Bài giảng Mạng máy tính: Chương 5 - Nguyễn Duy

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu cung cấp cho người học các kiến thức: Các dịch vụ tầng liên kết dữ liệu, tầng Liên kết dữ liệu và mạng LAN, các giao thức đa truy cập,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chapter Tầng Liên kết liệu (Data Link layer) 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 see the animations; and 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) that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!)  If you post any slides 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 Thanks and enjoy! JFK/KWR Computer Networking: A Top Down Approach 6th edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley March 2012 All material copyright 1996-2012 J.F Kurose and K.W Ross, All Rights Reserved Tầng Link 5-1 Các dịch vụ tầng Liên kết liệu (tt)  Điều khiển luồng (flow control):  Điều khiển tốc độ truyền node gửi nhận liền kề  Phát lỗi (error detection):  Lỗi gây suy giảm tín hiệu, nhiễu  Bên nhận phát xuất lỗi: • Thơng báo bên gửi truyền lại bỏ frame  Sửa lỗi (error correction):  Bên nhận xác định sửa bit lỗi mà không cần phải truyền lại  half-duplex full-duplex  Các node đầu cuối kết nối truyền nhận, với half duplex thao tác không thực đồng thời Tầng Link 5-2 Tầng Liên kết liệu mạng LAN 5.1 Giới thiệu 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát lỗi sửa 5.6 mạng trung tâm lỗi liệu 5.3 giao thức đa 5.7 Hoạt động thường truy cập ngày - truy cập web 5.4 mạng LAN     Định địa chỉ, ARP Ethernet switches VLANS Tầng Link 5-3 Phát lỗi EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy) D = phần liệu bảo vệ trường EDC, chứa trường header • Việc phát lỗi khơng bảo đảm 100%! • giao thức bỏ qua số lỗi • trường EDC lớn việc phát sửa lỗi tốt otherwise Tầng Link 5-4 Kiểm tra chẵn lẻ (Parity checking)  Tại gọi : Even paritycheck EVEN =0 ing ODD = CÓ SỐ CHẴN SỐ = CÓ SỐ LẺ SỐ = Tầng Link 5-5 Kiểm tra chẵn lẻ (Parity checking) bit parity chiều:  Phát sửa lỗi bit đơn Tầng Link 5-6 10010111 01111101|1 10101010 10011110|1 01001000 10110000|1 01101011 01010000|0 10011000 01110001|1 10000110 01110000|0 A Hàng , Cột 15 B Hàng , Cột C Hàng , Cột 16 D Đáp án khác Internet checksum Mục tiêu: phát “các lỗi” (ví dụ, bit bị đảo) packet truyền (chú ý: dùng tầng Vận chuyển) Bên gửi:  Xử lý nội dung segment chuỗi số nguyên 16-bit  checksum: (tổng bù 1) nội dung segment  Bên gửi đặt giá trị checksum vào trường checksum UDP Bên nhận:  Tính tốn checksum segment vừa nhận  Kiểm tra xem giá trị checksum vừa tính có với giá trị trường checksum không:  không – phát lỗi  có – khơng phát lỗi Nhưng cịn có lỗi khác khơng? Tầng Link 5-8 Data Link Layer 5-9 Cyclic redundancy check     Thuật toán phát lỗi tốt Xem đoạn bit liệu, D, số nhị phân Chọn mẫu chiều dài r+1 bit (bộ khởi tạo), G Mục tiêu: chọn r bit CRC, R, cho  chia hết cho G (theo số 2)  Bên nhận biết G, chia cho G Nếu phần dư khác khơng: phát lỗi!  