Bài giảng Truyền số liệu – Nguyễn Việt Hùng cung cấp cho người học các khái niệm cơ bản; mô hình OSI; tín hiệu; mã hóa và điều chế; truyền dữ liệu số giao diện và modem; môi trường truyền dẫn; ghép kênh (multiplexing); phát hiện và sửa lỗi; điều khiển kết nối dữ liệu.
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Trước khảo sát cách truyền liệu từ thiết bị đến thiết bị khác, vấn đề quan trọng ta phải hiểu mối quan hệ thiết bị thơng tin Có năm khái niệm chung để cung cấp mối quan hệ thiết bị thơng tin Đó là: Cấu hình đường dây Tôpô mạng Chế độ truyền Các loại mạng Các kết nối liên mạng 2.1CẤU HÌNH ĐƯỜNG DÂY Cấu hình đường dây phương thức để hai hay nhiều thiết bị mắc vào kết nối Kết nối đường truyền thông tin vật lý để truyền liệu từ thiết bị sang thiết bị khác Để dễ hiểu, xem đường truyền đường thẳng kết nối hai điểm Để tạo thơng tin, hai thiết bị phải liên kết theo cách với đường truyền Có hai phương thức là: điểm nối điểm điểm nối nhiều điểm (như hình 1) Cấu hình đường dây nhằm định nghĩa phương thức kết nối thơng tin với nhau: Hình 2.1 2.1.1Cấu hình điểm nối điểm (point to point): Cấu hình điểm nối điểm cung cấp kết nối dành riêng cho hai thiết bị Toàn dung lượng kênh dùng cho truyền dẫn hai thiết bị Hầu hết cấu hình điểm nối điểm dùng dây hay cáp để nối hai điểm, ngồi cịn có phương thức kế nối qua sóng thí dụ vi ba hay vệ tinh (xem hình 2) Một thí dụ đơn giản việc dùng remote để điều khiển TV, tức ta thiết lập kết nối điểm điểm hai thiết bị dùng đường hồng ngoại Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.2 2.1.2Cấu hình đa điểm (multipoint): Cấu hình điểm nối đa điểm (còn gọi multipoint hay multidrop) kết nối nhiều hai thiết bị đường truyền Trong môi trường kết nối đa điểm, dung lượng kênh chia sẻ, theo không gian hay theo thời gian; tức theo cấu hình phân chia theo khơng gian hay cấu hình phân chia theo thời gian (xem hình3) Hình 2.3 2.2.TƠPƠ MẠNG Thuật ngữ tơpơ mạng nói đến phương thức mạng bố trí, mặt luận lý vật lý Có nhiều thiết bị kết nối tuyến (kết nối-link); Có nhiều tuyến tạo tơpơ Tơpơ mạng biểu diễn hình học mối quan hệ tất tuyến Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm thiết bị kết nối (thường gọi nút) tới thiết bị khác Có dạng tơpơ là: lưới, sao, cây, bus, vịng (xem hình 2.4) Hình 2.4 Tơpơ định nghĩa xếp vật lý hay luận lý kết nối mạng Năm phương thức vừa nêu mô tả cách mà thiết bị mạng kết nối với xếp chúng theo vật lý Thí dụ, nói tơpơ khơng có nghĩa thiết bị phải xếp vật lý chung quanh hub theo hình Khi xem xét lựa chọn tơpơ phải xem xét thêm cấp bậc liên quan thiết bị kết nối Có hai quan hệ là: đồng cấp (peer to peer) thiết bị chia sẻ kết nối ngang hàng với nhau, phương thức sơ cấp-thứ cấp (primary-secondary), thiết bị điều khiển lưu thơng thiết bị cịn lại phải truyền qua Tơpơ vịng lưới thường thích hợp với truyền dẫn đồng cấp, tơpơ thường thích hợp cho truyền dẫn sơ cấp- thứ cấp Cịn tơpơ bus thích hợp cho hai dạng 2.2.1.LƯỚI (Mesh): Trong dạng này, thiết bị có kết nối điểm đối điểm chuyên dụng (dedicated) tới thiết bị lại Một mạng lưới kết nối đầy đủ có n(n-1)/2 kênh vật lý nhằm kết nối n thiết bị Nhằm thực nhiều kết nối dạng này, thiết bị cần có (n-1) cổng vào/ra (I/O: input/output) vẽ hình 2.5 Cấu hình lưới có nhiều ưu điểm so với dạng mạng khác: Thứ nhất, việc sử dụng kết nối điểm đối điểm chuyên dụng đảm bảo kết nối truyền dẫn liệu riêng mình, nên khơng xuất vấn đề lưu thơng, điều xảy tuyến có nhiều thiết bị chia sẻ Thứ hai, tôpô lưới bền vững Khi kết nối bị hỏng khơng thể ảnh hưởng lên tồn mạng Một ưu điểm tính riêng tư hay vấn đề an ninh Khi dùng đường truyền riêng biệt có hai thiết bị kết nối dùng thông tin này, thiết bị khác truy cập vào kết nối Cuối cùng, kết nối điểm-điểm cho phép phát tách lỗi nhanh Có thể điều khiển lưu thơng để tránh đường truyền nghi ngờ bị hỏng Nhà quản lý dễ dàng phát xác nơi bị hỏng để nhanh chóng tìm ngun nhân có biện