Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Mạng máy tính nâng cao - Chapter 5: Link layer and LANs cung cấp cho người học các kiến thức: Introduction and services, error detection and correction, error detection and correction, link layer addressing, link layer switches,.... Mời các bạn cùng tham khảo.
Chapter Link Layer and LANs A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers) They’re in PowerPoint form so you can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs They obviously represent a lot of work on our part In return for use, we only ask the following: If you use these slides (e.g., in a class) in substantially unaltered form, that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!) If you post any slides in substantially unaltered form on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material Computer Networking: A Top Down Approach 5th edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, April 2009 Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2009 J.F Kurose and K.W Ross, All Rights Reserved CuuDuongThanCong.com 5: DataLink Layer https://fb.com/tailieudientucntt 5-1 Chapter 5: The Data Link Layer Our goals: understand principles behind data link layer services: • • • • error detection, correction sharing a broadcast channel: multiple access link layer addressing reliable data transfer, flow control: done! instantiation and implementation of various link layer technologies 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-2 Link Layer 5.1 Introduction and services 5.2 Error detection and correction 5.3Multiple access protocols 5.4 Link-layer Addressing 5.5 Ethernet 5.6 Link-layer switches 5.7 PPP 5.8 Link virtualization: MPLS 5.9 A day in the life of a web request 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-3 Link Layer: Introduction Vài thuật ngữ: hosts, routers gọi chung nút [nodes] Kênh truyền thông kết nối nút kề theo đường truyền gọi liên-kết [links] • • • Liên-kết hữu tuyến [wired links] Liên-kết vô tuyến [wireless links] LANs Gói tin tầng gọi khung [frame], chứa datagram Tầng data-link chịu trách nhiệm chuyển giao datagram từ nút đến nút kế dọc theo liên-kết 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-4 Link layer: context Các datagram chuyển giao theo giaothức-tầng-2 khác qua liên-kết khác • e.g., Ethernet on first link, frame relay on intermediate links, 802.11 on last link Mỗi giao-thức-tầng-2 cung cấp dịch vụ khác • Chẳng hạn, có/khơng cung cấp dịch vụ truyền liệu đáng tin cậy qua liênkết transportation analogy trip from Princeton to Lausanne • limo: Princeton to JFK • plane: JFK to Geneva • train: Geneva to Lausanne tourist = datagram transport segment = communication link transportation mode = link layer protocol travel agent = routing algorithm 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-5 Link Layer Services Đóng gói, truy cập kênh truyền: • • • Đóng gói datagram vào frame, bổ sung header, trailer Truy cập kênh truyền môi trường truyền dẫn dùng chung Địa MAC sử dụng frame header để xác định nguồn gửi, đích nhận o Địa MAC khác với địa IP Chuyển giao đáng tin cậy nút kề • • • Đã đề cập chương (giao thức rdt) Hiếm sử dụng đường truyền lỗi bit (cáp quang, cáp xoắn đôi) Đường vô tuyến: mức độ lỗi cao o Q: why both link-level and end-end reliability? 