TÌM HIỂU VÀ LẬP TRÌNH GIAO THỨC TRUY CẬP MẠNG NGẪU NHIÊN CSMACA

Cuộc sống con người ngày càng hiện đại, kèm theo đó là sự phát triển thịnh vượng, vượt bậc của khoa học công nghệ, giúp con người thuận tiện trong mọi công việc và đời sống. Sự giao tiếp và truyền thông tin của con người ngày càng nhiều và trở nên rất quan trọng. Nhờ sự phát triển của kỹ thuật, công nghệ mà ngày nay con người đã có thể truyền dữ liệu, gửi thông tin, giao tiếp một cách dễ dàng. Việc giao tiếp, truyền phát dữ liệu về cơ bản được chia làm 2 loại: Không dây và có dây. Tuy nhiên, không phải việc truyền thông tin lúc nào cũng thực hiện được hay chính xác tuyệt đối mà bị tác động bởi nhiều yếu tố như môi trường ( thời tiết…), xung đột tín hiệu trên đường truyền…Vậy nên các quy tắc chuẩn hay Protocol được đưa ra để giải quyết vấn đề này. CSMA/CA là một trong những giao thức truyền tin giúp tránh sự xung đột dữ liệu trong đường truyền. Trong đề tài này, chúng em sẽ khái quát về cách thức hoạt động của protocol này và mô phỏng việc truyền gói tin giữa các host dựa trên hoạt động đó.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN I TÌM HIỂU VÀ LẬP TRÌNH GIAO THỨC TRUY CẬP MẠNG NGẪU NHIÊN CSMA/CA Giáo viên hướng dẫn: TS Phùng Thị Kiều Hà Hà Mạnh Lam Doãn Xuân Khang Điện tử 07 - K60 CN Điện tử 01 - K61 Hà Nội, 01/2019 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Thời gian Kế hoạch 04/10/2018 Nhận đề tài 05/10-01/11/2018 Đọc hiểu tài liệu, viết báo cáo slide hàng tuần 02/11-15/12/2018 Hiểu đề tài, lập trình mơ giao thức, chỉnh sửa 16/12/2018- Tiếp tục đọc hiểu, chỉnh sửa code, viết báo cáo PHÂN CHIA CÔNG VIỆC Thành viên thực Cơng việc Cả nhóm Đọc hiểu tài liệu, thảo luận Lam (60%) + Khang (40%) Chuẩn bị slide báo cáo hàng tuần Lam (40%) + Khang (60%) Hiểu code, chỉnh sửa code Lam Viết báo cáo, chỉnh sửa báo cáo ĐIỂM ĐÁNH GIÁ CÁ NHÂN Hà Mạnh Lam Doãn Xuân Khang ĐỒ ÁN I – CSMA/CA MỤC LỤC Kế hoạch thực hiện……………………………………………………… Trang Phân chia công việc…………………………………………………… Trang Mục lục………………………………………………………………… Trang Lời mở đầu……………………………………………………………… Trang Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu…………………………………………………… Trang Trang 4 Danh mục từ viết tắt……………………………………… …………… Trang I: PROTOCOL………………………………………………………… Trang 1: Khái niệm…………………………………………………………… Trang 2: Hoạt động……………………………… Trang 3: Một số Protocol thông dụng………………………………………… Trang II: CSMA/CA Trang 1: Đặt vấn đề…….……………………………………………………… Trang 2: Khái niệm CSMA/CA……………………………………………… Trang 2.1 Đa truy nhập, xung đột…………………………………………… Trang 2.2 CSMA…………………………………………………………… Trang 2.3 CSMA/CA……………………………………………………… Trang 11 3: Hoạt động… ………………………………………………………… Trang 12 3.1 CSMA mạng không dây…………………………………… Trang 12 3.2 Tránh va đập mạng không dây…………………………… 3.3 Các trường hợp gửi nhận gói tin nguồn đích …………… Trang Trang 13 15 III: LẬP TRÌNH MƠ PHỎNG GIAO THỨC…………………… Trang 19 1: Mơ tả chung………………………………………………………… Trang 19 2: Logic thực …………………………………………………… Trang 19 3: Code…………………….…………………………………………… Trang 20 4: Kết thực hiện…………………………………………………… Trang 28 IV: NHẬN XÉT……………………………………………………… Trang 32 KẾT LUẬN…………………………………………………………… Trang 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… Trang 35 ĐỒ ÁN I – CSMA/CA LỜI MỞ ĐẦU Cuộc sống người ngày đại, kèm theo phát triển thịnh vượng, vượt bậc khoa học công nghệ, giúp người thuận tiện công việc đời sống Sự giao tiếp truyền thông tin người ngày nhiều trở nên quan trọng Nhờ phát triển kỹ thuật, công nghệ mà ngày người truyền liệu, gửi thơng tin, giao tiếp cách dễ dàng Việc giao tiếp, truyền phát liệu chia làm loại: Khơng dây có dây Tuy nhiên, khơng phải việc truyền thông tin lúc thực hay xác tuyệt đối mà bị tác động nhiều yếu tố môi trường ( thời tiết…), xung đột tín hiệu đường truyền…Vậy nên quy