Slave sẽ đáp ứng bằng một ACK cho mỗi khối. - Cuối cùng, sau khi truyền hòan tất nội dung bản tin, Master gửi thông điệp EOT để kết thúc họat động chuyển số liệu và xóa kết nối logic giữa 2 trạm - Cuối cùng, khi đã hòan tất truyền nội dung bản tin và báo nhận, Master sẽ gửi thông điệp điều khiển EOT để kết thúc.  Trong vài trường hợp, khi chọn một trạm không nhất thiết phải đợi một báo nhận cho thông điệp ENQ trước khi gửi một bản tin. Ví dụ, nếu một trạm đã được chọn trước đó và cầu nối luận lý chưa bò xóa. Trong trường hợp như vậy Master gửi bản tin ngay sau thông điệp điều khiển chọn, không cần phải đợi một ACK (hay NAK). Điều này được gọi là tuần tự chọn nhanh (fast select sequence). ¾ Poll: - Trước tiên, Master gởi một bản tin điều khiển Poll trong đó có đòa chỉ của Slave được quét đặt trước ENQ. Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu - Giả sử, Slave được quét có một bản tin đang đợi truyền, nó đáp ứng bằng cách gửi bản tin này. - Nếu không có lỗi xảy ra, Slave sẽ đáp ứng bằng một thông báo chấp nhận ACK. - Cuối cùng, khi đã hòan tất truyền nội dung bản tin và báo nhận, Master sẽ gửi thông điệp điều khiển EOT để kết thúc. 4.4. Các giao thức đònh hướng bit: - Sử dụng chuỗi bit đặc biệt để bắt đầu và kết thúc khung. - Phía thu sẽ thu các chuỗi bit theo cơ sở từng bit để xác đònh vò trí bắt đầu và kết thúc khung. - Các phương pháp để xác đònh vò trí bắt đầu và kết thúc khung : + Sử dụng các cờ (flag - 01111110) để chỉ ra vò trí bắt đầu và kết thúc khung + Sử dụng chuỗi bit đặc biệt (10101011) để chỉ ra vò trí bắt đầu và một byte chỉ chiều dài trong phần header của khung. + Sử dụng các mẫu mã hoá bit không chuẩn hay vi phạm bit (ví dụ mẫu bit bắt đầu là JK0JK000 và mẫu kết thúc là JK1JK111) để xác đònh giới hạn đầu và cuối khung dữ liệu. 4.4.1 Giao thức HDLC (high level data link control): - Là một giao thức chuẩn hóa quốc tế và được đònh nghóa bởi tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO. - Sử dụng cho cả liên kết điểm – điểm và đa điểm - Họat động ở chế độ trong suốt, song công hòan tòan - Một số tên gọi khác: SDLC (Synchronous data link control) của IBM, ADCCP (Advanced dala communications control procedure) là tên dùng bởi tổ chức ANSI ¾ Các cấu hình họat động: - Không cân bằng: mỗi trạm thông tin hoặc là Primary hoặc là Secondary - Cân bằng: một trạm thông tin vừa là Primary vừa là Secondary Hình 4.7: cấu hình mạng dùng HDLC ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 86 [...]... các khung 0, 1, 2, 3, 4 đã được nhận và nếu B gởi thêm nữa thì A mong đợi số 5 đến kế tiếp Hình 4. 13: Thủ tục truyền dữ liệu sử dụng chế độ NRM ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 92 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu Hình 4. 14a: Thủ tục truyền dữ liệu sử dụng chế độ NRM: chỉ có báo nhận tốt (RR) Hình 4. 14b: Thủ tục truyền dữ liệu sử dụng chế độ NRM: thông báo từ chối (REJ)... như thiết lập liên kết và xóa liên kết, không chứa bất kỳ thông tin báo nhận nào Các giá trò M (2 bit và 3 bit trước và sau P/F) dùng để thông báo tình trạng thiết lập Có 2 lọai khung U là: ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 90 Bài giảng TTDL &MMT - Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu Unnumbered command Unnumbered response Trường Information: là vùng dùng để chứa dữ liệu Trường FSC: là trường... phản hồi bằng UA tới Primary b./ Chế độ ABM: Hình 4. 