Có thể phát tất lỗi nhỏ r+1 bits  Được sử dụng rộng rãi thực tế (Ethernet, 802.11 WiFi, ATM) Tầng Link 5-10 Ethernet switch    Thiết bị tầng Liên kết liệu: đóng vai trị tích cực  Lưu (store) chuyển tiếp (forward ) frame Ethernet  Xem xét địa MAC frame đến, chọn lựa chuyển tiếp frame tới hay nhiều đường link frame chuyển tiếp vào chặng mạng, dùng CSMA/CD để truy nhập chặng mạng Transparent (trong suốt)  Các host không phát diện switch plug-and-play, tự học  Các switch khơng cần cấu hình Tầng Link 5-69 Switch: nhiều phiên truyền đồng thời     Các host kết nối trực tiếp tới swich Switch lưu tạm (buffer) packet Giao thức Ethernet sử dụng đường kết nối vào, khơng có đụng độ; full duplex  Mỗi đường kết nối miền đụng độ (collision domain) riêng switching: A-tới-A’ B-tới-B’ truyền đồng thời mà khơng có đụng độ xảy A B C’ B’ C A’ switch với interface (1,2,3,4,5,6) Tầng Link 5-70 Bảng switch forwarding Hỏi: làm để switch biết tới A’ thơng qua interface tới B’ thơng interface 5?  Đáp: switch có bảng switch, dịng gồm:  (địa MAC host, interface để tới host đó, time stamp)  Giống bảng định tuyến! A B C’ B’ C A’ Q:những dịng tạo trì bảng switch?  Có giống giao thức định tuyến hay không? switch với interface (1,2,3,4,5,6) Tầng Link 5-71 Switch: tự học  Switch học vị trí host truyền tới thơng qua interface kết nối với host  Khi switch nhận frame, switch “học” vị trí bên gửi: cổng vào incoming LAN segment  Ghi lại cặp thơng tin (bên gửi-vị trí) vào bảng switch Nguồn: A đích: A’ A A A’ B C’ B’ C A’ MAC addr interface TTL A 60 Bảng Switch (ban đầu trống) Tầng Link 5-72 Switch: lọc/chuyển tiếp frame Khi switch nhận frame: Ghi lại cổng kết nối vào, địa MAC host gửi Tạo mục bảng switch địa MAC đích Nếu tìm thấy thơng tin đích đến { đích đến nằm phân đoạn mạng gửi frame đến bỏ frame ngược lại chuyển tiếp frame interface định thông tin bảng switch } ngược lại flood /* chuyển tiếp tất interface ngoại trừ interface nhận frame đó*/ Tầng Link 5-73 Tự học, chuyển tiếp: ví dụ Nguồn: A đích: A’ A  frame có đích đến A’, vị trí A’ khơng biết: B C’ flood  A A’ Đích A có vị trí biết trước: A A’ B’ C gửi chọn lọc đường kết nối A’ A A’ MAC addr interface TTL A A’ 60 60 Bảng switch (ban đầu trống) Tầng Link 5-74 Kết nối switch với (Interconnecting switches)  Các switch kết nối với S4 S1 S3 S2 A B C F D E I G H Hỏi: gửi từ A tới G – làm cách S1 biết đề chuyển tiếp frame tới F thông qua S4 S3? Trả: tự học! (làm việc giống y chang trường hợp có switch!) Tầng Link 5-75 Ví dụ nhiều switch tự học Giả sử C gửi frame tới I, I trả lời cho C S4 S1 S3 S2 A B C F D E  I G H Hỏi: trình bày bảng switch cách gói tin chuyển switch S1, S2, S3, S4 Tầng Link 5-76 VLANs: trình bày Xem xét:   Computer Science Electrical Engineering Computer Engineering Người dùng bên CS di chuyển văn phòng sang EE, muốn kết nối CS switch? Miền broadcast đơn:  Tất lưu lượng broadcast tầng (ARP, DHCP, địa MAC khơng biết vị trí đích đến đâu) phải qua