pháp khắc phục Khuyết điểm lớn mạng dạng lưới số lượng dây nối dây lớn số cổng I/O, thiết bị phải kết nối với nhau, phí lắp đặt phần cứng Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm tăng cao Do đó, cấu hình lưới dùng giới hạn, thí dụ đường trục (backbone) kết nối máy tính lớn (mainframe) mạng hỗn hợp với nhiều cấu hình khác Hình 2.5 Thí dụ 1: Công ty dùng mạng lưới kết nối đủ gồm máy Tính tổng số cáp phải kết nối, số cổng máy Giải: Công thức n(n-1)/2 cho ta: Số kết nối n(n-1)/2 = 8(8 – 1)/2 = 28 Số cổng cho thiết bị: (n-1 )= (8 – 1)= 2.2.2 SAO (Star): Dạng thiết bị có kết nối điểm - điểm với điều khiển trung tâm, gọi Hub Các thiết bị không trực tiếp kết nối với mà phải qua điều khiển hub (xem hình 2.6) Hình 2.6 Cấu hình tốn so với lưới Trong dạng sao, thiết bị cần kết nối cần cổng I/O dể kết nối với thiết bị khác Điều làm cho việc Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm thiết lập dễ dàng việc cấu trúc lại mạng đơn giản hơn, lắp đặt dây hơn, việc di chuyển, loại bỏ thiết bị khỏi mạng dễ dàng liên quan đến thiết bị hub Một ưu điểm tính bền vững cao Nếu kết nối hỏng, có kết nối bị ảnh hưởng, thiết bị khác hoạt động bình thường Điều cho phép trình phát lỗi dễ dàng Khi hub cịn hoạt động, dùng để giám sát tốn kết nối loại kết nối hỏng khỏi mạng Tuy nhiên, cấu hình thiết bị phải có kết nối với hub nên mạng vấn đề nối dây lớn so với số mạng khác (thí dụ cây, vịng hay bus) 2.2.3 CÂY (Tree): Đây biến thể dạng sao, nút kết nối với hub trung tâm để kiểm sốt lưu thơng mạng Tuy nhiên, tất thiết bị mắc vào hub trung tâm Phần lớn thiết bị nối với hub phụ mà thân lại nối với hub trung tâm hình Hình 2.7 Hub trung tâm gọi hub tích cực Một hub tích cực bao gồm lặp (repeater), tạo khả mở rộng cự ly mạng Hub phụ tích cực thụ động, nhằm cung cấp kết nối vật lý đơn giản thiết bị Ưu điểm khuyết điểm topo thường tương tự dạng Khi thêm vào hub phụ, làm cho mạng có hai ưu điểm Thứ nhất, cho phép thêm nhiều thiết bị kết nối với hub trung tâm tăng cự ly tín hiệu di chuyển mạng Thứ hai, cho phép mạng phân cách tạo mức ưu tiên máy tính khác Một thí dụ mạng truyền hình cáp, với mức độ rẽ nhánh mạng từ tổng đài chia đến mạng phân phối theo nhiều cấp khác 2.2.4.BUS: Các dạng mạng vừa nêu thích hợp cho cấu trúc điểm- điểm, cấu hình bus lại dạng nhiều điểm Một đường cáp dài gọi trục (backbone) nhằm kết nối thiết bị mạng (xem hình 8) Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.8 Các nút nối với cáp bus thông qua nhánh rẻ (drop line) điểm nối (tap) Nhánh rẻ kết nối thiết bị cáp thơng qua điểm nối Khi tín hiệu qua cáp thường bị tổn hao nhiệt yếu tố rẻ nhánh, từ có giới hạn điểm nối má cáp hỗ trợ cự ly điểm nối với Ưu điểm cấu hình bus vấn đề dễ lắp đặt thay đổi vị trí lắp đặt thiết bị Khuyết điểm việc phát phân cách hỏng hóc Một bus thiết kế nhằm để tăng tính hiệu lắp đặt, nhiên khó gắn thêm thiết bị vào Các điểm nối tạo tín hiệu phản xạ làm giảm chất lượng tín hiệu truyền bus Yếu tố khống chế cách giới hạn số lượng cự ly thích hợp điểm nối hay phải thay thể đường trục Ngồi ra, có lỗi hay đứt cáp tồn mạng bị ngừng truyền dẫn tín hiệu vịng bị hỏng tạo sóng phản xạ lên đường trục, tạo nhiễu loạn tồn mạng 2.2.5.VỊNG (Ring): Trong cấu hình này, thiết bị nối điểm - điểm với hai thiết bị bên phải bên trái Tín hiệu di chuyển vòng theo chiều, từ thiết bị sang thiết bị khác, đến đích Mỗi thiết bị mạng lặp (chuyển tiếp - repeater) hình 2.9 Hình 2.9 Mạng vịng thường tương đối dễ thiết lập tái cấu trúc, thiết bị kết nối với hai thiết bị kề cận (về mặt vật lý luận lý) Khi thêm thiết bị phải di chuyển hai kết nối Điều phải quan tâm vấn đề môi trường truyền lưu thông mạng (chiều dài mạng tối đa, số thiết bị mạng) Đồng thời, việc phát lỗi tương đối đơn giản Thơng thường mạng, tín hiệu di chuyển, thiết bị bị hỏng, Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 10 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm xuất