Đang tải... (xem toàn văn)
Chương này trình bày về Giao thức kết nối dữ liệu (Data link protocols). Nội dung cụ thể của chương này trình bày giao thức không đồng bộ, giao thức đồng bộ và các thủ tục truy cập kết nối mạng. Mời các bạn tham khảo!
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu CHƯƠNG 11 GIAO THỨC KẾT NỐI DỮ LIỆU (DATA LINK PROTOCOLS) Giao thức (protocol) hiểu tập luật hay qui ước nhằm thực nhiệm vụ đặc thù, nghĩa hẹp giao thức tập luật hay đặc tính dùng để thiết lập hay nhiều lớp mơ hình OSI Giao thức truyền số liệu tập luật hay đặc tính dùng để thiết lập hay nhiều lớp mơ hình OSI Giao thức kết nối liệu tập đặc tính dùng để thiết lập lớp kết nối liệu Giao thức kết nối liệu chia hai nhóm con: • Giao thức không đồng xử lý ký tự dịng bit cách độc lập • Giao thức đồng dùng nguyên dòng bit để chuyển sang thành ký tự có chiều dài Hình 11.1 11.1 GIAO THỨC KHÔNG ĐỒNG BỘ Asynchronous protocols XMODEM YMODEM ZMODEM BLAST KERMIT OTHERS Hình 11.2 Các giao thức chủ yếu dùng modem Phương thức có yếu điểm truyền chậm (do tồn start bit, stop bit khoảng trống frame) nên nay, có giao thức truyền tốc độ cao dùng chế đồng 11.1.1 XMODEM Truyền file dùng đường truyền điện thoại PC Giao thức này, gọi XMODEM: • Là giao thức stop and wait ARQ • Truyền bán song công (half-duplex) Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang169 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Trường byte tiêu đề header (start of header: SOH) Trường thứ hai header gồm byte: byte đầu chuỗi bit mang giá trị số frame byte thứ hai dùng để kiểm tra giá trị hợp pháp chuỗi bit Trường cố định gồm 128 byte liệu (binary, ASCII, Boole, text) Trường cuối CRC, dùng kiểm tra lỗi trường liệu - Bắt đầu truyền cách gởi frame NAK từ máy thu đến máy phát - Mỗi máy phát gởi frame phải chờ tín hiệu ACK trước gởi tiếp frame kế - Nếu máy phát nhận NAK frame vừa gởi gởi lại - Một frame gởi lại máy phát khơng nhận tín hiệu xác nhận sau thời gian định trước - Ngồi tín hiệu ACK NAK, máy thu cịn nhận tín hiệu CAN (cancel), yêu cầu hủy việc truyền 11.1.2 YMODEM Dùng giao thức tương tự XMODEM, số điểm khác biệt sau: 11.1.3 Đơn vị liệu 1024 byte Dùng hai tín hiệu CAN để hủy việc truyền tin Dùng phương pháp kiểm tra lỗi ITU-T, CRC-16 Có thể truyền đồng thời nhiều file ZMODEM Giao thức mới, kết hợp hai giao thức XMODEM YMODEM 11.1.4 BLAST Blocked asynchronous transmission (BLAST) mạnh XMODEM Giao thức dùng chế độ song cơng (full-duplex) dùng phương pháp kiểm sốt lưu lượng dạng cửa sổ trượt (sliding window) 11.1.5 KERMIT Hiện giao thức không đồng dùng nhiều Giao thức truyền file tương tự hoạt động X MODEM, Máy phát chờ NAK trước bắt đầu truyền Kermit cho phép truyền ký tự kiểm tra dạng text theo hai bước: Đầu tiên, ký tự kiểm tra dùng dạng text, chuyển thành ký tự in thông qua việc thêm vào số cố định mã ASCII dùng biểu diễn Bước hai, thêm ký tự # vào phía trước ký tự vừa chuyển đổi Theo cách này, ký tự kiểm tra dùng text gởi hai ký tự Khi máy thu gặp ký tự #, biết phải bỏ ký tự kế ký tự kiểm tra Nếu máy phát muốn phát ký tự #, cần phải gởi hai ký tự Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang170 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu 11.2.GIAO THỨC ĐỒNG BỘ Tốc độ truyền đồng chọn lựa tốt so với trường hợp không đồng bộ, công nghệ LAN, WAN hay MAN Các giao thức đồng truyền liệu chia thành hai dạng: giao thức theo hướng ký tự giao thức theo hướng bit Giao thức theo hướng ký tự (còn gọi giao thức theo hướng byte) diễn dịch frame hay gói cần truyền thành ký tự liên tiếp nhau, ký tự gồm byte (8 bit) Tất thông tin dạng hữu ký tự (mã ASCII) Giao thức theo hướng bit diễn dịch liệu hay gói cần truyền thành bit đơn, tạo nghĩa cho chúng cách xếp vị trí frame phương thức xếp đặt chúng với bit khác Các thơng tin điều khiển giao thức dùng hay nhiều bit, tùy theo kiểu thông tin mẫu Trong giao thức theo hướng ký tự, frame hay gói chuyển thành chuỗi ký tự Trong giao thức theo hướng bit, frame hay gói diễn dịch thành chuỗi bit 11.2.1 CÁC GIAO THỨC THEO HƯỚNG KÝ TỰ BINARY SYNCHRONOUS COMMUNICATION (BSC) a giới thiệu: • Dùng cho cấu hình điểm - điểm đa điểm • Cơ chế truyền bán song cơng (half-duplex) • Dùng phương pháp kiểm tra lỗi điều khiển lưu lượng stop and wait ARQ (BSC không hỗ trợ chế độ full-duplex hay giao thức cửa sổ trượt) b.Các ký tự điều khiển • Ký tự ACK khơng dùng giao thức • BSC dùng phương pháp stop and wait ARQ ACK phải ACK0 hay ACK1 cho frame liệu liên tiếp Trong bảng biểu diễn ký tự dùng mã ASCII, ý ký tự điều khiển biểu diễn nhiều ký tự Character ASCII Code ACK ACK DLE ENQ EOT DLE and DLE and DLE ENQ EOT Function Good even frame received or ready to receive Good odd frame received Data transparency marker Request for a response Sender terminating Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang171 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu ETB ETX ITB NAK NUL RVI SOH STX SYN TTD WACK ETB ETX US NAK NULL DLE and < SOH STX SYN STX and ENQ DLE and : Chương 11: Giao thức kết nối liệu End of transmission block; ACK required End of text in a message End of intermediate block in a multiblock transmission Bad frame received or nothing to send Filler character Urgent message from receiver Header information begins Text begins Alerts receiver to incoming frame Sender is pausing but not relinquishing the line Good frame received but not ready to receive c.Mã ASCII: d.BSC frames: Hình 11.3 • Control frame: chứa thơng tin điều khiển • Data frame: chứa thơng tin liệu, có thơng tin điều khiển dùng thơng tin e Data Frame: Hình 11.4 • Chiều mũi tên chiều truyền • Frame có hai ký tự đồng hay nhiều Các ký tự cảnh báo máy thu frame đến cung cấp bit pattern cho máy thu nhằm đồng thời gian với máy phát Ví dụ mã ASCII SYN 00010110 Bit đầu (thứ 8) byte thường thêm vào số Hai ký tự SYN có dạng 0001011000010110 • Tiếp sau ký tự đồng bắt đầu ký tự văn (STX: 00000010 start of text) Các ký tự báo cho máy thu hết thông tin điều khiển byte Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang172 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu liệu Dữ liệu hay văn số ký tự Ký tự chấm dứt text (end of text: ETX: 00000011) cho biết có chuyển tiếp từ văn sang nhiều ký tự điều khiển • Sau cùng, hay hai ký tự gọi khối đếm-kiểm tra (blọck check count: BCC) thêm vào để liểm tra lỗi Trường BCC có ký tự kiểm tra lỗi dạng LRC hay hai ký tự kiểm tra lỗi CRC f Trường tiêu đề (Header Fields) Một frame đơn vừa mơ tả thường dùng, phải có thêm địa thiết bị thu, địa thiết bị gởi, số nhận dạng frame (0 hay 1) cho trường hợp stop and wait ARQ, xem hình bên Các thơng tin thường chứa trường đặc biệt gọi tiêu đề (header), bắt đầu ký tự start of header (SOH) Tiêu đề đến sau ký tự SYN trước ký tự STX; thông tin nhận sau trường SOH trước ký tự STX thơng tin tiêu đề Hình 11.5 g Multiblock Frame Khi chiều dài khối (block) tăng xác suất xuất lỗi gia tăng theo Càng nhiều bit frame khả bị lỗi cao, làm cho việc phát lỗi trở nên khó khăn Do đó, văn tin thường chia thành nhiều block Mỗi block(trừ block cuối cùng) bắt đầu với ký tự STX chấm dứt khối text trung gian (ITB: intermediate text block) Block cuối bắt đầu dùng STX tận dùng ETX Liền kế sau ITB hay ETX trường BCC Theo cách này, máy thu kiểm tra lỗi cho blọck riêng biệt, cho phép gia tăng khả phát lỗi Nếu blọck có lỗi frame phải chuyển lại Sau ETX đến BCC cuối kiểm tra xong, máy thu gởi độc xác nhận cho tồn frame Hình vẽ bên minh họa cấu trúc frame nhiều blọck; thí dụ dùng hai blọck, tùy nhiện thực tế có nhiều hai Hình 11.6 Truyền nhiều frame (Multiframe Transmission) Trong thí dụ vừa rồi, mơt frame đơn mang toàn tin Sau frame, tin chấm dứt kiểm tra chuyển sang đường thứ hai (thí dụ chế độ full-duplex) Một số tin, thường dài để đặt vào format frame đơn, thế, máy phát chia tin khơng theo nhiều blọck mà cịn thành nhiều frame Nhiều frame chuyển liên tục tin Để máy thu biết phần cuối frame chưa phải phần cuối tin, ký tự ETX tất frame (trừ frame cuối cùng) thay ký tự Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang173 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu end of transmission blọck (ETB) Máy thu phải xác nhận frame riêng biệt khơng thể điều khiển tồn kết nối tìm ký tự ETX frame cuối Hình 11.7 Frame điều khiển (Control Frames) Một frame kiểm tra bị hiểu lầm thành ký tự kiểm tra Một frame điều khiển thiết bị dùng để gởi tín hiệu điều khiển, để cố thông tin, cho thiết bị khác Một frame điều khiển chứa ký tự điều khiển khơng có data; chúng chứa thơng tin đặc biệt để tự vận hành lớp kết nối liệu Hình 