Bài giảng mạng máy tính chương 4 cđ CNTT hữu nghị việt hàn

Chương – lớp Liên Kết Dữ Liệu Khoa Khoa Học Máy Tính Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin Hữu Nghị Việt Hàn Chương Lớp liên kết liệu  Vấn đề nghiên cứu:  nguyên tắc tổ chức lớp liên kết liệu với thuật toán để đạt độ tin cậy hiệu truyền tin máy trạm liền kề  giao thức, phương pháp dò tìm xử lý lỗi lớp 4.1 Vai trò, chức  Lớp liên kết liệu có chức sau:  Cung cấp dịch vụ cho lớp Mạng  Khắc phục lỗi đường truyền  Điều khiển luồng liệu để tránh trường hợp tràn liệu  Để thực nhiệm vụ này, lớp liên kết liệu nhận gói liệu từ Lớp Mạng định dạng thành khung liệu để truyền Mỗi khung gồm phần mào đầu, tải tin phần đuôi khung 4.1.1 Cung cấp dịch vụ cho lớp mạng  Lớp liên kết liệu có khả cung cấp nhiều dịch vụ khác cho lớp mạng Các dịch vụ khác hệ thống khác Có dịch vụ sau:  Dịch vụ truyền tin không kết nối - không phúc đáp  Dịch vụ truyền tin không kết nối - có phúc đáp  Dịch vụ truyền tin có kết nối – có phúc đáp 4.1.1 Cung cấp dịch vụ cho lớp mạng  Dịch vụ truyền tin không kết nối - không phúc đáp  gửi khung liệu độc lập không cần xác nhận  không cần thiết lập kênh logic trước truyền liệu giải phóng kênh truyền sau kết thúc  Nếu khung liệu bị tạp âm đường truyền lớp liên kết liệu không cần dò tìm khôi phục lại   Loại dịch vụ sử dụng môi trường truyền dẫn có tỷ lệ lỗi thấp liệu thời gian thực truyền thanh, yêu cầu đáp ứng thời gian nhiều chất lượng liệu 4.1.1 Cung cấp dịch vụ cho lớp mạng  Dịch vụ truyền tin không kết nối - có phúc đáp  có độ tin cậy cao  không sử dụng kênh logic để truyền liệu khung liệu truyền xác nhận đầu phát biết khung liệu đến đích nhận hay chưa Nếu khung liệu chưa đến khoảng thời gian định gửi lại  Dịch vụ thường dùng kênh liệu có độ tin cậy thấp hệ thống không dây 4.1.1 Cung cấp dịch vụ cho lớp mạng  dịch vụ truyền tin có kết nối- có phúc đáp  Phức tạp  Thiết lập kết nối trước truyền liệu  Mỗi khung liệu kênh truyền gán số thứ tự lớp liên kết liệu đảm bảo khung liệu nhận đầu thu  Ngoài ra, lớp liên kết liệu đảm bảo khung liệu nhận lần theo thứ tự 4.1.2 Tạo khung liệu  Khung liệu  Lớp liên kết liệu làm việc dựa vào khả chuyển tải lớp Vật lý  Các bít thông tin truyền nhận nhóm lại thành đơn vị logic gọi khung (frame)  Trong khung liệu, bit thông tin, chứa trường địa chỉ, trường điều khiển, trường nhận biết, trường kiểm soát lỗi 4.1.2 Tạo khung liệu  Các phương pháp tạo khung liệu  Quá trình truyền thông lớp LKDL  tách luồng bit thành khung liệu  tính toán giá trị kiểm tra tổng (checksum) khung  Khi khung liệu đến đích nhận, giá trị checksum tính toán lại so sánh với giá trị checksum nhận đầu phát để xác định khung liệu có bị lỗi trình truyền hay không 4.1.2 Tạo khung liệu  Việc tách luồng bit thành khung liệu thực số phương pháp sau:     Đếm số ký tự Dùng cờ hiệu (flags) kết hợp với byte nhồi Dùng cờ hiệu (flags) kết hợp với bit nhồi Dựa vào kỹ thuật mã hóa lớp vật lý 4.4.1 Giao thức HDLC  Giao thức HDLC dùng cho liệu thông báo điều khiển thực theo khuôn dạng khung chuẩn Có loại khung dùng