tín hiệu báo động, thông báo cho người quản lý mạng hỏng hóc vị trí hỏng hóc Tuy nhiên, việc di chuyển tín hiệu mạng theo chiều yếu điểm, mạng bị đứt tồn mạng dừng hoạt động, điều cải thiện dùng vịng đối ngẫu hay chuyển mạch để ngắn mạch vùng bị hỏng hóc Thí dụ 2: Trong thí dụ 1, thiết bị lại mắc theo mạng vịng thay sao, cho biết số kết nối cần có: Giải: Để kết nối n thiết bị, ta cần n cáp nối, cần dây nối cho thiết bị 2.2.6.TƠPƠ HỖN HỢP (Hybrid Topologies): Kết hợp cấu hình nhiều mạng để thành mạng lớn hình 10 Hình 2.10 a 2.3.CHẾ ĐỘ TRUYỀN DẪN Thuật ngữ nhằm định nghĩa chiều lưu thơng tín hiệu hai thiết bị kết nối với Có dạng: đơn công (simplex), bán song công (half-duplex) song cơng (full-duplex) hình 2.11 Hình 2.11 2.3.1 Đơn cơng (simplex): Thông tin chiều, phát thu hình 2.12 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 11 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.12 i Bán song cơng (half-duplex): Hai chiều lần thực chức năng, phát khơng thu thu khơng phát (hình 2.13) Hình 2.13 ii Song cơng (full-duplex): Hai chiều nghĩa (hình 2.14) Hình 2.14 2.4 CÁC DẠNG MẠNG Hiện nay, nói đến mạng người ta nghĩ đến: mạng cục (LAN; local area network), mạng MAN (metropolitain area network) mạng WAN (wide area network) hình 2.15 Hình 2.15 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 12 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm 2.4.1 Mạng LAN: Ban đầu dùng kết nối thiết bị văn phịng nhỏ, tịa nhà, hay khn viên trường đại học (xem hình 2.16) Tuy theo nhu cầu, mạng LAN gồm hai máy tính máy in văn phòng, việc mở rộng với nhiều văn phịng thiết bị thoại, hình ảnh ngoại vị khác Hiện nay, cự ly mạng LAN thường giới hạn khoảng vài km LAN thiết kế cho phép chia sẻ tài nguyên máy tính máy chủ Tài ngun phần cứng (thí dụ máy in) hay phần mềm (các chương trình ứng dụng) liệu Ngồi kích thước mạng LAN cịn phân biệt với mạng khác từ phương pháp cấu hình mạng môi trường truyền dẫn.Thông thường, mạng LAN dùng mơi trường truyền dẫn Cấu hình thường dùng la bus, vòng Tồc độ truyền dẫn từ đến 16 Mbps mạng LAN truyền thống, tốc độ lên đến 100 Mbps với hệ thống lên đến tốc độ gigabit Hình 2.16 2.4.2 Mạng MAN: Được thiết kế để hoạt động tồn cấp thành phố, mạng mạng truyền hình cáp, mạng kết nối nhiều mạng LAN thành mạng lớn hơn, hình 2.17 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 13 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.17 2.4.3 Mạng WAN: Cung cấp truyền dẫn liệu, hình ảnh , thoại, video diện rộng bao gồm quốc gia, lục địa toàn cầu (hình 2.18) Hình 2.18 2.5 LIÊN MẠNG Khi kết nối nhiều mạng, ta có kết nối liên mạng (internetwork hay internet) Chú ý internet Internet dạng mạng toàn cầu đặc biệt, xem hình 2.19 Hình 2.19 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 14 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Hình 2.261 10.3.2.Stop and Wait ARQ: Là dạng điều khiển lưu lượng truyền dạng ngừng chờ mở rộng để truyền liệu trường hợp frame gởi bị thất lạc hay bị hỏng Để gởi lại liệu, có đặc điểm cho chế kiểm tra lỗi sau: - Thiết bị phát giữ frame gởi cuối nhận tín hiệu chấp nhận frame Việc lưu giữ copy nhằm để phát gởi lại frame bị thất lạc bị hỏng frame nhận - Nhằm mục đích nhận dạng, tất frame liệu ACK đánh số Nếu frame liệu có tín hiệu ACK 1, cho thấy thu nhận liệu chờ liệu Cách đánh số cho phép nhận dạng frame liệu trường hợp phải gởi lại nhiều lần - Nếu lỗi phát frame liệu, cho thấy bị hỏng trình truyền có tín hiệu NAK trả Frame NAK không đánh số, cho máy phát biết phải truyền lại frame liệu vừa gởi xong Stop and wait ARQ đòi hỏi máy phát phải chờ nhận tín hiệu ACK frame cuối vừa gởi, trước chuyển frame Khi máy phát nhận NAK, máy phát phải gởi lại frame gởi lần nhận ACK trước, không kể số lượng - Thiết bị phát trang bị định thời (timer), khơng nhận tín hiệu xác nhận cần thiết thời gian cho phép, máy thu hiểu frame liệu vừa gởi bị thất lạc tiếp tục gởi lại lần