11.8 Control frame có ba mục đích: Thiết lập kết nối Duy trì lưu lượng kiểm tra lỗi truyền dẫn Kết thúc kết nối Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang174 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Connection establishment S Y N S Y N E N Q S Y N S Y N E N Q S Y N S Y N N A K Bid Point-to- point connection reques S Y N S Y N Select Primary selects secondary S Y N S Y N Negative response to select or bid Not ready to receive data S Y N S Y N Selecting address E N Q Polling address Poll Primary polls secondary Positive response to select or bid Ready to receive data ACK0 Negative response to poll Not ready to send data E O T Flow and error control S Y N S Y N S Y N S Y N S Y N S Y N Positive ACK of even frames Frame number received S Y N S Y N ACK1 Negative ACK of frames Error in the frame received S Y N S Y N WACK Wait & ACK ACK of previous frame , not ready to receive more Reverse interrupt Request for interruption, urgent data to send S Y N S Y N TTD Temporary delay Temporarily delayed but does not relinquish the line ACK0 N A K RVI Positive ACK of odd frames Frame number received Connection termination S Y N S Y N E O T End of transmission Station finished sending data DATA TRANSPARENCY Nếu trường text truyền gồm mẫu bit giống ký tự điều khiển BSC, máy thu biên dịch thành ký tự hủy ý nghĩa tin Thí dụ: máy thu nhìn thấy chuỗi bit 0000011 đọc ký tự ETX, nên ta biết, máy thu nhận ký tự ETX, cho hai byte BCC bắt đầu kiểm tra lỗi Thực mẫu 0000011 liệu thông tin điều khiển Hiểu lầm gọi thiếu thông tin minh bạch (transparency) Để giao thức hữu ích giao thức phải minh bạch - tức mang tổ hợp bit liệu mà không bị hiểu lầm thông tin điều khiển Data transparency thơng tin số liệu hiểu ta truyền tổ hợp bit liệu Tính minh bạch BSC thực thơng qua q trình bit nhồi (bit stuffing) Bao gồm hai tác động: định nghĩa vùng văn transparency dùng ký tự data link escape (DLE) xử lý ký tự DLE vùng transparency ký tự DLE extra Để định nghĩa vùng transparency, ta chèn vào ký tự DLE trước ký tự STX lúc bắt đầu trường text DLE khác trước ETX (hay ITB hay ETB) cuối trường text DLE đầu cho máy thu biết text chứa ký tự điều khiển phải bỏ qua chúng DLE cuối cho máy thu biết vùng transparency chấm dứt Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang175 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu 11.2.2 CÁC GIAO THỨC THEO HƯỚNG BIT Các bit nhóm thành mẫu tạo ký tự So sánh với phương pháp theo hướng byte giao thức theo hướng bit đóng gói nhiều thơng tin frame ngắn tránh vấn đề transparency (minh bạch) Các giao thức theo hướng bit nhiều dần phát triển thành chuNn Đa số chúng nhà sản xuất thiết kế nhằm hỗ trợ cho sản phNm Trong số đó, chuNn HDLC ISO thiết kế ngày trở thành sở giao thức theo hướng bit N ăm 1975, IBM đầu việc phát triển giao thức theo hướng bit với giao thức synchronous data link control (SDLC) yêu cầu ISO chấp nhận để đưa vào làm chuNn N ăm 1979, ISO trả lời cách đưa high-level data link control (HDLC), phát triển từ SDLC Việc ISO chấp nhận chuNn HDLC làm giao thức nhiều tổ chức chấp nhận mở rộng ITU-T tổ chức chấp nhận HDLC Từ 1981, ITU-T phát triển tập giao thức gọi link access protocol (LAPs, LAPB, LAPD, LAPM, LAPX, v.v ) dựa HDLC Các giao thức khác (thí dụ Frame Relay, PPP, v.v ) ITU-T AN SI dựa HDLC, làm giao thức cho mạng LAN N hư hầu hết giao thức theo hướng bit xuất phát từ HDLC, nên tảng để tìm hiểu giao thức khác Tất giao thức theo hướng bit xuất phát từ HDLC (high-level data link control), dạng giao thức theo hướng bit ISO công bố HDLC hỗ trợ chế độ song cơng bán song cơng cấu hình điểm-điểm điểm nối nhiều điểm HDLC HDLC giao thức kết nối liệu theo hướng bit thiết kế nhằm hỗ trợ cho chế độ bán song công song cơng, cấu hình điểm nối điểm hay điểm nối nhiều điểm Hệ thống dùng HDLC đặc trưng hố dạng trạm, cấu hình chế độ đáp ứng Các dạng trạm HDLC chia thành trạm : sơ cấp, thứ cấp kết hợp Trạm sơ cấp chức HDLC: tương tự chức thiết bị sơ cấp phương pháp kiểm soát lưu lượng Sơ cấp thiết bị kiểm soát mạng theo cấu hình kết nối Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang176 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu điểm – điểm hay điểm nhiều điểm Sơ cấp chuyển tín hiệu điều khiển đến trạm thứ cấp Sơ cấp - điều