12: Chế độ đáp ứng cân bằng ABM, điểm - điểm ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 91 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu - Trong chế độ ABM, mỗi trạm thông tin là sự kết hợp giữa Primary và Secondary nên việc thiết lập và giải tỏa liên kết có thể được tiến hành ở cả 2 trạm - Nếu Secondary sau khi nhận yêu cầu thiết lập kết... 2 byte là trường hợp mở rộng Có 3 loại khung trong HDLC: ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 87 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu a./ Dạng khung chuẩn ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 88 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu b./ Dạng khung mở rộng Hình 4. 9: Ý nghóa của các bit trong vùng điều khiển của giao thức HDLC + P/F: vùng này chỉ có... command và được gọi là response nếu được gởi đi từ trạm Secondary + Bit P/F được gọi là quét (Poll) khi được dùng trong command frame và được gọi là bit kết (Final) khi được dùng trong response frame Khung thông tin (Information frame):I – frame là khung dữ liệu, mang thông tin trao đổi giữa 2 trạm Trong các trường hợp trao đổi dữ liệu song công hay bán song công, trạm 2 có thể xác nhận đã thu dữ liệu. .. C với bit Poll được đặt và N(R) = 0, vì trạm C không có dữ liệu để gởi nên nó đáp ứng bằng một khung RR với bit F được đặt Bây giờ trạm A gởi một khung SREJ với N(R) = 1, và bit Poll được đặt Trạm B đáp ứng bằng cách gởi lại khung I số 1 và bỏ qua các khung đến khung 3 và 4 Ở khung cuối cùng trên hình vẽ, trạm A gởi đến trạm B một khung thông tin với N(S) = 0 và N(R) = 5 nhằm thông báo cho B biết là... khung dữ liệu, là một m4 CRC – 16 bit hoặc CRC – 32 bit (dạng mở rộng) + CRC – 16 bit sử dụng đa thức sinh: G(x) = x16 + x12 + x5 + 1 + FSC chỉ được tạo ra khi có data và đa thức sinh được dùng là loại CRC – 16 bit hoặc CRC – 32 bit Họat động của giao thức: Quản lý liên kết: bao gồm thiết lập và xóa liên kết a./ Chế độ NRM: - - Hình 4. 11: Chế độ đáp ứng thông thường, đa điểm Tuyến liên kết giữa 2 trạm thông. .. (RR) Hình 4. 14b: Thủ tục truyền dữ liệu sử dụng chế độ NRM: thông báo từ chối (REJ) ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 93 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu b./ Chế độ ABM: Hình 4. 15: Thủ tục truyền dữ liệu sử dụng chế độ ABM ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 94 ... đặt (bit P/F có vai trò như Final hay F ), RR nói với Primary là Secondary không có gì để gởi Nếu Secondary có dữ liệu để gởi, nó sẽ đáp ứng cho Poll với một I – frame chứ không phải S – frame ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 89 Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu 4. / Đáp ứng dương cho select: khi Secondary có khả năng nhận một truyền từ Primary, nó sẽ trả về một khung RR... về Primary khung DM để giải tỏa kết nối Trao đổi số liệu: a./ Sử dụng chế độ NRM: Trong hình vẽ 4. 13, chỉ ra thủ tục truyền dữ liệu sử dụng chế độ NRM Trong ví dụ này, Primary A đang thông tin với trạm Secondary B và C Lưu ý rằng, tất cả các frame đều có chứa đòa chỉ của trạm Secondary Trạm A bắt đầu gửi một frame đến trạm B với bit Poll được đặt và N(R) = 0, chỉ ra rằng khung kế tiếp đang mong đợi . Bài giảng TTDL &MMT Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu Chương 4: CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU (DATA LINK CONTROL PROTOCOLS) 4. 1. Tổng quan: - Lớp điều. Chương 4: các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu ĐH Kỹ thuật Công nghệ Trang 79 - Trong cấu hình đa điểm, thường có một máy tính chủ (Master) và nhiều máy tính tớ (Slave). Việc truyền dữ liệu. chặn sự nhầm lẫn giữa dữ liệu và thông tin điều khiển. 4. 3.1 Giao thức Kermit: a./ Đặc điểm: - Là giao thức thuộc nhóm Idle RQ - Dữ liệu được truyền theo kiểu đơn công - Ứng dụng trong việc