Trường hợp hư Frame: Nếu máy thu phát frame vừa nhận có lỗi chuyển frame NAK máy phát chuyển lại frame vừa chuyển Thí dụ: hình bên dưới, máy phát chuyển frame liệu: data Máy thu chuyuển tín hiệu ACK 1, cho biết data đến tốt máy thu chờ data Máy phát chuyển tiếp frame liệu: data Tín hiệu nhận tốt, máy thu chuyển ACK Máy phát chuyển tiếp frame liệu mới: data Máy thu nhận lỗi gởi NAK Máy phát gởi lại data Trường hợp máy thu tốt, nên máy thu chuyển tín hiệu ACK Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 103 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Hình 2.262 Trường hợp Frame: - Bị thất lạc Frame data trình truyền - Bị thất lạc Frame ACK trình truyền - Bị thất lạc Frame NAK trình truyền * Thất lạc Frame data : Máy phát có trang bị định thời truyền liệu Máy phát chờ đợi tín hiệu ACK hay NAK tín hiệu nhận, tín hiệu khơng đến nơi nhận, khơng có ACK hay NAK, máy thu đợi hết thời gian qui định, gởi lại tin vừa gởi chơ đợi thông tin xác nhận từ máy thu Hình 2.263 * Thất lạc Frame ACK Trường hợp này, frame liệu tới máy thu, tín hiệu ACK NAK lại bị thất lạc gởi Máy phát chờ hết thời gian timer qui định, tiếp tục gởi frame vừa gởi Máy thu nhận kiểm tra, tín hiệu NAK, máy htu chấp nhận frame gởi trả lời ACK Nếu lost frame ACK nhận frame copy sao, chấp nhận hủy để chờ tin đến Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 104 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Hình 2.264 10.3.3.Sliding Window ARQ: Có nhiều chế dùng để kiểm tra lỗi truyền liệu liên tục, có hai giao thức thông dụng là: go-back-n ARQ selective-reject ARQ, hai phương pháp dựa phương pháp điều khiển lưu lượng dùng cửa sổ trượt Để mở rộng cửa sổ nhằm bao hàm việc truyền lại frame thất lạc hay hư, có ba đặc điểm vào chế điều khiển lưu lượng: - Thiết bị gởi giữ tất frame gởi chúng xác nhận Nếu frame từ đến gởi đi, xác nhận cuối frame (chờ đợi 3), máy thu giữ frame đến chúng nhận - Ngoài frame ACK, máy thu cịn gởi frame NAK liệu nhận bị hỏng Frame NAK cho máy phát biết để gởi lại frame bị hỏng Do cửa sổ trượt có chế truyền liên tục (không giống trường hợp stop and wait), tín hiệu ACK NAK phải đánh số để nhận dạng Các frame ACK mang số frame mong muốn Trái lại, frame NAK mang số frame bị hỏng Trong hai trường hợp, tín hiệu đến máy phát số frame mà máy thu muốn Chú ý frame liệu nhận khơng có lỗi khơng có xác nhận riêng biệt Nếu tín hiệu ACK sau mang số ACK6 nhận frame 3,4 nhận tốt Tuy nhiên, frame bị hỏng lại cần xác nhận Nếu frame liệu bị sai nhận, NAK NAK phải gởi Tuy nhiên, NAK cho máy phát biết tất frame nhận trước frame nhận tốt - Tương tự trường hợp stop and wait ARQ, thiết bị phát cửa sổ trượt ARQ trang bị định thời có khả xử lý xác nhận bị thất lạc Trong cửa sổ trượt ARQ, (n-1) frame (kích thước cửa sổ) gởi trước nhận xác nhận Nếu (n-1) frame xác nhận mong đợi, máy phát khởi động định thời chờ trước gởi Nếu hết thời gian cho phép mà không nhận xác nhận máy phát giả sử frame chưa nhận gởi lại hay tất frame tùy theo giao thức Chú ý phương pháp stop and wait ARQ, máy phát khơng có cách biết frame bị thất lạc liệu, ACK hay NAK Bằng cách gởi lại frame liệu, có hai khả khơi phục: liệu thất lạc NAK thất lạc Nếu thất lạc frame frame ACK máy thu nhận biết dư thừa thông qua số frame loại liệu thừa a.Go-Back-n ARQ Trong phương pháp cửa sổ trượt go-back-n ARQ, frame bị thất lạc hay hỏng, tất frame phát tín hiệu xác nhận cuối gởi Có dạng phát lại: Hư Frame data, Frame data, Frame ACK Hư Frame: Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 105 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Việc xảy frame 0, 1, gởi đi, tín hiệu xác nhận lại NAK 3? Xin nhớ cho NAK có hai ý nghĩa: (1) xác nhận tất frame nhận trước có frame bị hỏng (2) tín hiệu không xác nhận frame Nếu NAK NAK 3, có nghĩa frame liệu 0, 1, nhận tốt Chỉ cần gởi lại frame số Việc xảy frame từ đến gỡi trước kh nhận NAK 2? Ngay vừa máy thu phát lỗi, máy