khiển, thứ cấp-đáp ứng Trạm hỗn hợp trạm điều khiển đáp ứng Một trạm kết hợp tập thiết bị đồng cấp kết nối lập trình để vận hành sơ cấp hay thứ cấp tùy theo chất chiều truyền dẫn Trạm HDLC có ba dạng : sơ cấp, thứ cấp kết hợp Trạm sơ cấp gởi tín hiệu điều khiển, thứ cấp gởi tín hiệu đáp ứng Trạm kết hợp gởi tín hiệu điều khiển đáp ứng Cấu hình (Configuration) Từ cấu hình nói lên quan hệ thiết bị phần cứng kết nối Các trạm sơ cấp, thứ cấp kết hợp cấu hình theo cách: không cân bằng, đối xứng cân Các cấu hình hỗ trợ cho phương thức truyền song cơng bán song cơng Hình 11.9 Cấu hình khơng cân (hay cịn gọi cấu hình master/slave) có thiết bị sơ cấp thiết bị khác thứ cấp Cấu hình khơng cân cịn gọi cấu hình điểm -điểm có hai thiết bị, thường điểm -nhiều điểm thiết bị sơ cấp điều khiển nhiều thiết bị thứ cấp Cấu hình đối xứng, trạm vật lý mạng gồm hai trạm luận lý, sơ cấp thứ cấp Các dây riêng biệt nối sơ cấp trạm vật lý đến thứ cấp trạm vật lý khác Cấu hình đối xứng hoạt động tương tự cấu hình khơng cân trừ việc điều khiển mạng hai mạng thực Cấu hình cân bằng, có trạm dạng hỗn hợp, số trạm cấu hình điểm - điểm Các trạm kết nối dùng dây điều khiển từ trạm khác HDLC không hỗ trợ chế độ cân nhiều điểm Điều đưa nhu cầu cho việc thiết lập giao thức truy cập môi trường cho mạng LAN Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang177 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Chế độ thông tin Hoạt động HDLC dựa quan hệ hai thiết bị cần trao đổi thông tin: Chế độ cho biết điều khiển mạng Trao đổi cấu hình khơng cân thường thực chế độ đáp ứng bình thường Trao đổi cấu hình đối xứng hay cân thiết lập chế độ đặc biệt dùng frame thiết kế để mang lệnh điều khiển (sẽ thảo luận phần U-frame) HDLC hỗ trợ ba chế độ thông tin trạm: chế độ đáp ứng bình thường (normal response mode: NRM) chế độ đáp ứng không đồng (asynchronous response mode: ARM) chế độ cân không đồng (asynchronous balanced mode: ABM) NRM: chuNn quan hệ sơ cấp-thứ cấp Trong chế độ này, thiết bị thứ cấp phải cho phép từ thiết bị sơ cấp gởi tin Khi có phép thiết bị thứ cấp có khởi tạo đáp ứng truyền hay nhiều frame liệu ARM: thiết bị thứ cấp khởi tạo việc truyền khơng cần cho phép thiết bị sơ cấp kênh trống Các trường hợp khác quan hệ master/slave trì Mọi thơng tin truyền từ thiết bị thứ cấp (hay từ thiết bị thứ cấp khác đường truyền) phải dùng thiết bị sơ cấp làm relay để đến đích ABM: thiết bị đồng quyền nên cần có trạm hỗn hợp điểm nối điểm Các trạm hỗn hợp gởi tin đến trạm hỗn hợp khác mà không cần có phép ■ Normal response mode (NRM) ■ Asynchronous response mode (ARM) ■ Asynchronous balanced mode (ABM) Các chế độ HDLC: NRM ARM ABM Station type Primary & secondary Primary & secondary Combined Initiator Primary Either Any FRAMES N hằm cung cấp hỗ trợ mềm dẽo cho tất trường hợp chế độ cấu hình nói trên, HDLC định nghĩa dạng frame: frame thơng tin (I-frame: information frame), frame giám sát (S-frame: supervisory frame) frame không đánh số (unnumbered frame U-frame) Mỗi dạng frame hoạt động lớp vỏ để truyền thông tin đến nhiều dạng tin I-frame: dùng để vận chuyển liệu người dùng (user) thông tin điều khiển liên quan đến người dùng S-frame: dùng để vận chuyển thông tin điều khiển, lưu lượng lớp kết nối liệu kiểm tra lỗi U-frame: dùng dự phòng cho quản lý hệ thống Thông tin U-frame thường dùng cho việc tự quản lý mạng Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang178 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Hình 11.10 Mỗi frame HDLC chứa đến trường: trường bắt đầu flag, trường địa chỉ, trường điều khiển, trường thông tin, trường kiểm tra sequence frame (FCS: frame check sequence) trường cuối flag Khi truyền nhiều frame, flag cuối frame đơi làm flag bắt đầu cho frame Flag field Trường flag HDLC chuỗi bit có mẫu 01111110 nhằm nhận dạng phần đầu, phần cuối frame mẫu đồng cho máy thu Hình vẽ xếp hai trường flag I-frame Hình 11.11 Trường flag trường gần mà HDLC đến ký tự điều khiển dễ bị máy thu đọc sai N hư thế, trường flag nguyên nhân cho vấn đề transparency Khi trạm nhận flag, xác định trường định địa đến mình, bắt đầu đọc trình truyền, chờ flag nhằm cho biết phần kết thúc frame Cịn có khả chuỗi bit, dù thơng tin điều khiển hay liệu, chứa mẫu 01111110 N ếu điều xuất liệu máy thu tìm giả sử đạt tới