toàn mạng LAN  An ninh/riêng tư, vấn đề hiệu suất Tầng Link 5-77 VLANs Virtual Local Area Network Các switch hỗ trợ khả VLAN cấu hình để định nghĩa nhiều mạng LAN ảo (multiple virtual LANS) hạ tầng vật lý mạng LAN port-based VLAN: port switch nhóm lại (bởi phần mềm quản lý switch) để trở thành swich vật lý nhất… 15 10 16 … … Electrical Engineering (VLAN ports 1-8) Computer Science (VLAN ports 9-15) …hoạt động nhiều switch ảo 15 10 16 … Electrical Engineering (VLAN ports 1-8) … Computer Science (VLAN ports 9-16) Tầng Link 5-78 Port-based VLAN  router Traffic isolation (cô lập traffic): frame đến từ port 1-8 tới port 1-8  Cũng định nghĩa VLAN dưa địa MAC thiết bị đầu cuối, dựa port switch   15 10 16 … … Thay đổi linh động (dynamic membership): Computer Science Electrical Engineering (VLAN ports 9-15) (VLAN ports 1-8) port gán động VLAN Chuyển tiếp VLAN: thực thông qua định tuyến (cũng giống nối switch riêng biệt)  Trên thực tế, nhà cung cấp bán thiết bị switch kết hợp thêm vài tính router Tầng Link 5-79 VLANS nối nhiều switch 15 10 16 … Electrical Engineering (VLAN ports 1-8)  … Computer Science (VLAN ports 9-15) Ports 2,3,5 thuộc EE VLAN Ports 4,6,7,8 thuộc CS VLAN Trunk port: mang frame VLAN định nghĩa nhiều switch vật lý  Các frame chuyển tiếp bên VLAN switch frame 802.1 (phải mang thông tin VLAN ID)  Giao thức 802.1q thêm/gỡ bỏ trường header thêm vào frame chuyển tiếp trunk port Tầng Link 5-80 Định dạng frame VLAN 802.1Q type preamble dest address source address data (payload) CRC 802.1 frame type data (payload) 2-byte Tag Protocol Identifier (value: 81-00) CRC 802.1Q frame Recomputed CRC Tag Control Information (12 bit VLAN ID field ( VLAN Identifier) , bit priority field like IP TOS ( Sử dụng cho kỹ thu bit Canonical Format Indicator (CFI) : bit cho b Tầng Link 5-81 Chương 5: Tổng kết  Các nguyên lý dịch vụ tầng Liên kết liệu:  Phát sửa chữa lỗi  Chia sẻ kênh broadcast: đa truy cập  Định địa tầng Liên kết liệu  Triển khai công nghệ khác tầng Liên kết liệu  Ethernet  Mạng LAN VLAN chuyển mạch Tầng Link 5-82 Chương 5: kết thúc    Tìm hiểu đầy đủ chồng giao thức từ xuống (ngoại trừ PHY) Hiểu nguyên lý hoạt động mạng thực … Có thể dừng … Nhưng có số chủ đề thú vị!     wireless multimedia security network management Tầng Link 5-83 ... bit) Tầng Link 5- 49 Địa MAC ARP Mỗi adapter mạng LAN có địa LAN 1A-2F-BB-7 6-0 9-AD LAN (wired or wireless) 7 1- 6 5- F 7-2 B-08 -5 3 adapter 58 -2 3-D7-FA-20-B0 0C-C 4-1 1-6 F-E 3-9 8 Tầng Link 5- 50 Địa LAN(tt)... kết liệu mạng LAN 5. 1 Giới thiệu 5. 5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5. 2 phát lỗi sửa 5. 6 mạng trung tâm lỗi liệu 5. 3 giao thức đa 5. 7 Hoạt động thường truy cập ngày - truy cập web 5. 4 mạng LAN... khác truyền [t0,t0+1] = p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1) … chọn p tối ưu sau cho n -> ∞ = 1/(2e) = 0.184 Thậm chí tệ slotted Aloha! Tầng Link 5- 29 Data Link Layer 5- 30 CSMA (carrier sense multiple