ngừng tiếp nhận frame frame bị hỏng thay xong Trong trường hợp liệu xuất hỏng bị loại, liệu Dữ liệu 1, nhận trước có frame bị hỏng, chấp nhận, cách gởi máy phát frame NAK Như cần gởi lại frame 2, Hình vẽ cho thí dụ frame gởi trước phát lỗi frame Trường hợp máy thu gởi tín hiệu ACK cho biết frame 0, chấp nhận Trong hình ACK gởi trước liệu đến Phát lỗi frame 3, tín hiệu NAK gởi tức frame bị loại chúng đến Thiết bị phát gởi lại ba frame (3, 5) từ xác nhận trước đó, q trình tiếp tục Máy thu loại frame (cùng frame tiếp theo) nhận tốt frame Hình 2.265 Mất Frame liệu: Giao thức cửa sổ trượt đòi hỏi frame liệu phải chuyển Nếu số frame bị nhiễm nhiễu bị thất lạc truyền, frame đến sau bị máy thu loại Máy thu kiểm tra số nhận dạng frame, phát số frame bị bỏ qua, gởi tín hiệu NAK cho frame thất lạc Frame NAK không frame bị thất lạc hày hỏng, thông báo yêu cầu gởi lại.Thiết vị phát phát lại frame NAK yêu cầu, frame chuyển sau frame vừa thất lạc Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 106 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Hình 2.266 Trong hình trên, liệu thu liệu bị thất lạc Frame đến máy thu frame Máy thu chờ frame nên frame bị xem lỗi, bị loại gởi thông báo NAK 2, cho biết frame chấp nhận frame bị sai (bị thất lạc trường hợp này) Trong thí dụ trên, máy phát phát liệu trước nhận NAK 2, liệu đến đích bị loại Một máy phát nhận tín hiệu NAK 2, chuyển tất frame bị kẹt lại (2, 4) Mất ACK: Máy phát không mong nhận frame ACK sau liệu gởi Điều nên khơng thể dùng chuỗi số ACK để nhận dạng frame ACK hay NAK bị thất lạc, nên phải dùng timer Thiết bị phát gởi frame lúc mà cửa sổ cịn cho phép trước chờ tín hiệu chấp nhận Một giới hạn thời gian hết hay máy phát khơng cịn frame để gởi máy phát phải chờ Nếu tín hiệu ACK (hay, đặc biệt, NAK) máy thu gởi bị thất lạc, máy phát phải chờ Để tránh tình trạng này, phải phát phải trang bị timer nhằm bắt đầu đếm dung lượng cửa sổ đầy Khi khơng nhận tín hiệu xác nhận sau thời gian hạn định, máy phát gởi lại frame phát từ lần nhận ACK gần Hình 2.267 Hình cho thấy tình máy phát gởi tất frame chờ tin hiệu xác nhận bị thất lạc đường truyền Máy phát chờ thời gian xác định, gởi lại frame unacknowledged Máy thu nhận lần truyền lần lặp lại lần trước, gởi tiếp tín hiệu ACK, loại bỏ thơng tin thừa b.Selective-Reject ARQ Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 107 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Trong giao thức này, có frame bi hỏng hay thất lạc truyền lại Nếu frame bị hỏng truyền tín hiệu NAK gởi fram gởi riêng Bộ thu phải có khả chọn lọc frame chèn vào chỗ chuỗi frame Để thực việc này, hệ thống selective-reject ARQ có điểm khác so với go-back-n ARQ sau: - Thiết bị thu phải có trình tự chọn lọc cho phép xếp lại frame nhận Thiết bị thu cần lưu trữ frame nhận từ sau gởi NAK frame hỏng thay - Thiết bị phát phải có chế tìm kiếm nhằm cho phép tìm chọn lọc frame yêu cầu truyền lại - Bộ nhớ đệm phần thu lưu trữ tất frame nhận trước tất frame truyền lại chọn lọc frame trùng lặp nhận loại bỏ - Nhằm tăng tính chọn lọc, số ACK, tương tự số NAK ghi cho frame nhận (hay thất lạc) thay frame mong muốn nhận -Tính phức tạp địi hỏi kích thước cửa sổ phải bé so với trường hợp goback-n phép hệ thống hoạt động hiệu Kích thước cửa sổ nên chọn bé hay (n+1)/2, (n-1) kích thước cửa sổ trường hợp go-back-n Các trường hợp hỏng: Hư Frame data, Frame data, ACK Damaged Frame: Hình 2.268 Hình minh họa tình frame bị hỏng nhận Theo đó, frame nhận không xác nhận Dữ liệu đến bị phát có lỗi, đến có tín hiệu NAK Tương tự frame NAK phương pháp sửa lỗi go-back-n, NAK chứa thông tin phần xác nhận liệu nhận thị sai số frame Trong hình NAK-2 cho máy phát biết liệu chấp nhận, phải gởi lại liệu Khác với trường hợp máy thu hệ go-back-n, trường hợp máy thu là hệ chọn-lọc nên bắt đầu chấp nhận frame chờ đợi lỗi phải sửa Tuy nhiên, ACK cho biết nhận thành cơng khơng frame có mà cịn có