phần cuối frame (với kết sai) Để bảo đảm flag không xuất cách không báo trước (inadvertently) frame, HDLC trù tính q trình gọi bit nhồi (bit stuffing) Mỗi lần máy phát muốn gởi chuỗi bit có bit liên tiếp, chèn (nhồi) thêm bit thừa sau số Thí dụ, chuỗi 011111111000 trở thành 0111110111000 Số thêm vào bit thứ cho biết có bit nhồi, máy thu nhận se loại bỏ Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang179 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Data send 0001111111001111101000 Frame send Flag Address Control FCS Flag Stuffed and unstuffed bits Frame received Flag Address 000111110110011111001000 Control 000111110110011111001000 FCS Flag 0001111111001111101000 Data received Hình 11.12 Q trình có ba ngoại lệ: chuỗi bit thực flag, việc truyền bị hủy bỏ kênh truyền khơng cịn sử dụng Lưu đồ bước mà máy thu dùng để nhận dạng loại bit nhồi Khi máy thu đọc bit thu được, bắt đầu đếm số bit 1, Sau tìm bit tiếp đến bit 0, tiếp tục kiểm tra bit tiếp N ếu bit thứ bảy 0, máy thu xác nhận bit nhồi , reset lại đếm N ếu bit thứ bit 1, máy thu kiểm tra bit thứ N ếu bit thứ tiếp tục bit 1, máy thu tiếp tục đếm Giá trị tổng hay 14 bit liên tiếp, cho thị loại bỏ Khi tổng 15, tức kênh trống Address field Trường thứ hai frame HDLC chứa địa trạm thứ cấp, originator hay destination frame (hay trạm đóng vai trị trạm thứ cấp trường hộp trạm hỗn hợp N ếu trạm thứ cấp tạo frame, frame chứa from address Trường địa dài byte hay nhiều byte, tùy theo nhu cầu mạng Mạng lớn địi hỏi trường địa với nhiều byte Hình 11.13 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang180 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Hình vẽ cho thấy quan hệ trường địa với phần khác frame Hình 11.14 N ếu trường địa chỉ gồm byte, bit cuối thường bit N ếu trường dài byte, tất byte có bit cuối có giá trị 0, trừ byte cuối tận bit Các byte trung gian tận bit 0, nhằm báo cho máy thu biết nhiều byte địa khác đến Control field Trường điều khiển đoạn gồm hay nhiều byte frame dùng để quản lý Đầu tiên, khảo sát trường hợp byte, phát triển thành trường hợp byte, gọi chế độ mở rộng Tùy theo dạng frame mà trường điều khiển khác N ếu bit trường điều khiển 0, I-frame N ếu bit đầu bit kế S-frame N ếu hai bit đầu kế 1, U-frame Trường điều khiển ba dạng frame chứa bit gọi poll/final (P/F)-bit thứ Một I-frame chứa chuỗi bit điều khiển lưu lượng kiểm tra lỗi, gọi N (S) N (R), nằm bit (P/F) N (S) cho biết số frame mong muốn gởi trả trường hợp trao đổi hai chiều; N (R) cho biết số frame chuỗi N ếu frame cuối khơng nhận xác, số N (R) số frame bị hỏng, cho thấy nhu cầu cần truyền lại Trường điều khiển S-frame có chứa trường N (R) khơng chứa trường N (S) S-frame dùng để gởi N (R) máy thu khơng có liệu riêng để gởi Mặt khác, tín hiệu xác nhận chứa trường điều khiển I-frame (nói trên) S-frame khơng truyền liệu nên không cần trường N (S) để nhận dạng chúng Hai bit nằm trước bit P/F S-frame dùng mang mã lưu lượng (code flow) thông tin kiểm tra lỗi, thảo luận phần sau Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang181 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Hình 11.15 U-frame khơng có trường N (S) N (R), không thiết kế để trao đổi liệu người dùng hay tín hiệu xác nhận Thay vào đó, U-frame có hai trường code, gồm hai bit, ba bit, chen bit P/F Các mã nhận dạng Uframe chức (thí dụ thiết lập chế độ trao đổi) Hình mơ tả trường điều khiển chế độ mở rộng Chú ý chế độ mở rộng, trường điều khiển I-frame S-frame có chiều dài hai byte cho phép dùng bit dùng cho trường hợp phát số chuỗi thu ( số nằm 127) Tuy nhiên, Uframe byte Hình 11.16 Trường P/F bit đơn có hai mục đích N ó có nghĩa thiết lập với (bit=1) cho biết poll hay final N ó poll frame trạm sơ cấp gởi (tức trường địa chứa địa máy thu) final frame thứ cấp gởi sơ cấp trường hợp hình bên Hình 11.17 Information field Flag Address Hình 10 Control Information FCS Flag It contains user data in an I-Frame It does not exist in a S-Frame It contains management information in an U-Frame Hình 11.18 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang182 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Trường thông tin chứa liệu người dùng I-frame, mạng quản lý thông tin U-frame Chiều dài fame thay đổi tùy thuộc vào dạng mạng giữ cố định mạng S-frame khơng