Bài giảng mạng máy tính lớp liên kết dữ liệu

Chương 10 LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU TS Nguyễn Hồng Sơn Bộ môn Mạng máy tính & TSL PTITHCM NỘI DUNG Sơ lược lớp liên kết liệu Điều khiển truy nhập ñường truyền Mạng cục Ethernet ARP RARP Các thiết bị nối mạng LAN Khái niệm bandwidth domain broadcast domain STP TỔNG QUAN VỀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU Truyền liệu hai nút nối trực tiếp Các hoạt ñộng lớp (1/3) Các hoạt ñộng lớp (2/3) Framing: Bên máy truyền: encapsulation Bên máy nhận: decapsulation Addressing: Đánh ñịa theo lược ñồ, xác ñịnh ñịa nguồn ñịa ñích Các hoạt ñộng lớp (3/3) Điều khiển truy nhập ñường truyền Nếu mạng ña truy nhập, cần có chế ñiều khiển việc truy nhập ñường truyền Kiểm soát lỗi: Phát sửa lỗi Các phương pháp parity bit, checksum, RC check ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP ĐƯỜNG TRUYỀN Các dạng liên kết Point-to-point: ADSL, Leased line Broadcast: LAN truyền thống dạng bus hay sao, WLAN, HFC(hybrid fiber coaxial) Các môi trường quảng bá cần ñiều khiển truy nhập ñể tránh xung ñột Phân loại chế ñiều khiển ña truy nhập Phân kênh: Phân chia tài nguyên ñường truyền thành nhiều phần nhỏ (Thời gian-TDMA, Tần số-FDMA, Mã-CDMA) Gán phần nhỏ cho nút Ngẫu nhiên Cho phép truy nhập cách ngẫu nhiên, chấp nhận xảy xung ñột, có chế phát tránh xung ñột Ví dụ Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, CSMA/CA Lấy lượt: Dùng thẻ ñiều khiển (token) Ví dụ Token Ring, Token Bus Các phương pháp phân kênh 10 So sánh Switch Router Lưu chuyển tiếp routers: tầng mạng switches: tầng liên kết liệu Router quản lý bảng chọn ñường, giải thuật chọn ñường, chuyển tiếp gói tin switches quản lý bảng chuyển tiếp, tự học, lọc frame Host Switch Router Host 43 Khái niệm bandwidth domain broadcast domain Router Bandwidth domain: Phạm vi mạng mà máy trạm ñó tranh chấp ñường truyền cần phải ñiều khiển truy cập, ñôi gọi collision domain hub tạo nên bandwidth domain Broadcast domain Phạm vi mạng cho phép frame quảng bá (lớp 2) phát tán switch tạo nên LAN vật lý broadcast domain Switch Switch Hub Hub Broadcast Domain Hub Hub Collision Domain 44 Phân chia domain Switch hoạt ñộng lớp phân chia bandwidth domain thành bandwidth domain tách biệt, không chia broadcast domain Router swicth lớp thực phân chia broadcast domain thành broadcast domain tách biệt 45 Switch: Cơ chế tự học Switch tự nhận biết ñ/c MAC máy nối vào cách quan sát lưu lượng Bảng chuyển tiếp Source: A Dest: A’ A A A’ C’ B MAC addr interface TTL A 60 C B’ A’ 46 Switch: Cơ chế chuyển tiếp Khi nhận ñược frame Tìm ñ/c cổng vào Tìm ñịa cổng dùng bảng chuyển tiếp if tìm thấy cổng then { if cổng == cổng vào then hủy bỏ frame else chuyển tiếp frame ñến cổng theo bảng } else quảng bá frame 47 Ví dụ Source: A Dest: A’ A A A’ Dò bảng không tìm thấy cổng ra: Quảng bá Đã biết ñ/c A: C’ B A6A’ Chuyển trực tiếp 60 60 Bảng chuyển tiếp (Ban ñầu rỗng) B’ C A’ A MAC addr interface TTL A A’ A’ 48 Nối mạng cục dùng switch Các switch ñược nối với S4 S1 S3 S2 A B C F D E I G H Cũng dùng chế tự học 49 Trở ngại chế tự học có vòng topo mạng Điều xảy A truyền frame cho B? giả sử ban ñầu bảng ñều trống port port B3 port A X B1 port port B Y B2 port C Z 50 Trở ngại chế tự học có vòng topo mạng B1 truyền frame A port port B1 học A port B3 truyền frame port B2 truyền frame port Frame ñược nhân lên switch nhận ñược số port port B3 port port port A X B1 port port B Y B2 port C Z 51 Giải pháp Cần tạo topo vòng gọi active topology Quyết ñịnh port bị khóa port mở Tiến hành tự ñộng (plug and play) Cập nhật có thay ñổi Thực giao thức STP (spanning tree protocol), có phiên bản: Traditional Spanning Tree (802.1d) Rapid Spanning Tree hay RSTP (802.1w) Multiple Spanning Tree hay MSTP (802.1s) 52 Giao thức STP (1/2) Tạo topo hình Có nhiều cách xây dựng ñồ thị áp dụng: Minimum Spanning Tree (giải thuật Prim hay Kruskal) STP dùng tập ñường ñi ngắn theo vector Mỗi bridge/switch có nhãn, dựa vào MAC address + configurable offset Thiết bị có