Bài giảng Mạng máy tính: Chương 5 - TS. Trần Quang Diệu

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 5: Giao thức tầng liên kiết dữ liệu (data link) cung cấp cho người học các kiến thức về: Error detection and correction, multiple access protocols & LAN, link-layer addressing & ARP. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chương Giao thức tầng liên kiết liệu (data link) Quang Dieu Tran, PhD Faculty of Information Technology University of Communication and Transport (Branch in Ho Chi Minh City) Email: dieutq@gmail.com Website: sites.google.com/sites/tranlectures Ch5 Giao thức tầng liên kết liệu 5.1 - Introduction and services 5.2 - Error detection and correction 5.3 - Multiple access protocols & LAN 5.4 - Link-layer addressing & ARP 5.5 - Specific link layer technologies 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Introduction & services 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Data Link Data link: Liên kết liệu; tầng  PDU: frame   packet  “link”  nhiều frame Nhiệm vụ tầng data link truyền các packet (datagram) từ nút tới nút khác 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Data Link & frame M application Ht M transport network Hn Ht M link Hl HnHt M physical  phys link network link physical Hl Hn Ht M frame Link:  router-router;  data link protocol host-host; router-host frame: liệu tầng data link 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Các dịch vụ tầng data link  Đóng frame truy cập đường truyền (framing, link access)  đóng gói tin vào frame  truy nhập đường truyền (đường truyền dùng chung cần có quy tắc truy nhập)  địa vật lý (physical addr) sử dụng  Truyền tin cậy (reliable delivery): rdt  đảm bảo gói tin tầng mạng không bị lỗi  tuỳ thuộc chất lượng đường truyền 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Các dịch vụ tầng data link (cont)  Flow control (điều khiển lưu lượng!!!)  đảm  bảo lưu lượng truyền hợp lý, nút nhận không bị tải Error detection  lỗi phát sinh nhiễu, tín hiệu yếu…  nút nhận phát lỗi, bỏ qua yêu cầu nút gửi gửi lại  Error correction  nút  nhận xác định bit bị lỗi sửa lỗi Half-duplex and Full-duplex  half-duplex: nút truyền nhận đồng thời  full-duplex: nút truyền nhận đồng thời 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Implementation   Link layer thực thi network adapter (NIC – Network Interface Card): NIC = RAM + DSP chips + host bus interface + link interface M application Ht M transport network Hn Ht M link Hl Hn Ht M physical data link protocol phys link network link physical Hl Hn Ht M frame adapter card 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Ch5 Giao thức tầng liên kết liệu 5.1 - Introduction and services 5.2 - Error detection and correction 5.3 - Multiple access protocols & LAN 5.4 - Link-layer addressing & ARP 5.5 - Specific link layer technologies 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu Error detection and correction   D = Data EDC= Error Detection and Correction bits    Bits thêm vào với mục đích kiểm sốt lỗi Số lượng bit cao khả kiểm sốt lỗi tốt Error detection: lúc phát lỗi! 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 10 CSMA collisions  space:  khoảng cách nút    time: thời gian Xung đột xảy khoảng thời gian t1-t0 tín hiệu chưa lan truyền từ B tới D Lãng phí!, cần chế phát xung đột 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 31 CSMA/CD (Collision Detection)  CSMA/CD:  nghe trước truyền  dò xung đột khoảng thời gian ngắn (đủ lớn)  phát xung đột dừng truyền để tránh lãng phí  Phát xung đột:  wired LAN: đo hiệu điện  wireless: ??? 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 32 CSMA/CD: example 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 33 “Taking Turns” MAP  Channel partitioning MAP:  hiệu nhiều nút sử dụng  ngược lại, gây lãng phí có vài nút cần truyền tin  Random Access MAP:  hiệu nút sử dụng: nút tồn quyền sử dụng đường truyền với tốc độ cao  nhiều nút sử dụng: xung đột  Taking turns:  Tìm 08/05/21 kiếm giải pháp tốt cho hai tình Chương Tầng liên kết liệu 34 “Taking Turns” MAP: Polling & Token passing Polling  Có nút điều khiển (master) có nhiệm vụ:     “thơng báo” cho nút khác biết đến lượt truyền phép truyền tối đa số lượng frame nút kết thúc truyền, master thơng báo cho nút khác Không xung đột Vấn đề:   08/05/21 Token passing  Thẻ (token) thông báo đặc biệt mà nút nắm giữ phép sử dụng đường truyền  Thẻ luân chuyển nút  Vấn đề:  thời gian thơng báo: tốc độ trung bình < R master gặp cố mạng ngừng hoạt động!  