có trường thơng tin N hư thấy trường hợp thường có khả đặt thông tin lưu lượng, lỗi thông tin khác I-frame tức frame có chứa liệu Thí dụ, phương thức trao đổi hai chiều (half hay full duplex), trạm xác nhận liệu nhận từ trạm trường điều khiển frame liệu thay gởi frame xác nhận riêng Kết hợp liệu gởi vào thông tin điều khiển theo cách gọi piggybacking (cỏng, cởi lưng người khác) Piggybacking (cỏng) phương thức kết hợp liệu truyền xác nhận vào frame đơn FCS Field Hình 11.19 Frame Check Sequence (FCS) nằm trường kiểm tra lỗi HDLC, chứa từ đến byte CRC NÓI THÊM VỀ FRAME Trong ba frame HDLC I-frame đơn giản nhất, thiết kế để vận chuyển thông tin người dùng (user) piggybacking xác nhận Do đó, tầm biến động Iframe – khác biệt liên quan đến liệu (nội dung CRC), nhằm để nhận dạng số frame hay để xác nhận frame nhận Trái lại, S-frame U-frame chứa trường frame điều khiển N hư thảo luận phần trường điều khiển, trường chứa mã nhằm thay đổi ý nghĩa frame Thí dụ, mã S-frame dùng cho selective-reject (SREJ) khơng thể dùng thay cho mã S-frame dùng cho receive ready (RR) S-FRAME Hình 11.20 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang183 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Frame giám sát dùng để xác nhận, điều khiển lưu lượng, kiểm tra lỗi việc piggybacking vào I-frame khơng thể khơng thích hợp (khi trạm khơng có liệu để gởi hay cần gởi tín hiệu điều khiển, hay đáp ứng thay cho tín hiệu xác nhận) S-frame khơng có trường thơng tin, mà nằm tin gởi đến trạm thu Các tin tùy theo dạng S-frame context tin truyền, dạng S-frame xác định từ mã gồm hai bit thiết lập trường điều khiển, trước bit P/F Có dạng S-frame: Thu, sẵn sàng thu (RR) Chưa sẳn sàng thu (RN R) Loại (REJ) Chọn-lọc (SREJ) Receive Ready S-frame chứa mã cho RR (00) dùng trường hợp khác nhau: ACK: Tín hiệu RR trạm thu dùng gởi trả xác nhận nhận Iframe máy thu khơng có liệu riêng để gởi (khơng có I-frame để piggybacking tín hiệu xác nhận) Trong trường hợp này, trường N (R) frame điều khiển chứa số chuỗi frame kế cần nhận Trong trường điều khiển byte, trường N (R) có bit, cho phép xác nhận đến frame Trong chế độ mở rộng, trường N (R) có bit cho phép xác nhận đến 128 frame Poll: Khi trạm sơ cấp truyền (hay trường hợp trạm hỗn hợp đóng vai trò sơ cấp), với bit P/F thiết lập chức poll hay bit P, RR hỏi trạm thứ cấp có gởi khơng? Negative response to poll: Khi gởi trạm thứ cấp dùng bit P/F thiết lập final hay bit F, RR báo cho trạm phát biết trạm thu để gởi N ếu trạm thứ cấp có liệu cần truyền, đáp ứng với poll thông qua Iframe, không dùng S-frame Positive response to poll: Khi trạm thứ cấp có khả thơng tin truyền từ sơ cấp, gởi frame RR bit P/F thiết lập (bit F) Receive not ready: Frame RN R dùng theo cách: ACK: Tín hiệu RN R từ máy thu gởi máy phát nhằm xác nhận tất frame nhận, không bao gồm frame trường N (R) yêu cầu không gởi thêm frame có frame RR gởi Select: Khi trạm sơ cấp muốn truyền liệu to trạm thứ cấp đặc thù, cảnh báo cho thứ cấp cách gởi frame RN R với bit P/F thiết lập bit P Mã RN R báo cho máy thứ cấp đừng gởi liệu riêng nữa, frame thiết lập chế độ select poll Negative response to select Khi trạm thứ cấp chọn khả nhận liệu, gởi trả frame RN R với bit P/F thiết lập bit F Reject Dạng thứ S-frame reject (REJ) REJ tín hiệu khơng xác nhận máy thu gởi trả hệ thống sửa lỗi go-back-n ARQ, với trường hợp máy thu khơng có Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang184 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu liệu để piggybacking đáp ứng Trong frame REJ, trường N (R) chứa số frame bị hỏng biết frame tất frame tiếp sau phải đươc truyền lại Selective-Reject: Frame selective-reject (SREJ) tín hiệu khơng xác nhận hệ thống selective-reject ARQ N ó máy thu gởi máy phát cho biết frame nhận bị hỏng (số nằm trường N (R)) yêu cầu gởi lại frame Hình 11.21 U-FRAME Các frame khơng đánh số dùng để trao đổi thông tin quản lý điều khiển thiết bị kết nối Khác với S-frame, U-frame có chứa trường thơng tin, thông tin quản lý hệ thống liệu user Tương tự S-frame, nhiều thông tin U-frame mang chứa mã đặt trường điều khiển Mã Uframe chia thành hai phần: prefix gồm hai bit đặt trước bit P/F suffix bit sau bit P/F Hai phân đoạn (5 bit) dùng để tạo 32 dạng U-frame Một số tổ hợp minh họa hình Hình 