HDLC  I (Information) khung thông tin : Mang thông tin thật số liệu Các khung I dùng để mang thông tin ACK liên quan đến luồng khung I hướng ngược lại liên kết hoạt động ABM ARM  S (Supervisor) khung giám sát: Được dùng để điều khiển luồng điều khiển lỗi chứa số thứ tự gửi nhận, có hiệu lực điều hành nối  N (Unnumbered) khung không đánh số: Được dùng cho chức thiết lập liên kết xóa kết nối 4.4.1 Giao thức HDLC  Cấu tạo loại khung HDLC thông qua trường điều khiển – Control  a Khung thông tin – Information  b Khung giám sát – Supervisor  c Khung không đánh số - UnNumbered 4.4.1 Giao thức HDLC  Bit P/F thay cho Poll/ Final  P: máy tính bên yêu cầu gửi liệu, tất frame gửi có giá trị P  F: Frame cuối đánh F, không gửi  Các frame giám sát phân biệt trường type  Type =  acknowledgement frame (Receive Ready): đợi frame  Type =  negative acknowledgement frame (Reject): truyền lỗi, cần truyền lại từ frame trường Next  Type =  Receive Not Ready: Báo ngưng gửi gói tin lỗi tạm thời bên thu  Type =  Selective Reject: yêu cầu gửi lại frame xác định 4.4.1 Giao thức HDLC  Hoạt động HDLC: Trao đổi I-Frame, S-Frame U-Frame bên  giai đoạn  Khởi tạo  Trao đổi liệu  Ngắt kết nối 4.4.1 Giao thức HDLC  Giai đoạn 1: Khởi tạo  Gửi U-frame khởi tạo chế độ      SNRM / SNRME SARM / SARME SABM / SABME Chế độ truyền số bit đánh số frame Nếu đồng ý kết nối gửi lại U-frame UA (unnumbered acknowledged)  Nếu không đồng ý kết nối gửi lại U-frame DM (disconnected mode) 4.4.1 Giao thức HDLC  Trao đổi liệu: Sau kết nối, Cả hai bên gửi I-frame (chỉ số 0)  Các S-frame dùng để điều khiển luồng DL điều khiển lỗi  RR : ACK  RNR : bên nhận bận, sau phải phát RR để tiếp tục nhận liệu  REJ: NACK – R (phát lại từ gói N)  SREJ: NACK – S (phát lại có chọn lọc)  Ngắt kết nối:  Một hai bên ngắt kết nối cách gửi U-frame DISC (disconnect)  Bên phải chấp nhận ngắt kết nối, gửi lạiU-frame UA(unnumbered acknowledgment)  Các khung độ bị (việc phục hồi phải lớp trên) 4.4.1 Giao thức HDLC  Sơ đồ hoạt động HDLC Phát SABM Ngắt Nhận UA Đợi UA Đợi UA Nhận UA Phát DISC Nối Trao đổi số liệu 4.4.1 Giao thức HDLC  Ví dụ trình hoạt động 4.4.1 Giao thức HDLC b Hoạt động giao thức  Cơ chế vận hành HDLC xoay quanh hai chức quản lý liên kết truyền liệu (bao gồm điều khiển luồng điều khiển lỗi):  Quản lý liên kết: Trước truyền thông tin hai trạm kết nối liên kết điểm điểm (point to point), kết nối logic thiết lập hai phận truyền thông tin 4.4.1 Giao thức HDLC  Truyền liệu  Hai vấn đề quan trọng giai đọan truyền liệu kiểm soát lỗi điều khiển luồng Kiểm soát lỗi HDLC sử dụng thủ tục phát lại từ khung thứ N (go back N) phát lại có chọn lọc (selective repeat), điều khiển luồng dựa chế cửa sổ trượt 4.4.2 Giao thức PPP  Giao thức PPP cung cấp phương thức để truyền gói liệu đa giao thức đường liên kết điểm-nối-điểm, hỗ trợ giao thức sau :  Giao thức điều khiển lớp liên kết DLLP (Data link Layer Protocol)  Giao thức điều khiển liên kếtLCP (Link Control Protocol): giao thức điều khiển liên kết, điều khiển cởi gói thông suốt tin  Giao thức điều khiển mạng