giá trị cho tất frame nhận trước đó, frame nhận sau frame errror chưa xác nhận, frame hỏng gởi lại Trong hình máy thu chấp nhận liệu 3, chờ copy liệu Khi liệu tới, tín hiệu ACK gởi trả về, xác nhận tín hiệu mới, frame gốc 3, Máy thu cần Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 108 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu có phương thức chọn lựa chuỗi frame truyền lại theo dõi xem frame hỏng cịn thiếu để xác nhận Lost Data Frame: Tuy frame nhận, khơng có nghĩa xác nhận Nếu frame bị thất lạc frame không nhận vào chuỗi Khi máy thu cố xếp lại frame có, phát thiếu sót gởi tín hiệu NAK Đương nhiên máy thu nhận thiếu sót có frame tiếp tục đến Nếu frame thất lạc frame truyền cuối máy thu khơng làm máy phát xem im lặng NAK Lost Acknowledgment: Các frame ACK NAK thất lạc selective-reject ARQ xử lý tương tự trường hợp go-back-n ARQ Khi thiết bị phát đạt đủ dung lượng cửa sổ hay chấm dứt truyền, thiết lập timer Nếu khơng có tín hiệu xác nhận khoảng thời gian qui định, thiết bị phát gởi lại tất frame chưa xác nhận Trong hầu hết trường hợp, máy thu nhận trùng lắp loại bỏ chúng So sánh phương pháp Go-Back-n Selective-Reject Mặc dù truyền lại frame bị hỏng hay thất lạc nên hiệu so với việc chuyển lại tất frame bị hỏng, chế chọn lọc lưu trữ mà máy thu phải có, với chế chọn lọc phức tạp nên phương pháp selective-reject có chi phí đắc dùng Tức là, có hiệu thực tế phương pháp go-back-n dùng nhiều dễ thiết lập Chú ý giao thức stop and wait trường hợp đặc biệt giao thức cửa sổ trượt kích thước cửa sổ chọn Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 109 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu TỪ KHÓA VÀ Ý NIỆM ACK: acknowledgment Automatic repeat request ARQ Buffer End of transmission Enquiry/acknowlegment (ENQ/ACK) Error control Flow control Go-back ARQ Line discipline Negative acknowledgment (NAK) Poll Poll/select Primary station Secondary station Select Selective-reject ARQ Sliding window Stop-and-wait Stop and wait ARQ Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 110 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu TĨM TẮT Lớp thứ hai mơ hình OSI, lớp kết nối liệu, có ba chức chính: hạng mục đường dây, điều khiển lưu lượng, kiểm tra lỗi Hạng mục đường dây thiết lập trạng thái thiết bị (thu hay phát) kết nối ENQ/ACK phương pháp hạng mục đường dây dùng kết nối điểm- điểm Thiết bị thu dùng ENQ/ACK để trả lời cách xác nhận (ACK) thiết bị sẵn sàng nhận liệu hay không xác nhận NAK chưa sẵn sàng Poll/select phương pháp hạng mục đường dây Thiết bị sơ cấp cần khởi tạo thông tin frame poll hay select (SEL) Một frame poll sơ cấp gởi đến thứ cấp xem thiết bị thứ cấp có liệu để gởi khơng Thứ cấp trả lời khơng dùng NAK hay có gởi frame liệu Một frame SEL thiết bị sơ cấp gởi đến thứ cấp để thơng báo chuẩn bị nhận liệu Thứ cấp trả lời ACK hay NAK Điều khiển lưu lượng q trình điều hịa liệu truyền để thiết bị thu không bị tải với thông tin nhận Có hai phương pháp điều khiển lưu lượng: Stop and wait Sliding window Trong chế điều khiển lưu lượng stop and wait, frame cần máy thu xác nhận trước máy phát gởi tiếp frame Trong chế điều khiển lưu lượng dung cửa sổ trượt, liệu phát bị giới hạn cửa sổ ảo mở rộng co lại tùy theo tín hiệu xác nhận từ máy thu Tương tự, liệu thu bị giới hạn cửa cửa sổ ảo co thể co dản theo liệu nhận Kiểm tra lỗi, hay phương cách xử lý liệu hay xác nhận bi thất lạc, bị hỏng, trình truyền lại liệu Dữ liệu truyền lại nhở automatic repeat request (ARQ) Có ba dạng lỗi cần đến ARQ: frame bị hỏng, frame bị thất lạc hay xác nhận bị thất lạc Phương pháp dùng kiểm tra lỗi tùy thuộc vào phương pháp điều khiển lưu lượng Trong điều khiển lưu lượng dùng stop and wait, stop and wait ARQ dùng Trong điều khiển lưu lượng dùng cửa sổ trượt, go-back-n hay selective reject ARQ dùng Trong stop and wait ARQ, frame không xác nhận gởi Trong go-back-n ARQ, trình truyền lại bắt đầu nhận