11.22 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang185 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Code 00 001 11 011 11 000 11 010 11 100 11 110 00 000 00 110 00 010 10 000 00 100 11 001 10 101 10 001 Chương 11: Giao thức kết nối liệu Command SNRM SNRME SARM SARME SABM SABME UI DISC SIM UP RSET XID Response DM UI UA RD RIM XID FRMR Các lệnh U-frame ghi bảng chia thành phạm trù chức bản: thiết lập chế độ, trao đổi không đánh số, ngừng kết nối, khởi tạo, chức khác(hỗn hợp): - Mode setting Các lệnh thiết lập chế độ trạm sơ cấp , hay trạm hỗi hợp đóng vai trị sơ cấp gởi nhằm điều khiển q trình trao đổi, nhằm thiết lập kiểm sốt kết nối Frame thiết lập chế độ U-frame thông báo cho trạm thu biết format trình truyền Thí dụ, trạm hỗn hợp muốn thiết lập quan hệ sơ cấp -thứ cấp tạm thời với trạm khác, gởi U-frame chứa mã 00 001 (nhằm thiết lập đáp ứng thông thường) Trạm có địa nhận hiểu chọn để nhận tin (từ sơ cấp) nên tự chỉnh định cho thích hợp - Unnumbered-Exchange Các mã trao đổi không đánh số dùng để truyền hay cố phần đặc thù thông tin kết nối liệu hai thiết bị Mã poll không đánh số (UP: unnumbered poll) 00 100 trạm sơ cấp (hay trạm hỗn hợp đóng vai trị sơ cấp) truyền mạng nhằm thiết lập trạng thái trạm có địa q trình trao đổi khơng đánh số Mã thông tin không đánh số (UI: unnumbered information) 00 000 dùng để truyền phần đặc thù thông tin time/date dùng cho đồng Frame UI truyền lệnh (list tham số cho trình truyền) hay đáp ứng (mơ tả khả trạm có địa để nhận tin) Mã xác nhận không đánh số (UA: unnumbered acknowledgment) 00 110 máy thu gởi trả nhằm trả lời cho unnumbered poll, xác nhận cho unnumbered request frame (thí dụ RD: request disconnect) để chấp nhận lệnh thiết lập chế độ (xem lại bảng) Disconnection Có ba mã ngừng kết nối, lệnh từ trạm đóng vai trị sơ cấp hay trạm hỗn hợp, lại hai đáp ứng từ trạm thu Lệnh đầu tiên, disconnect (DISC, 00 010) trạm thứ gởi đến trạm thứ hai để thông báo ngừng kết nối Lệnh thứ hai: máy thứ hai gởi yêu cầu ngừng kết nối request disconnect (RD, 00 010) máy thứ sau nhận DISC Lệnh thứ ba chế độ ngừng kết nối (DM: disconnect mode 11 000) máy có địa nhận gởi đến máy phát negative response cho lệnh thiết lập chế độ (xem bảng) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang186 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Initialization Mode Mã 10 000, dùng làm lệnh (do trạm thứ gởi đến trạm thứ hai) nhằm thiết lập chế độ khởi tạo (SIM: set initialization mode) nhằm chuNn bị cho trạm thu chuNn bị khởi tạo chức điều khiển kết nối liệu Lệnh SIM trường UI chứa chương trình hay tham số thiết lập Cùng mã 10 000, dùng làm đáp ứng (do máy thứ hai gởi máy thứ nhất) , cho biết chế độ yêu cầu khởi tạo (RIM: request initialization mode) cố lệnh SIM trạm thứ gởi đến Lệnh dùng để đáp ứng lệnh thiết lập chế độ trạm thứ hai hoạt động theo lệnh without first receiving a SIM (xem bảng) Miscellaneous Trong ba lệnh hai lệnh đầu: reset (RSET, 11 001) trao đổi ID (XID, 11 101) lệnh gởi từ máy phát đến máy thu theo địa Lệnh thứ ba, frame reject (FRMR, 10 001) đáp ứng từ trạm nhận gởi trạm phát: RSET: cho trạm thứ hai biết trạm thứ reset send sequence numbering thông báo cho trạm thứ hai để làm bước tương tự Lệnh thường gởi nhận FRMR XID: yêu cầu trao đổi liệu nhận dạng từ máy thứ hai (Địa bạn gì?) FRMR: báo cho hệ thống thứ U-frame trạm thứ hai nhận có syntax bị sai (điều khơng giống frame HDLC) Thí dụ, tín hiệu gởi frame nhận dạng S-frame lại có chứa trường thơng tin CÁC THÍ DỤ: Sau số thí dụ phương pháp thơng tin dùng HDLC Thí dụ 1: Poll/Response Trong hình bên tiết bị sơ cấp (mainframe) hệ nhiều điểm gởi poll đến thiết bị thứ cấp (A) S-frame chứa mã poll Đầu tiên trường flag, tiếp đến địa thứ cấp cần poll, trường hợp A Trường thứ ba, điều khiển chứa mã nhận dạng frame S-frame, theo sau mã RR (receive ready), trạng thái máy phát, bit P/F thiết lập poll, trường N (R) = Sau trường điều khiển FCS error detection code trường ending flag Trạm A có liệu cần gởi, nên trả lời I-frame đánh số Frame thứ hai có bit P/F thiết lập final cho biết chấm dứt liệu Trạm sơ cấp xác nhận hai frame lúc dùng S-frame chứa số trường N (R) cho trạm A biết frame nhận A gởi thêm frame nào, trạm sơ cấp mong nhận fram số Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang187 