NCP (Network Control Protocol): cung cấp thông tin cấu hình điều khiển lớp mạng việc gán quản lý địa IP, nén hay không nén phần header TCP/IP gói liệu IP 4.4.2 Giao thức PPP  Ngoài ra, PPP có ưu điểm sau:  Dịch vụ thiết lập kết nối động để giảm chi phí truyền liệu thời gian tạm ngưng  Hỗ trợ đường kết nối tốc độ cao  Giao thức PPP hoạt động chế độ truyền chiều đồng thời tích hợp phần mềm mạng hỗ trợ cho phần lớn trạm làm việc, định tuyến (router), cầu nối liệu (bridge) 4.4.2 Giao thức PPP     Flag: 01111110, xác định giới hạn khung Address: Trường địa (loại địa quảng bá) Control: Trường điều khiển Protocol: Trường giao thức, thường có kích thước byte dùng để xác định kiểu gói liệu trường thông tin Các giá trị trường thể bảng 4-1  FCS: dùng để kiểm tra lỗi khung, sử dụng phương pháp kiểm tra độ dư vòng CRC 4.4.2 Giao thức PPP Protocol 0021 C021 8021 Kiểu Ý nghĩa IP data Gói IP Datagram LCP data Gói giao thức điều khiển NCP data liên kết (LCP) Gói giao thức điều khiển mạng (NCP) 4.4.2.2 Phương thức hoạt động  Để thiết lập kết nối dạng điểm-nối-điểm, trạm liên kết PPP phải gửi gói LCP để thiết lập cấu hình kiểm tra tầng datalink Sau đó, trạm gửi yêu cầu cụ thể Tiếp theo, trạm gửi gói NCP cho phép chọn lựa cấu hình giao thức lớp mạng (IP, IPX, Appletalk) Khi giao thức lớp mạng xác định, ứng dụng thực người dùng giao thức PPP bắt đầu trao đổi dạng gói liệu lớp mạng Kết nối trì LCP, NCP gửi gói yêu cầu kết thúc kết nối [...]... dư  Kết quả chuỗi bit được truyền đi sẽ là chuỗi gốc ghép với checksum tính được ở trên  1101011011 và đa thức sinh G(x) = x4 + x +1, ta tính toán được giá trị checksum và chuỗi bit truyền đi như sau 4. 2.2 Phương pháp kiểm dư vòng (CRC- Cyclic Redundancy Check)     Dữ liệu gửi 1101011011 Đa thức sinh 10011  bậc 4 cần chèn 4 bit 0 vào dữ liệu Chuỗi sau khi được chèn: 11010110110000 Lấy phép chia... phản hồi tức thì, máy thu đợi nhận một gói tin từ lớp mạng của nó, đính kèm trường ACK vào gói tin đó trong tiêu đề khung để gửi cho máy phát Kết quả là phúc đáp được gửi đi mà không cần tốn băng thông đường truyền  Tiết kiệm băng thông nhiều hơn so với sử dụng một khung phúc đáp riêng rẽ  Vấn đề đặt ra là máy thu phải đợi bao lâu trước khi nó gửi phúc đáp cho máy phát?  Nếu quá lâu máy phát sẽ tự... dựa vào cờ hiệu 4. 1.3 Kiểm soát lỗi  Mục đích: tất cả các khung dữ liệu đã truyền đến được lớp mạng của đầu thu dữ liệu theo đúng trật tự  Phương pháp: Sử dụng các thông điệp từ đầu thu để báo cho đầu phát thông điệp đã được gửi thành công hay chưa  Thông báo Possitive Acknowledgement – ACK: Thông điệp gửi thành công  Thông báo Negative Acknowledgement – NAK: Thông điệp gửi không thành công  Vấn... hình cửa sổ trượt với kích thước cửa sổ bằng 1 4. 3 Điểu khiển luồng bằng cửa sổ trượt Ban đầu Sau khi Sau khi gói thứ nhận gói nhất được thứ nhất gửi Sau khi phúc đáp thứ nhất trở lại 4. 3 Điểu khiển luồng bằng cửa sổ trượt  Trao đổi bản tin với cửa sổ 1 bit như sau:  Máy A ở tầng 2 nhận gói dữ liệu từ tầng 3, tạo bản tin gửi đi Khi bản tin này đến tầng 2 máy B, nó sẽ tự kiểm tra xem có bị lặp lại không... phúc đáp cho máy phát?  