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-6 Link Layer Services (more) flow control: • Điều tiết tốc độ nút gửi/nhận kề Phát lỗi [error detection]: • • Lỗi phát sinh suy yếu tín hiệu, nhiễu tín hiệu Khi kên nhận phát có lỗi o Báo cho bên gửi truyền lại vứt bỏ frame Tự sửa lỗi [error correction]: • Bên nhận nhận lỗi tự sửa lỗi mà không cần yêu cầu truyền lại half-duplex and full-duplex • Với haft duplex, nút đầu liên-kết truyền cho nhau, lúc 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-7 Where is the link layer implemented? Tên mạng: tầng link triển khai tất nút Trên máy tính: tầng link triển khai cạc mạng (network interface card, NIC) • • Ethernet card, PCMCI card, 802.11 card Cạc mạng gắn vào hệ thống bus máy tính (VD PCI) dạng built-in Chức tầng link cài đặt phần cứng, phần mềm firmware host schematic application transport network link cpu memory host bus (e.g., PCI) controller link physical physical transmission network adapter card 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-8 Adaptors Communicating datagram datagram controller controller receiving host sending host datagram frame Bên gửi: • • Bao bọc datagram frame Bổ sung bit kiểm lỗi, rdt, flow control, … Bên nhận • • Xử lý lỗi, rdt, flow control Trích datagram đẩy lên tầng 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-9 Link Layer 5.1 Introduction and services 5.2 Error detection and correction 5.3Multiple access protocols 5.4 Link-layer Addressing 5.5 Ethernet 5.6 Link-layer switches 5.7 PPP 5.8 Link virtualization: MPLS 5.9 A day in the life of a web request 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-10 Byte Stuffing Yêu cầu “data transparency” : vùng liệu phải cho phép chứa liệu giống flag, tức • Q: Khi nhận , liệu hay flag? Bên gửi: thêm vào byte đặc biệt trước byte liệu dạng , , sau gửi Bên nhận: • Nếu nhận , sau , vứt bỏ • Nếu nhận byte , vứt bỏ byte 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-80 Byte Stuffing Dữ liệu giống flag Gắn thêm byte 01111101 vào phía trước 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-81 PPP Data Control Protocol Trước trao đổi liệu tầng mạng, bên gửi/nhận tầng link phải: Cấu hình liên-kết PPP (chiều dài tối đa frame, authentication) Học/thiết lập cấu hình thơng tin tầng mạng • Với IP: sử dụng thơng điệp giao thức IPCP (IP Control Protocol) để cấu hình /học địa IP 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-82 Link Layer 5.1 Introduction and services 5.2 Error detection and correction 5.3Multiple access protocols 5.4 Link-Layer Addressing 5.5 Ethernet 5.6 Link-layer switches 5.7 PPP 5.8 Link virtualization: MPLS 5.9 A day in the life of a web request 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-83 Synthesis: a day in the life of a web request Đã khảo sát đủ tầng chồng giao thức Internet • application, transport, network, link Kết hợp tầng • • Mục tiêu: nhận biết, ôn lại, hiểu giao thức (ở tất tầng) qua kịch đơn giản: mở trang web Kịch bản: sinh viên gắng máy laptop vào mạng trường, mở trang web www.google.com 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-84 A day in the life: scenario DNS server browser Comcast network 68.80.0.0/13 school network 68.80.2.0/24 web page web server 64.233.169.105 Google’s network 64.233.160.0/19 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-85 A day in the life… connecting to the Internet DHCP UDP IP Eth Phy DHCP DHCP DHCP DHCP Máy tính kết nối vào mạng, cần có đ/chỉ IP nó, đ/chỉ IP router đầu chặng, DNS server: sử dụng DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP UDP IP Eth Phy DHCP request đóng gói UDP datagram, đóng gói tiếp 802.1 Ethernet frame router (runs DHCP) Ethernet frame gửi broadcast (đích FFFFFFFFFFFF) LAN Frame router có DHCP Server nhận Tại đây, frame tách lấy phần IP datagram, UDP segment, DHCP request 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-86 A day in the life… connecting to the Internet DHCP UDP IP Eth Phy DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP UDP IP Eth Phy DHCP Server hình thành DHCP ACK, chứa Đ/chỉ IP client, router đầu chặng, tên & Đ/chỉ IP DNS