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Hình 11.23 Thí dụ 2: Select/Response Hình 11.24 Thí dụ dùng cấu hình nhiều điểm cho thấy cách sơ cấp chọn lựa trạm thứ cấp, trạm B để nhận tín hiệu truyền Đầu tiên, sơ cấp gởi S-frame đến trạm địa B có chứa mã select Frame select tương tự frame poll, trạng thái RR trường điều khiển thay RN R, cho thứ cấp biết để sẳn sàng chưa gởi Trạm B trả lời dùng S-frame khác, định địa từ B, chứa mã RR với bit final, cho biết máy sẳn sàng nhận frame cuối Sơ cấp gởi I-frame có chứa liệu Frame gởi cho địa B, trường N (S) nhận dạng frame số 0, bit P chưa htiết lập cho thấy frame poll, trường N (R) cho thấy I-frame bị trả về, mong đánh số Trạm B trả lời dùng frame RR với hai mục tiêu: bit final thiết lập cho sơ cấp biết B khơng có để gởi N (R)=1 cho thấy B mong nhận frame Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang188 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Thí dụ 3: Peer Devices Hình 11.25 Thí dụ nhằm minh họa trình truyền dẫn trao đổi chế độ cân không đồng (ABM) dùng phương pháp xác nhận piggybacking Hai trạm đồng quyền kết nối điểm-điểm Trạm A gởi U-frame chứa mã SABM để thiết lập kết nối chế độ cân không đồng Bit P thiết lập cho biết trạm A muốn điều khiển kết nối phát Trạm B đồng ý yêu cầu cách gởi U-frame chứa mã UA, thiết lập bit F Chấp nhận truyền chế độ cân không đối xứng, hai trạm chế độ trạm hỗn hợp, thay sơ cấp-thứ cấp, nên bit P/F khơng cịn giá trị bỏ qua frame Trạm A bắt đầu trao đổi thông tin với I-frame đánh số I-frame đánh số Tram B gởi xác nhận piggybacking hai frame vào I-frame I-frame B đánh số (trường N (S)) chứa trường N (R), xác nhận nhận frame số số A cho biết mong muốn nhận frame Trạm B gởi tiếp fram thứ hai ba (đánh số 2) trước chấp nhận thêm frame đến từ A Các thông tin N (R), chưa thay đổi Các fram B cho biết trạm B mong nhận frame từ A Trạm A gởi hết liệu N hư thế, khơng piggybacking xác nhậan vào Iframe nên phải gởi S-frame thay vào Mã RR cho thấy A sẳn sàng nhận Số trường N (R) cho B biết frame 0, 1, chấp nhận chờ số Thí dụ 4: Peer Communication with Error Trong thí dụ vùa qua, giả sử frame gởi từ B đến A có lỗi Trạm A, cần báo cho B để gởi lại frame (hệ thống dùng giao thức go-back-n) Trạm A gởi frame reject supervisory nhằm thông báo lỗi frame Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang189 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Station A Station B ` ` Data F l a g Data F C S F l a g Data F C S F l a g Data F C S F l a g I-Frame A Data Error F l a g I-Frame A Data F l a g I-Frame A 2 Reject F l a g F C S S-Frame B REJ F l a g Data F l a g Data F C S F l a g Data F C S F l a g I-Frame A Data F l a g I-Frame A 2 Acknowledgement F l a g F C S S-Frame B RR F l a g Hình 11.26 11.2 THỦ TỤC TRUY CẬP KẾT NỐI MẠNG N hiều giao thức dựa phạm trù link access procedure (LAP) phát triển Các giao thức đặc thù tập HDLC ứng dụng cụ thể, LAPB, LAPD LAPM thông dụng LAPB Link access Procedure, Balanced (LAPB), đơn giản tập HDLC dùng để kết nối trạm với mạng ChuNn cung cấp chức cần thiết để thông tin DTE DCE (tức khơng có ký tự poll select) LAPB dùng cấu hình đối xứng hai thiết bị Thông tin thường chế độ không đối xứng cân LAPB dùng ISDN , kênh B LAPD Link access procedure for D channel (LAPD) tập đơn giản HDLC dùng ISDN dùng với chế độ không đồng cân (ABM) LAPM Link access procedure for modems (LAPM) tập đơn giản HDLC dùng cho modem Được thiết kế cho chuyển đổi không đồng bộ-đồng bộ, phát lỗi, chuyển lại Được phát triển cho ứng dụng HDLC modem Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang190 https://fb.com/tailieudientucntt ... 00 0111 11 0110 0111 11001000 Control 00 0111 11 0110 0111 11001000 FCS Flag 00 0111 1111 0 0111 1101000 Data received Hình 11. 12 Q trình có ba ngoại lệ: chuỗi bit thực flag, việc truyền bị hủy bỏ kênh truyền. .. (nhồi) thêm bit thừa sau số Thí dụ, chuỗi 0111 1111 1000 trở thành 0111 11 0111 000 Số thêm vào bit thứ cho biết có bit nhồi, máy thu nhận se loại bỏ Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com... CuuDuongThanCong.com Trang179 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 11: Giao thức kết nối liệu Data send 00 0111 1111 0 0111 1101000 Frame send Flag Address Control FCS Flag Stuffed