nhãn nhỏ ñược chọn làm gốc “root” Mõi LAN bridge/switch có cost, Port Type 100BASE-TX / 100BASE-FX (VLT) Duplex 10BASE-T Half Cost Full Half Full 700 STP tính toán ñường ñi ngắn từ root 12 53 53 Giao thức STP (2/2) STP gán vai trò cho tất port Root hay ñược mở (designated port), port trạng thái active Bị khóa (Blocked) xem Root port Mỗi thiết bị có := port có ñường ñi ngắn ñến root trường hợp có chi phí chọn port có id nhỏ Designated port Mỗi LAN cần chọn designated bridge/switch ñể chuyển tiếp tải vào ra, thiết bị có ñường ñi ngắn tới root Trên designated bridge cần xác ñịnh designated port cho liên kết Designated port port designated bridge có chi phí ñường ñi ñược tích lũy ñến root nhỏ port lại ñều bị blocking 54 54 Ví dụ 32678.0000000000AA Designated Port Designated Port Switch A Cost=19 Cost=19 Switch B Cost=192 32678.0000000000BB Switch C 32678.0000000000CC Designated Port 55 X cost = 1 B81 B41 2X cost = T X1 B84 Z B90 cost = X Y cost = root port B99 B92 designated port X blocking port cost = cost = Forwarding Tables: B41 1X 2YZ 3T B81 1XYZT B84 1XYZT B90 2XZT 3Y B92 1XZT 2Y B99 1XZT 2Y 56 56 Cập nhật Trạng thái port: Disabled: shutdown Blocking Listening Learning Forwarding Spanning Tree ñược tính nếu: thêm switch switch hỏng liên kết hỏng Có vài port chuyển từ blocking sang forwarding ngược lại 57 [...]... studio Chi hô trợ truyên full-duplex qua cap quang Nêu dung sợi ñơn mode cự ly co thê ñên 40km 23 Mạng hình sao Trước ñây mạng bus là phổ biến, các nút mạng cùng chia sẻ một ñường trục Mạng hình sao chiếm ưu thế Dùng thiết bị trung tâm hub hay switch có nhiều cổng Switch tạo liên kết ñộc lập cho 2 nút mạng bất kỳ, do ñó không có xung ñột 24 Định dạng Ethernet Frame Preamble: ñánh dấu ñầu frame (8byte... Address: ñịa chỉ vật lý của nút nguồn, 6 byte Type (2 byte) chỉ giao thức lớp trên Data chứa gói tin lớp trên, qui ñịnh MTU Tại CRC: mã kiểm soát lỗi sao? minimum frame size = 64 byte, maximum frame size = 1518 byte Preamble Dest Address Source Type Address Data CRC 25 Địa chỉ MAC Địa chỉ MAC còn gọi là ñịa chỉ vật lý, thuộc lớp 2 Lược ñồ ñịa chỉ phẳng, 48 bit, gồm 24 bit ñầu là OUI (Organizational... cũng gồm OUI và một số riêng, nhưng trong trường hợp IPv4 thì OUI luôn là 0x01005E (OUI gán cho IETF) và số riêng là danh ñịnh của nhóm ñược suy ra từ ñịa chỉ multicast lớp 3 Các ñịa chỉ multicast lớp 3 ñược ánh xạ sang các ñịa chỉ lớp 2 khi các ñịa chỉ IP multicast ñược dùng 27 ARP và RARP Vai trò của ARP ? 28 Vị trí của ARP và RARP trong mô hình TCP/IP ARP RARP Network Access layer ARP và RARP là... khi tải nhỏ Khi tải lớn xung ñột sẽ gia tăng Phương pháp lấy lượt sẽ dung hòa cả hai phương pháp trên 16 Token Ring -Mạng vòng dùng thẻ ñiều khiển Thẻ luân chuyển qua từng nút Nút nào giữ thẻ sẽ ñược phép truyền Truyền xong phải chuyển thẻ Hạn chế: Mất thời gian chuyển thẻ Mất thẻ 17 Mạng cục bộ LAN 18 Cac tuy chon cua Ethernet hay IEEE 802.3 Half- and full-duplex Ethernet 10-Mbps Ethernet 100-Mbps... Collision Detection: ña truy nhập cảm nhận sóng mang với phát hiện xung ñột Ví dụ một cuộc họp Một người muốn nói, khi nào nói? Trong khi nói cũng có thể nghe ñược người khác nói chen vào 11 CSMA/CD Các máy lắng nghe trước khi truyền: Nếu kênh trống thì truy nhập ñể truyền Nếu kênh bận thì chờ Nguyên nhân có xung ñột: ñộ trễ 12 Xung ñột trong CSMA Giả sử kênh truyền có 4 nút Tín hiệu ñiện từ lan truyền ... lược lớp liên kết liệu Điều khiển truy nhập ñường truyền Mạng cục Ethernet ARP RARP Các thiết bị nối mạng LAN Khái niệm bandwidth domain broadcast domain STP TỔNG QUAN VỀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU... lai Không có dịch vụ lớp liên kết liệu Bridge switch thiết bị làm việc ñến lớp Thông minh hub Có thể lưu chuyển tiếp liệu (Ethernet frame) 40 Switch Cho phép nhiều cặp liên kết hoạt ñộng E.g A-to-A’... 40km 23 Mạng hình Trước ñây mạng bus phổ biến, nút mạng chia sẻ ñường trục Mạng hình chiếm ưu Dùng thiết bị trung tâm hub hay switch có nhiều cổng Switch tạo liên kết ñộc lập cho nút mạng bất