Server router (runs DHCP) DHCP ACK đóng gói frame, frame chuyển LAN đến client Quá trình tách chuyển lên tầng PDU diễn client DHCP client nhận DHCP ACK reply Client cấp địa IP, biết tên địa DNS server Địa IP router đầu chặng 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-87 A day in the life… ARP (before DNS, before HTTP) DNS DNS DNS ARP query DNS UDP IP ARP Eth Phy ARP ARP reply Eth Phy Trước gửi HTTP request, laptop cần biết địa IP www.google.com: sử dụng DNS Một DNS query tạo ra, đóng gói IP, đóng gói tiếp Ethernet frame Để gửi frame đến router, cần biết địa MAC router (ở phía máy laptop) Sử dụng ARP ARP query gửi broadcast LAN router nhận Router trả lời ARP reply, chứa đựng địa MAC router Client biết địa MAC router đầu chặng, gửi frame chứa DNS query 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-88 A day in the life… using DNS DNS DNS DNS DNS DNS DNS DNS UDP IP Eth Phy DNS DNS DNS UDP IP Eth Phy DNS server DNS Comcast network 68.80.0.0/13 IP datagram chứa đựng DNS query chuyển từ client qua switch để đến router đầu chặng IP Datagram chuyển từ mạng SV kết nối, vào mạng Comcast, định tuyến tới DNS Server thông giao thức định tuyến RIP, OSPF, ISIS và/hoặc BGP IP Datagram trích/chuyển đến DNS server DNS server trả lời địa IP www.google.com cho client 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-89 A day in the life… TCP connection carrying HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy SYNACK SYN SYNACK SYN SYNACK SYN SYNACK SYN SYNACK SYN SYNACK SYN TCP IP Eth Phy web server 64.233.169.105 CuuDuongThanCong.com Để gửi HTTP request , trước tiên client phải mở TCP socket đến Web server TCP SYN Segment chuyển đến Web server (bước trình bắt tay bước) web server phản hồi bằngTCP SYNACK (bước cua3 trình bắt tay bước ) Kết nối TCP connection thiết lập! 5: DataLink Layer 5-90 https://fb.com/tailieudientucntt A day in the life… HTTP request/reply HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP web page finally (!!!) displayed HTTP request gửi vào TCP Socket HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy web server 64.233.169.105 Một IP datagram chứa HTTP request chuyển đến www.google.com web server phản hồi HTTP reply IP datgram chứa HTTP reply hướng ngược client 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-91 Chapter 5: Summary Các nguyên tắc bên dịch vụ tầng link • • • Phát lỗi, sửa lỗi Dùng chung kênh truyền quảng bá: đa truy cập Đánh địa tầng liên-kết Sự thuyết minh cài đặt nhiều công nghệ khác tầng link • Ethernet • LANS dùng Switch, VLANs • PPP • Mạng ảo hóa tầng link: MPLS Tổng hợp: Một ví dụ xuyên suốt truy cập Web 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-92 Chapter 5: let’s take a breath Hoàn tất lượt khảo sát chồng giao thức Internet (ngoại trừ tầng Vật lý) Hiểu biết chắn nguyên lý mạng, thực tế … Có thể dừng đây… Tuy nhiên, cịn nhiều chủ đề lý thú! • • • • wireless multimedia security network management 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-93 HẾT 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5-94 ... 88-B 2-2 F -5 4 -1 A-0F 7 4-2 9-9 C-E8-FF -5 5 A E6-E 9-0 0-1 7-BB-4B 1A-23-F9-CD-0 6-9 B 222.222.222.221 111.111.111.111 222.222.222.220 111.111.111.110 111.111.111.112 R 222.222.222.222 B 49-BD-D2-C7 -5 6 -2 A... frame đến B 88-B 2-2 F -5 4 -1 A-0F 7 4-2 9-9 C-E8-FF -5 5 A E6-E 9-0 0-1 7-BB-4B 222.222.222.221 1A-23-F9-CD-0 6-9 B 111.111.111.111 222.222.222.220 111.111.111.110 111.111.111.112 CC-49-DE-D0-AB-7D CuuDuongThanCong.com... 7 1- 6 5- F 7-2 B-08 -5 3 Địa Broadcast = FF-FF-FF-FF-FF-FF = cạc mạng 58 -2 3-D7-FA-20-B0 0C-C 4-1 1-6 F-E 3-9 8 5: DataLink Layer CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5- 40 LAN Address (more) Việc