Nếu quá lâu máy phát sẽ tự động gửi lại gói tin ban đầu  Giải quyết: sử dụng bộ định thời để xác định thời điểm trễ hạn bắt buộc phải phúc đáp, nếu máy thu không có gói tin muốn truyền dữ liệu cho máy phát 4. 3 Điểu khiển luồng bằng cửa sổ trượt  Kỹ thuật cửa sổ trượt: là một chuỗi các khung dữ liệu liền kề nhau được phát đi mà chưa có phúc đáp  Khi nhận xong các khung dữ liệu... chúng phải được lưu vào trong bộ nhớ của đầu phát để khi cần có thể truyền lặp lại 4. 3 Điểu khiển luồng bằng cửa sổ trượt 4. 3 Điểu khiển luồng bằng cửa sổ trượt  Như vậy, nếu kích thước lớn nhất của cửa sổ là n thì nó phải có ít nhất n vùng đệm để lưu n khung chưa có phúc đáp  Còn ở bên thu, với kích thước cửa sổ là hữu hạn nên khi số lượng khung đến vượt quá giá trị của cửa sổ thì cách đơn giản nhất... hiệu là 01111110  Nếu đầu phát có dữ liệu 111111  1111101  Đầu thu nhận được dữ liệu 1111101  111111 4. 1.2 Tạo khung dữ liệu  Phương pháp thứ tư, phương tách khung dựa vào kỹ thuật mã hóa của lớp vật lý chỉ được áp dụng đối với các mạng sử dụng thêm các bit khi mã hóa dữ liệu  Ví dụ, một số mạng LAN mã hóa 1 bit dữ liệu bằng 2 bit vật lý, thông thường bit 1 được đại diện bằng cặp trạng thái (cặp... bit kiểm tra và lấy dữ liệu cuối 4. 2.2 Phương pháp kiểm dư vòng (CRC- Cyclic Redundancy Check)  Đặc điểm:  Đây là một phương pháp dùng để dò lỗi, không có tác dụng sửa lỗi,  thường được sử dụng phổ biến khi môi trường truyền dẫn có chất lượng cao, ít lỗi như cáp đồng, cáp quang  Phương pháp này khai thác đặc trưng của các số nhị phân khi dùng phép toán modulo-2 để tính toán ra giá trị checksum Giả... các số nhị phân khi dùng phép toán modulo-2 để tính toán ra giá trị checksum Giả sử M(x) là một số m bit cần truyền, G(x) là đa thức sinh có bậc r (phần tử chia) 4. 2.2 Phương pháp kiểm dư vòng (CRC- Cyclic Redundancy Check)  Các bước tiến hành  Bước 1: Thêm r bit 0 vào cuối chuỗi bit cần truyền Xâu ghép có (m+r) bit, tương ứng với đa thức xr M(x)  Bước 2: Chia modulo-2 chuỗi bit tương ứng với xr.. .4. 1.2 Tạo khung dữ liệu  Phương pháp đếm số ký tự sử dụng một trường trong phần mào đầu (header) để xác định số ký tự trong một khung Khi lớp liên kết dữ liệu ở đầu nhận xác định được thông tin này thì nó sẽ biết được có bao nhiêu ký tự trong một khung và vị trí cuối cùng của khung  Nhược điểm: giá trị của trường đếm số ký tự có thể sai lệch do lỗi đường truyền 4. 1.2 Tạo khung dữ ... thiết Các mạng máy tính sử dụng phương pháp kiểm soát lỗi điều khiển luồng khảo sát đánh giá trên, giúp cho việc truyền tin ngày nhanh đáng tin cậy 4. 4 Các giao thức liên kết liệu  4. 4.1 Giao... cho khung có lỗi ta sử dụng cờ NoNak 4. 3 .4 Đánh giá hiệu ARQ phát lại có chọn lọc ARQ phát lại gói N  Tóm lại, việc xảy lỗi trình truyền liệu mạng máy tính điều tránh khỏi, làm giảm tốc độ... Nếu lâu máy phát tự động gửi lại gói tin ban đầu  Giải quyết: sử dụng định thời để xác định thời điểm trễ hạn bắt buộc phải phúc đáp, máy thu gói tin muốn truyền liệu cho máy phát 4. 3 Điểu