frame không xác nhận cho dù frame trước nhận Các frame trùng lắp may thu loại bỏ Trong selevtive-reject ARQ, có frame khơng xác nhận truyền lại Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 111 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu PHẦN ÔN LUYỆN * Câu hỏi ôn tập: Cho biết khác biệt thông tin truyền tin 20 Trong điều khiển lưu lượng dùng stop and wait, định nghĩa cho biết vai trò của: a Một frame bị hỏng b Một frame bị thất lạc Ba chức lớp kết nối liệu gì? 21 Trong phương pháp stop and wait ARQ, điều xảy frame NAK bị thất lạc Hạng mục đường dây gì? truyền? lại cần đánh số NAK? Hai phương pháp hạn mục đường dây gì? Cho biết hệ thống lựa chọn 22 Phương pháp cửa sổ trượt dùng nhiêu? Tại sao? phương pháp này? Cho biết chế ENQ/ACK? Poll/select gì? 23 Khi frame bị loại bỏ ba phương pháp ARQ? Tại phương pháp poll/select lại cần định địa mà phương pháp * Câu hỏi trắc nghiệm ENQ/ACK khơng? 24 Thiết bị thứ cấp cấu hình nhiều điểm Khác biệt polling selecting? gởi liệu Tại lại cần có điều khiển lưu lượng? a ACK 10 Cho biết vai trò đệm máy thu cớ chế điều khiển lưu lượng? b ENQ 11 Cho biết hai phương pháp điều khiển lưu lượng liệu qua kết nối thông tin? 12 Cơ chế phương pháp điều khiển lưu lượng stop and wait? 13 Cơ chế hoạt động phương pháp điều khiển lưu lượng dùng cửa sổ trượt? 14 Cho biết ý nghĩa từ kiểm tra lỗi lớp kết nối liệu? 15 Hai phương pháp kiểm tra lỗi ? c Poll d SEL 25 Trong phương pháp cửa sổ trượt, kích thước cửa sổ 63, cho biết tầm chuỗi số a đến 63 b đến 64 c đến 63 d đến 64 16 Khi máy phát phải gởi lại 26 Trong phương pháp điều khiển lưu lượng dùng cửa sổ trượt, frame bên trái gói? cửa sổ máy thu frame: 17 Cho biết chế phương pháp kiểm a Được nhận không xác tra lỗi stop and wait ARQ? nhận 18 Cho biết hai dạng phương pháp kiểm b Được nhận xác nhận tra lỗi dùng cửa sổ trượt? 19 Cho biết tham số phải quan tâm điều khiển lưu lượng? c Không nhận d Không gởi 27 Điều hòa tốc độ truyền frame liệu gọi là: Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 112 Bài giảng: Truyền số liệu a Hạng mục đường dây b Điều khiển lưu lượng c Điều khiển tốc độ liệu d Điều khiển chuyển mạch 28 định vai trò (phát hay thu) thiết bị mạng: a Kết nối đường dây b Kết nối mạng c Hạng mục đường dây d Điều lệ kết nối 29 Quá trình truyền lại frame bị hỏng hay thất lạc lớp kết nối liệu gọi là: a Kiểm tra lỗi b Tình trạng lỗi c Hạng mục đường dây d Điều khiển lưu lượng 30 Khi thiết bị sơ cấp muốn gởi liệu đến cho thứ cấp, trước hết phải gởi: a ACK b Poll c SEL d ENQ Chương 10: Điều khiển kết nối liệu d ENQ 33 Điều khiển lưu lượng cần thiết để ngăn ngừa: a Lỗi bit b Bộ đệm máy phát bị tải c Bộ đệm máy thu bị tải d Tranh chấp máy phát máy thu 34 Trong go-back-n ARQ, frame 4, nhận thành cơng, máy thu gởi frame ACK cho máy phát: a b c d Không thuộc số vừa kể 35 Trong cửa sổ trượt có kích thước (n-1), tức chuỗi n, có tối đa frame gởi mà không xác nhận: a b n-1 c n d n+1 36 Một Frame ACK phương pháp điều khiển lưu lượng cửa sổ trượt (cửa sổ có kích thước 7) cho thấy frame mà máy thu muốn nhận tiếp frame số mấy: a 31 Khi thiết bị sơ cấp sẵn sàng để gởi liệu, phải chờ frame nào: a ACK b Poll c SEL d ENQ 32 Trong hệ thống đồng cấp, thiết bị muốn gởi liệu đến thiết bị khác, cần phải gởi: a ACK b Poll c SEL Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng b c d 37 Trong phương pháp stop and wait ARQ, liệu có lỗi, máy thu gởi frame nào: a NAK b NAK c NAK d NAK 38 Phương pháp ARQ dùng nhận NAK, tất frame kể từ Trang 236 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu lúc frame xác nhận cuối truyền 42 Trong cấu hình thơng tin dạng mà lại phương pháp poll/select dùng để điều khiển đường dây a Stop and wait b Go-back-n a peer to peer c Select-reject b peer to primary d a b c primary to peer d primary to secondary 39 Phương pháp ARQ dùng nhận NAK, có frame bị 43 Một timer thiết lập hỏng hay thất lạc gởi lại gởi