Một nút gặp cố ảnh hưởng tới tồn mạng nút nhãng việc chuyển thẻ cho nút khác  cần vài thủ tục để khôi phục Chương Tầng liên kết liệu 35 LAN  MAP sử dụng rộng rãi:  satellite, wireless…  LAN (Local Area Network)  LAN:  Mạng nội bộ, có phạm vi hẹp (tồn nhà, trường ĐH…)  Vd: LAN kết nối Internet   chia sẻ đường truyền Các loại LAN:  Ethernet: phổ biến, sử dụng Random Access MAP  FDDI (Fiber Distributed Data Interface): Token-passing … 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 36 Ch5 Giao thức tầng liên kết liệu 5.1 - Introduction and services 5.2 - Error detection and correction 5.3 - Multiple access protocols & LAN 5.4 - Link-layer addressing & ARP 5.5 - Specific link layer technologies 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 37 Link layer address 32-bit IP address:   network-layer address IP đóng gói tin (nguồn, đích) LAN (or MAC or physical) address:   48 bit (6 bytes) MAC address (đối với hầu hết LANs) ghi adapter ROM *MAC: Media Access Control (Link layer = MAC + LLC (Logical Link Control) 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 38 LAN Addresses and ARP Mỗi adapter có địa vật lý nhất, tương tự số CMTND 1A-2F-BB-76-09-AD Broadcast address = FF-FF-FF-FF-FF-FF LAN (wired or wireless) 71-65-F7-2B-08-53 = adapter 58-23-D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 39 MAC address (cont) Địa vật lý phân bổ IEEE  Nhà sản xuất phải đăng ký dải địa với IEEE  Khi di chuyển từ mạng sang mạng khác: địa IP thay đổi địa vật lý không thay đổi  So sánh:   địa vật lý: số CMTND  địa IP: địa hịm thư  Các frame muốn gửi tới đích cần chứa địa vật lý nút đích 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 40 When packet sent from A to B A gửi packet tới B, A sẽ:   A Tra cứu địa mạng B, phát B mạng với A link layer gửi packet tới B thông B qua frame frame source, dest address B’s MAC A’s MAC addr addr 223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.1.3 223.1.3.1 packet source, dest address A’s IP addr B’s IP addr 223.1.3.27 223.1.2.2 E 223.1.3.2 IP payload datagram frame 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 41 ARP: Address Resolution Protocol  ???: Làm để biết địa vật lý B biết IP B?  237.196.7.78 1A-2F-BB-76-09-AD 237.196.7.23 237.196.7.14 Cấu tạo ghi: < IP address; MAC address; TTL>  LAN 71-65-F7-2B-08-53 Mỗi nút mạng (Host, Router) có ARP table ARP Table: cho phép từ IP tra cứu MAC addr 58-23-D7-FA-20-B0 TTL (Time To Live): thời gian tồn ghi tới bị xoá 0C-C4-11-6F-E3-98 237.196.7.88 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 42 Trường hợp chưa biết MAC addr nút  Nếu A muốn biết MAC addr B (khơng có ARP table)  A biết IP B (ipb)  A gửi ARP query packet tới tất nút (broadcast), có chứa IP B (ipb) hỏi xem nút có địa IP ipb  Tất nút nhận kiểm tra xem ipb có trùng với IP khơng, trùng trả lời (nút B) 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu 43 Trường hợp hai nút hai mạng khác   A (111.111.111.111) muốn gửi tin tới B (222.222.222.222) A MAC addr B, gửi ARP pkt hỏi LAN1  khơng có nút trả lời A R 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu B 44         A tạo IP packet với địa IP gửi = A, địa IP nhận = B A dùng ARP để xác định MAC R ứng với interface 111.111.111.110 A tạo frame với dest MAC = MAC R, frame chứa IP datagram từ A đến B A’s data link layer sends frame R’s data link layer receives frame R lấy IP datagram khỏi frame, coi đích đến B R dùng ARP lấy địa MAC B R tạo frame chứa IP datagram A-to-B IP gửi đến B A R 08/05/21 Chương Tầng liên kết liệu B 45 ... LAN 7 1- 6 5- F 7-2 B-08 -5 3 Mỗi nút mạng (Host, Router) có ARP table ARP Table: cho phép từ IP tra cứu MAC addr 58 -2 3-D7-FA-20-B0 TTL (Time To Live): thời gian tồn ghi tới bị xoá 0C-C 4-1 1-6 F-E 3-9 8 237.196.7.88... Broadcast address = FF-FF-FF-FF-FF-FF 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 08/ 05/ 21 Chương Tầng liên kết liệu 39 MAC address (cont) Địa vật lý phân... 08/ 05/ 21 Chương Tầng liên kết liệu 38 LAN Addresses and ARP Mỗi adapter có địa vật lý nhất, tương tự số CMTND 1A-2F-BB-7 6-0 9-AD Broadcast address = FF-FF-FF-FF-FF-FF LAN (wired or wireless) 7 1- 6 5- F 7-2 B-08 -5 3