Bài giảng Mạng máy tính: Chương 5 - Nguyễn Duy (ĐH Công nghệ Thông tin)

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 5: Tầng Link cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu và các dịch vụ, phát hiện lỗi và sửa lỗi, các giao thức đa truy cập, mạng LAN, link virtualization - MPLS, mạng trung tâm dữ liệu, một ngày trong cuộc sống của một yêu cầu web. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chapter Tầng Link 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: v  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!) v  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 Computer Networking: A Top Down Approach 6th edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley March 2012 Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2012 J.F Kurose and K.W Ross, All Rights Reserved Tầng Link 5-1 Chương 5: tầng Link Mục tiêu: v  Hiểu nguyên tắc dịch vụ tầng link: §  §  §  §  v  Phát lỗi sửa lỗi Chia kênh broadcast: đa truy cập Định địa tầng link local area networks: Ethernet, VLANs Khởi tạo thực số công nghệ tầng link Tầng Link 5-2 Tầng Link mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu dịch vụ 5.2 phát lỗi sửa lỗi 5.3 giao thức đa truy cập 5.4 mạng LAN §  §  §  §  5.5 link virtualization: MPLS 5.6 mạng trung tâm liệu 5.7 ngày sống yêu cầu web Định địa chỉ, ARP Ethernet switches VLANS Tầng Link 5-3 Tầng Link: Giới thiệu Thuật ngữ: host router: node v  Các kênh truyền thông kết nối node lân cận (adjacent nodes) dọc theo đường truyền thơng: links §  Kết nối có dây (wired links) §  Kết nối không (wireless links) §  LANs v  Gói tin lớp 2: frame, đóng gói datagram Tầng data-link có nhiệm vụ truyền datagram từ node đến node lân cận vật lý (physically adjacent node ) đường liên kết v  global ISP Tầng Link 5-4 Tầng Link: Ngữ cảnh v  v  datagram truyền giao thức tầng link khác đường kết nối khác nhau: §  Ví dụ: Ethernet đường kết nối thứ 1, frame relay đường kết nối trung gian, 802.11 đường kết nối cuối Mỗi giao thức tầng link cung cấp dịch vụ khác §  Ví dụ: khơng cung cấp rdt đường kết nối So sánh: v  v  v  v  v  Hành trình từ Princeton đến Lausanne §  limo: Princeton đến JFK §  Máy bay: JFK đến Geneva §  Xe lửa: Geneva đến Lausanne Khách du lịch = datagram segment tầng transport = liên kết truyền thông (communication link) Kiểu vận chuyển = giao thức tầng link Đại lý du lịch = thuật toán định tuyến Tầng Link 5-5 Các dịch vụ tầng Link v  Truy cập liên kết, framing: v  Truyền tin cậy cac node lân cận(adjacent nodes) §  Đóng gói datagram vào frame, thêm header trailer §  Truy cập kênh truyền mơi trường chia §  Các địa “MAC” sử dụng header để xác định nguồn v ớch ã Khỏc vi a ch IP! Đ Chỳng ta tìm hiểu làm để thực điều chương 3! §  Ít sử dụng đường kết nối lỗi thấp (cáp quang, số loại cáp xoắn) §  Kết nối khơng dây: tỷ lệ lỗi cao •  Hỏi: lý độ tin cậy cấp độ đường liên kết end-end?? Tầng Link 5-6 Các dịch vụ tầng Link (tt) v  Điều khiển luồng (flow control): §  Điều khiển tốc độ truyền node gửi nhận liền kề v  Phát lỗi (error detection): §  Lỗi gây suy giảm tín hiệu §  Bên nhận phát lỗi: •  Gởi tín hiệu để bên gởi truyền lại hủy bỏ frame bị lỗi v  Sửa lỗi (error correction): §  Bên nhận xác định sửa bít lỗi mà không cần phải truyền lại v  half-duplex full-duplex §  Với half duplex, node đầu cuối kết nối truyền, khơng đồng thời Tầng Link 5-7 Tầng link thực đâu? v  v  v  v  Trong host Tầng link thực “adaptor” (còn gọi network interface card NIC) chip §  Ethernet card, 802.11 card; Ethernet chipset §  Thực tầng physical