a Stop and wait a Một gói b Go-back-n b ACK c Select-reject c NAK d a b d Các câu 40 ARQ có nghĩa 44 Poll/select cần có _ để nhận dạng gói a automatic request quatalization a timer b automatic repeat request b buffer c automatic retransmission request c địa d acknowledge repeat request d đường truyền 41 Chức chức lớp kết 45 Trong phương pháp điều khiển lưu lượng nối liệu stop and wait, để truyền n gói frame xác nhận cần có a hạng mục đường dây a n b điều khiển lưu lượng b 2n c kiểm tra lỗi c n-1 d tất chức d n+1 * BÀI TẬP 46 Vẻ cửa sổ phát thu hệ dùng go-back-n ARQ cho bởi: a Frame gởi, frame xác nhận b Frame gởi Frame xác nhận c Frame 3, gởi nhận NAK d Frame 4, 5, gởi; frame từ đến xác nhận 47 Làm lại tập 46 dùng selective-reject ARQ 48 Thiết bị thu gởi nhằm đáp ứng lại: a poll b select 49 Số frame NAK cho biết: Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 237 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu a stop and wait ARQ b go-and back-n ARQ c selective reject ARQ 50 Số frame ACK cho biết a stop and wait ARQ b go-and back-n ARQ c selective reject ARQ 51 ACK máy phát nhận hệ go-back-n dùng cửa sổ trượt Hiện gởi frame 7, 0, 1, Giải thích q trình thu trường hợp sau: a ACK b ACK c ACK d NAK e NAK f NAK 52 Giao thức cửa sổ trượt dùng kích thước cửa sổ 15 Cho biết số bit cần có để định nghĩa chuỗi số? 53 Một giao thức cửa sổ trượt dùng bit để biểu diễn chuỗi số, cho biết kích thước cửa sổ bao nhiệu? 54 Một giao thức cửa sổ dùng kích thước cửa Bổ sung thêm vào chuỗi số sau cho 20 gói: 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 55 Một máy tính dùng chuỗi số sau Cho biết kích thước cửa sổ? 56 Ta biết giao thức stop and wait thực chất giao thức cửa sổ trượt với kích thước Minh họa hoạt động cửa sổ hình 10.16 Hình 2.269 57 Làm lại dùng hình 10.17 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Hình 2.270 58 Làm lạl dùng hình 10.18 Hình 2.271 59 Minh họa hoạt động cửa sổ gởi hình 10.19 Cho biết vị trí xác vách lần truyền Giả sử kích thước cửa sổ Hình 2.272 60 Làm lại 59 dùng hình 10.20 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 10: Điều khiển kết nối liệu Receiver Sender ` ` Data Data Data Data Lost Discarded NAK Data Discarded Time Time Hình 2.273 61 Làm lại 59 dùng hình 10.21 Hình 2.274 62 Máy tính A dùng giao thức stop and wait ARQ để gởi gói đến máy tính B Nếu cự ly hai máy 4000 km, cho biết thời gian cần thiết để máy tính A nhận xác nhận gói? Dùng vận tốc ánh sáng cho tốc độ truyền giả sử thời gian lúc nhận xác nhận không 63 Trong 62, cho biết thời gian cần thiết để máy tính A gởi gói có kích thước 1000 byte tốc độ truyền liệu 100.000 Kbps 64 Dùng kết cài 62 63, cho biết thời gian rỗi máy A 65 Làm lại tập 64 cho hệ thống dùng giao thức cửa sổ trượt ARQ với kích thước cửa sổ 255 66 Trong hình 10.23, vẽ cửa sổ sau gởi gói từ đến 11 nhận ACK 8 10 11 12 13 14 15 67 Trong hình 101.23, vẽ cửa sổ sau máy phát gởi gói từ đến 11 nhận ACK6 68 hình 10.23, máy phát gởi gói từ đến 14, không nhận xác nhận, hết thời gian chờ Vẽ cửa sổ máy phát 69 Trong hình 10.23, máy thu gởi ACK ACK bị thất lạc Vẽ cửa sổ máy phát Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang ... có số giao thức khác hỗ trợ di chuyển liệu lớp Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 20 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 5: Mã hóa điều chế Hình 2.39 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 21 Bài giảng: ... gốc Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 18 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 5: Mã hóa điều chế Nén: Nén liệu nhằm giảm thiểu số lượng bit để truyền Nén liệu ngày trở nhên quan trọng truyền multimedia... trường truyền lớp kết nối liệu Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 11 Bài giảng: Truyền số liệu Chương 5: Mã hóa điều chế Hình 2.29 s Lớp vật lý có chức sau: Đặc tính vật lý giao diện môi trường truyền: