Chương 5 giúp người học hiểu về Tầng liên kết dữ liệu. Nội dung trình bày cụ thể gồm có: Tổng quát về tầng liên kết dữ liệu, điều khiển truy nhập đường truyền, chuyển tiếp dữ liệu, mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng (WAN),...
CHƯƠNG TẦNG LIÊN KẾT DỮ LIỆU Nội dung Tổng quát tầng liên kết liệu Điều khiển truy nhập đường truyền Chuyển tiếp liệu Mạng cục (LAN) Mạng diện rộng (WAN) 1 TỔNG QUAN Tầng liên kết liệu mơ hình TCP/IP Application Logic Link Control sublayer • Kiểm sốt luồng • Dồn kênh, phân kênh giao thức Transport Network Media Access Control sublayer • Đóng gói liệu • Định địa vật lý • Phát sửa lỗi • Điều khiển truy nhập đường truyền Data-link Physical 802.3 Ethernet 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.11 WiFi … 802.16 WiMax Các chức • Đóng gói: • Đơn vị liệu: khung tin (frame) • Bên gửi: thêm header, trailer cho gói tin nhận từ tầng mạng • Bên nhận: bỏ header trailer, đẩy lên tầng mạng • Địa hóa: sử dụng địa MAC • Điều khiển truy nhập đường truyền: mạng đa truy nhập, cần có giao thức điều khiển đa truy nhập • Kiểm sốt luồng: đảm bảo bên nhận khơng bị q tải • Kiểm sốt lỗi: phát sửa lỗi bit khung tin • Chế độ truyền: simplex, half-duplex, full-duplex Kiểm soát lỗi Data’ N Data Phát lỗi bit Tính EDC H Data EDC H Data’ Y Báo lỗi EDC’ Kênh truyền có lỗi bit EDC: Error Dectection Code • Mã parity • Mã checksum • Mã vòng CRC (được sử dụng chủ yếu giao thức tầng liên kết liệu) Mã phát lỗi Mã vòng CRC (Cyclic Redundancy Check) Phía gửi • • • • • • Chọn đa thức sinh bậc k Biểu diễn đa thức dạng chuỗi bit P Thêm k bit vào frame liệu F Fk Chia Fk cho P, lấy phần dư R Ghép phần dư vào chuỗi liệu FR Phía nhận : lấy FR chia cho P • • • Nếu chia hết truyền Nếu chia có dư, vào số dư (syndrom) để phát sửa lỗi (nếu được) Mã CRC – Ví dụ Frame : 1101011011 Generator : G(x) = x4 + x + P = 10011 Dividend : Fk = 11010110110000 R = Fk mod P = 1110 Send : 11010110111110 Triển khai hệ thống mạng • Điều khiển truyền liệu • • • • application transport network data link physical liên kết vật lý nút mạng Triển khai nút mạng Các thức triển khai cung cấp dịch vụ phụ thuộc vào đường truyền(WiFi, Wimax, 3G, cáp quang, cáp đồng ) Truyền thông tin cậy (cơ chế giống TCP đơn giản hơn) không Đơn vị truyền: frame (khung tin) network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network network data link data link physical network physical data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical Triển khai nút mạng • Tầng liên kết liệu đặt cạc mạng (NICNetwork Interface Card) chip tích hợp • Cùng với tầng vật lý application transport network link cpu memory • NIC kết nối với hệ thống bus • controller link physical host bus (e.g., PCI) physical transmission network adapter card 10 ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP ĐƯỜNG TRUYỀN 11 Điều khiển truy nhập đường truyền • Các dạng liên kết • Điểm-điểm(point-to-point): ADSL, Telephone modem, Leased line… • Điểm-đa điểm (point-to-multipoint): • Mạng LAN có dạng bus, mạng LAN hình dùng hub • Mạng khơng dây • Cần giao thức điều khiển truy nhập để tránh xung đột shared wire (e.g., cabled Ethernet) shared RF (e.g., 802.11 WiFi) shared RF (satellite) humans at a cocktail party (shared air, acoustical) 12 Phân loại giao thức đa truy nhập • Phân hoạch tài nguyên sử dụng kỹ thuật chia kênh: • Chia tài nguyên đường truyền thành nhiều phần nhỏ (Thời gian - TDMA, Tần số - FDMA, Mã - CDMA) • Chia phần nhỏ cho nút mạng • Truy nhập ngẫu nhiên: • Kênh khơng chia, cho phép đồng thời truy nhập, chấp nhận có xung đột • Cần có chế để phát tránh xung đột • e.g Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, CSMA/CA… • Lần lượt: • Theo hình thức quay vịng • Token Ring, Token Bus… 13 2.1 Các phương pháp chia kênh • FDMA: frequency division multiple access • TDMA: time division multiple access • CDMA: code division multiple access 14 TDMA FDMA Ví dụ: máy FDMA frequency time TDMA: frequency time 15 CDMA 16 2.2 Các phương pháp điều khiển truy nhập ngẫu nhiên • Aloha • Frame-time: thời gian để truyền hết frame có kích thước lớn • Khi nút mạng cần truyền liệu: • Frame đầu tiên: truyền Nếu có đụng độ truyền lại với xác suất p • Các frame sau: truyền với xác suất p • Trong frame-time truyền frame • Xác suất truyền thành cơng ~18.4% 17 Slotted Aloha • Hoạt động Aloha với yêu cầu: • Frame-time với nút • Tất nút phải đồng thời gian • Xác suất truyền thành cơng: 36.8% 18 Điều khiển truy nhập đường truyền cảm nhận sóng mang • CSMA:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • Cảm nhận sóng mang để định đường truyền có bận hay khơng? • Nghe trước nói • Đụng độ xảy trễ đường truyền • CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • Phát đụng độ : nghe nói • Giải đụng độ với backoff 19 Đụng độ CSMA spatial layout of nodes • Giả sử kênh truyền có nút • Tín hiệu điện từ lan truyền từ nút đến nút thời gian định (trễ lan truyền) • Ví dụ: 20 10 Source: A Dest: A’ Ví dụ A • Khơng có cổng ra: B C’ Quảng bá • A A’ Đã biết địa A: A A’ Chuyển trực tiếp C B’ A’ A A’ MAC addr interface A A’ TTL MAC Table (ban đầu rỗng) 60 60 29 Nối switch với • Các switch nối với S4 S1 S3 S2 A B C F D E I G H Cũng dùng chế tự học 30 15 Các chế độ chuyển mạch • Store and forward: nhận đầy đủ frame, kiểm tra lỗi chuyển mạch theo địa MAC đích • Cut and through: chuyển frame sau xác định cổng • Fragment free: kiểm tra 64 byte • Frame tin bị lỗi đụng độ có kích thước < 64 byte • Adaptive: tự động lựa chọn chế độ 31 Spanning tree • Hiện tượng loop kết nối bridge switch tạo thành vịng kín 2 3 • Spanning Tree Protocol • Tìm khung chuyển gói tin lên liên kết thuộc khung • Các liên kết khác trạng thái inactive 32 16 MẠNG CỤC BỘ (LAN) 33 4.1 Các thiết bị kết nối mạng LAN • Repeater (bộ lặp), Hub(bộ chia) • Đảm nhiệm chức tầng • Tăng cường tín hiệu mở rộng phạm vi kết nối •