tầng link Gắn vào bus hệ thống host Sự kết hợp phần cứng, phần mềm firmware application transport network link cpu memory controller link physical host bus (e.g., PCI) physical transmission network adapter card Tầng Link 5-8 Các Adaptor truyền thông datagram datagram controller controller Host nhận Host gửi datagram frame v  Bên gửi: §  Đóng gói datagram frame §  Thêm bit kiểm tra lỗi, rdt điều khiển luồng v  Bên nhận §  Tìm lỗi, rdt điều khiển luồng… §  Lấy datagram, chuyển lên lớp nơi nhận Tầng Link 5-9 Tầng Link mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu dịch vụ 5.2 phát lỗi sửa lỗi 5.3 giao thức đa truy cập 5.4 mạng LAN §  §  §  §  5.5 link virtualization: MPLS 5.6 mạng trung tâm liệu 5.7 ngày sống yêu cầu web Định địa chỉ, ARP Ethernet switches VLANS Tầng Link 5-10 Tầng Link mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu dịch vụ 5.2 phát lỗi sửa lỗi 5.3 giao thức đa truy cập 5.4 mạng LAN §  §  §  §  5.5 link virtualization: MPLS 5.6 mạng trung tâm liệu 5.7 ngày sống yêu cầu web Định địa chỉ, ARP Ethernet switches VLANS Tầng Link 5-87 Mạng trung tâm liệu v  10 đến 100 ngàn host: §  e-business (e.g Amazon) §  content-servers (như YouTube, Akamai, Apple, Microsoft) §  search engines, data mining (như Google) v  Thách thức: §  Nhiều ứng dụng, phục vụ số lượng lớn client §  Quản lý/cân tải, tránh tắc nghẽn liệu, mạng tiến trình Inside a 40-ft Microsoft container, Chicago data center Tầng Link 5-88 Mạng trung tâm liệu Cân tải: định tuyến tầng application § Nhận u cầu client bên ngồi § Hướng dẫn khối lượng cơng việc trung tâm liệu § Trả kết cho client bên (trung tâm liệu ẩn bên client) Internet   Border  router   Load     balancer   Access  router   Tier-­‐1  switches   B   A   Load     balancer   C   Tier-­‐2  switches   TOR  switches   Server  racks                   Tầng Link 5-89 Mạng trung tâm liệu v  Rất nhiều kết nối switch rack: §  Thơng lượng tăng lên rack (nhiều đường định tuyến dùng được) §  Độ tin cậy khả dự phòng tăng lên Tier-­‐1  switches   Tier-­‐2  switches   TOR  switches   Server  racks                   Tầng Link mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu dịch vụ 5.2 phát lỗi sửa lỗi 5.3 giao thức đa truy cập 5.4 mạng LAN §  §  §  §  5.5 link virtualization: MPLS 5.6 mạng trung tâm liệu 5.7 ngày sống yêu cầu web Định địa chỉ, ARP Ethernet switches VLANS Tầng Link 5-91 Synthesis: ngày sống truy vấn web v  Tìm hiểu đầy đủ chồng giao thức từ xuống dưới! §  application, transport, network, link v  putting-it-all-together: synthesis! §  Mục tiêu: xác định, xem xét, hiểu giao thức (tại tất tầng) tham gia vào tình đơn giản: truy vấn trang www §  Ngữ cảnh: sinh viên kết nối máy tính xách tay vào mạng tòa nhà trường học, yêu cầu/nhận www.google.com Tầng Link 5-92 Một ngày sống: ngữ cảnh DNS server browser Comcast network 68.80.0.0/13 Mạng trường học 68.80.2.0/24 web page web server 64.233.169.105 Mạng Google 64.233.160.0/19 Tầng Link 5-93 Một ngày sống … kết nối tới Internet DHCP UDP IP Eth Phy DHCP DHCP DHCP DHCP v  DHCP v  DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP UDP IP Eth Phy router (chạy DHCP) v  v  Kết nối máy tính xách tay cần có địa IP riêng nó, địa router first-hop, địa DNS server: dùng DHCP Yêu cầu DHCP đóng gói UDP, đóng gói IP, đóng gói 802.3 Ethernet Ethernet frame broadcast (dest: FFFFFFFFFFFF) LAN, nhận router chạy DHCP server Ethernet demuxed to IP demuxed, UDP demuxed to DHCP Tầng Link 5-94 Một ngày sống … kết nối tới Internet DHCP UDP IP Eth Phy DHCP DHCP DHCP DHCP v  v  DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP UDP IP Eth Phy router (chạy DHCP) v  DHCP server lập DHCP ACK chứa địa IP client, địa IP router first-hop cho client đó, tên địa IP DNS server Đóng gói DHCP server, frame chuyển tiếp (sự học switch) thông qua mạng LAN, tách client DHCP client nhận DHCP ACK reply Bây giờ, Client có địa address, biết tên địa DNS server, địa IP router first-hop Tầng Link 5-95 Một ngày sống… ARP (trước DNS, trước HTTP) DNS DNS DNS ARP query DNS UDP IP ARP Eth Phy ARP ARP reply Trước gửi HTTP request, cần địa IP www.google.com: DNS v  DNS query tạo, đóng gói UDP, đóng gói IP, đóng gói Eth Gửi frame tới router, cần địa MAC interface router interface: ARP v  ARP query broadcast, nhận router, router trả lời lại với ARP reply cung cấp địa MAC interface router v  Hiện tại, client biết địa MAC router first hop , gửi frame chứa DNS query v  Eth Phy router (chạy DHCP) Tầng Link 5-96 Một ngày sống… using DNS DNS DNS DNS DNS DNS DNS DNS DNS UDP IP Eth Phy DNS DNS DNS DNS server Comcast network 68.80.0.0/13 v  router (chạy DHCP) v  UDP IP Eth Phy IP datagram chứa DNS query chuyển tiếp thông qua switch mạng LAN từ client tới router hop thứ v  v  IP datagram chuyển tiếp từ mạng campus tới mạng Comcast, định tuyến (các bảng tạo giao thức định tuyến RIP, OSPF, ISIS và/hoặc BGP) tới DNS server Được tách/ghép tới DNS server DNS server trả lời cho client với địa IP address www.google.com Tầng Link 5-97 Một ngày sống…kết nối TCP mang HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy SYNACK SYN SYNACK SYN SYNACK SYN v  SYNACK SYN SYNACK SYN SYNACK SYN TCP IP Eth Phy web server 64.233.169.105 router (chạy DHCP) v  v  v  Gửi HTTP request, client mở TCP socket tới web server TCP SYN segment (bước 3-bước bắt tay) định tuyến liên miềntới web server web server đáp ứng với TCP SYNACK (bước 3-bước bắt tay) Kết nối TCP thiết lập! Tầng Link 5-98 Một ngày sống… HTTP yêu cầu/trả lời (request/reply) HTTP TCP IP Eth Phy HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP v  Trang web cuối thể ra(!!!) v  HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy web server 64.233.169.105 router (chạy DHCP) v  v  v  HTTP request gửi vào TCP socket IP datagram chứa HTTP request định tuyến tới www.google.com web server đáp ứng với HTTP reply (chứa trang web) IP datagram chứa HTTP reply định tuyến trờ client Tầng Link 5-99 Chương 5: Tổng kết v  v  nguyên lý dịch vụ tầng data link: §  Phát sửa chữa lỗi §  Chia kênh broadcast: đa truy cập §  Định địa tầng link Thực công nghệ khác tầng link §  Ethernet §  Mạng LAN VLAN chuyển mạch §  Mạng ảo hóa lớp tầng link: MPLS v  Tổng hợp: ngày sống truy vấn web Tầng Link5-100 Chương 5: let’s take a breath Tìm hiểu đầy đủ chồng giao thức từ xuống (ngoại trừ PHY) v  Hiểu nguyên tắt mạng thực v  … Có thể dừng … Nhưng có số chủ đề thú vị! v  §  §  §  §  wireless multimedia security network management Tầng Link5-101 ... 7 4-2 9-9 C-E8-FF -5 5 R B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7 -5 6 -2 A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-0 6-9 B 111.111.111.112 CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.110 E6-E 9-0 0-1 7-BB-4B 222.222.222.221 88-B 2-2 F -5 4 -1 A-0F... 5- 45 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- 46 Địa LAN(tt) Sự phân bổ địa... 1A-23-F9-CD-0 6-9 B 111.111.111.112 CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.110 E6-E 9-0 0-1 7-BB-4B B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7 -5 6 -2 A 222.222.222.221 88-B 2-2 F -5 4 -1 A-0F Tầng Link 5- 51