tắc chuẩn hay Protocol đưa để giải vấn đề CSMA/CA giao thức truyền tin giúp tránh xung đột liệu đường truyền Trong đề tài này, chúng em khái quát cách thức hoạt động protocol mô việc truyền gói tin host dựa hoạt động Học phần Đồ Án I giúp chúng em tìm hiểu thêm tiếp cận kết nối lý thuyết với thực tế Trong báo cáo q trình thực thiết kế mơ làm báo cáo cịn nhiều sai sót độ xác chất lượng Vậy nhóm em mong nhận thơng cảm đóng góp tích cực cô để rút kinh nghiệm, cải thiện kĩ có thêm kiến thức học tập học phần Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2018 ĐỒ ÁN I – CSMA/CA DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Hoạt động truyền liệu protocol Hình Cơ chế truy nhập kênh 1-persistent CSMA Hình Cơ chế truy nhập kênh p-persistent CSMA Hình Cơ chế truy nhập kênh none-persistent CSMA Hình Cơ chế gửi gói tin CSMA mạng khơng dây Hình Cơ chế gửi - nhận CSMA mạng khơng dây Hình Tránh va đập mạng khơng dây Hình Sơ đồ mơ tả đầy đủ chế CSMA/CA Hình Q trình gửi nhận thành cơng lần đầu Hình 10 Q trình truyền với lỗi nhận tin CTS Hình 11 Quá trình truyền với lỗi nhận data Hình 12 Quá trình truyền với lỗi tin phản hồi ACK Hình 13 Khảo sát giá trị Throughput Time theo lambda DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng DIFS theo chuẩn kết nối không dây Bảng DIFS theo chuẩn kết nối không dây DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CSMA CD CA DIFS SIFS ACK CTS RTS NAV Carrier Sense Multiple Access Collision Detection Collision Avoidance DCF Inter-Frame Space Service Inter-Frame Space Acknowledgement Clear to send Request to send Network Allocation Vector ĐỒ ÁN I – CSMA/CA I: PROTOCOL Khái niệm Giao thức giao tiếp hay gọi giao thức truyền thông, giao thức liên mạng, giao thức tương tác, giao thức trao đổi thông tin (tiếng Anh communication protocol) - công nghệ thông tin gọi tắt giao thức (protocol), nhiên, tránh nhầm với giao thức ngành khác - tập hợp quy tắc chuẩn dành cho việc biểu diễn liệu, phát tín hiệu, chứng thực phát lỗi liệu - việc cần thiết để gửi thơng tin qua kênh truyền thơng, nhờ mà máy tính (và thiết bị) kết nối trao đổi thông tin với Các giao thức truyền thơng dành cho truyền thơng tín hiệu số mạng máy tính có nhiều tính để đảm bảo việc trao đổi liệu cách đáng tin cậy qua kênh truyền thơng khơng hồn hảo Các giao thức thực phần cứng, phần mềm kết hợp hai Một giao thức xác định: - Định dạng thứ tự thông điệp trao đổi hai nhiều thực thể giao tiếp - Các hành động trình truyền/ nhận Các giao thức khác thực nhiệm vụ giao tiếp khác Các giao thức gọi nghi thức định ước máy tính Hoạt động Toàn hoạt động truyền liệu mạng phải chia thành nhiều bước riêng biệt có hệ thống Ở bước, số hoạt động diễn diễn bước khác Mỗi bước có nguyên tắc giao thức riêng Các bước phải thực theo trình tự quán giống máy tính mạng Ở máy tính gửi, bước phải thực từ xuống Ở máy tính nhận, chúng phải thực từ lên ĐỒ ÁN I – CSMA/CA Hình 1: Hoạt động truyền liệu protocol Cả máy tính gửi máy tính nhận cần thực bước theo cách để liệu lúc nhận không thay đổi so với lúc gửi Chẳng hạn, hai giao thức chia thành nhiều gói bổ sung thêm thông tin thứ tự, thông tin thời lượng thông tin kiểm lỗi, nhiên giao thức lại thực việc theo cách khác Do đó, máy tính dùng giao thức khơng thể giao tiếp thành cơng với máy tính dùng giao thức khác Một số Protocol thơng dụng Có nhiều giao thức sử dụng để giao tiếp truyền đạt thông tin Internet, số giao thức tiêu biểu: • TCP (Transmission Control Protocol): Là giao thức cốt lõi giao thức TCP/IP Sử dụng TCP, ứng dụng máy chủ nối mạng tạo "kết nối" với nhau, mà qua chúng trao đổi liệu gói tin Giao thức đảm bảo chuyển giao liệu tới nơi nhận cách đáng tin cậy thứ tự TCP phân biệt liệu nhiều ứng dụng (chẳng hạn, dịch vụ Web dịch vụ thư điện tử) đồng thời chạy máy chủ ĐỒ ÁN I – CSMA/CA • IP (Internet Protocol): Là giao thức hướng liệu sử dụng máy chủ nguồn đích để truyền liệu liên mạng chuyển mạch gói • HTTP (HyperText Transfer Protocol): Cho phép trao đổi thông tin (chủ yếu dạng siêu văn bản) qua Internet, năm giao thức chuẩn mạng Internet, dùng để liên hệ thông tin Máy cung cấp dịch vụ (Web server) Máy sử dụng dịch vụ (Web client) mơ hình Client/Server dùng cho World Wide WebWWW, HTTP giao thức ứng dụng giao thức TCP/IP (các giao thức tảng cho Internet) • FTP (File Transfer Protocol): Cho phép trao đổi tập tin qua Internet, thường dùng để trao đổi tập tin qua mạng lưới truyền thông dùng giao thức TCP/IP (chẳng hạn Internet - mạng ngoại - Intranet - mạng nội bộ) • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Là chuẩn truyền tải thư điện tử, cho phép gởi thông điệp thư điện tử (e-mail) qua Internet • POP3 (Post Office Protocol, phiên 3): Là giao thức tầng ứng dụng, dùng để lấy thư điện tử từ server mail, thông qua kết nối TCP/IP POP3 IMAP4 (Internet Message Access Protocol) chuẩn giao thức Internet thông dụng dùng để lấy nhận email Hầu máy tính hỗ trợ hai giao thức • MIME (Multipurpose Internet Mail Extension): Là tiêu chuẩn Internet định dạng cho thư điện tử Hầu thư điện tử Internet truyền qua giao thức SMTP theo định dạng MIME Vì gắn liền với chuẩn SMTP MIME nên thư điện tử Internet gọi thư điện tử SMTP/MIME, cho phép gởi kèm tập tin nhị phân, phim, nhạc, theo thư điện tử • WAP (Wireless Application Protocol): Là tiêu chuẩn công nghệ cho hệ thống truy nhập Internet từ thiết bị di động điện thoại, PDA Mặc dù tiêu chuẩn chưa chuẩn hóa tồn cầu, ứng dụng giao thức tác động lớn đến ngành công nghiệp di động lĩnh vực dịch vụ liên quan WAP mang lại nhiều ứng dụng cho người sử dụng thiết bị đầu cuối di động E-mail, web, mua bán trực tuyến, ngân hàng trực tuyến … ĐỒ ÁN I – CSMA/CA II: CSMA/CA Đặt vấn đề CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) giao thức truyền thơng tin thiết bị mạng tranh sử dụng đường truyền, Ethernet chẳng hạn Khi thiết bị muốn truyền tin, phải lắng nghe xem có thiết bị sử dụng đường truyền hay không Nếu đường truyền rảnh (idle), truyền liệu lên đường truyền Trong q trình truyền tải, đồng thời lắng nghe, nhận lại liệu mà gửi để xem có đụng độ với liệu thiết bị khác hay không CSMA/CD phát triển từ CSMA để tăng hiệu phương thức CSMA, cách dừng việc truyền tín hiệu phát thấy xung đột, giảm thiểu thời gian chờ để thực việc truyền (CSMA không kết thúc việc truyền liệu phát xung đột, máy truyền tiếp tục truyền, máy gây xung đột sau nhận thông báo dừng khoảng thời gian trước cố gắng truyền tiếp) Một đụng độ xảy hai thiết bị truyền liệu cách đồng thời Khi đụng độ xảy ra, thiết bị tạm dừng khoảng thời gian ngẫu nhiên trước thực truyền lại liệu bị đụng độ Khi mạng bận rộn tần suất đụng độ cao Hiệu suất mạng giảm cách nhanh chóng số lượng thiết bị nối kết vào mạng tăng lên Giải pháp: Sử dụng chế tránh xung đột trình truyền – Collision Avoidance Khái niệm CSMA/CA 2.1 Đa truy nhập, xung đột a) Đa truy nhập: - Là chế truy nhập người sử dụng sử dụng chung băng tần - Nhiều người sử dụng truy cập kênh truyền thời điểm • Ưu điểm: Không phải thiết lập kênh truyền trước gửi liệu • Nhược điểm: Có tranh chấp tài nguyên đường truyền dẫn đến xung đột liệu đường truyền - Đa truy nhập phù hợp cho chế truyền không liên kết ĐỒ ÁN I – CSMA/CA - Khơng liên kết: Thiết bị mạng có nhu cầu gửi trực tiếp liệu lên mạng (không cần phải thiết lập huỷ bỏ kết nối) b) Xung đột: - (Collision) Xung đột xảy hay nhiều thiết bị mạng truy nhập kênh truyền thời điểm 2.2 CSMA CSMA( Carrier Sense Multiple Access – đa truy nhập cảm biến sóng mang ) chế đưa với yêu cầu nâng cao hiệu suất kênh cách giảm va đập, chế kiểm tra trạng thái kênh truyền Trước truy nhập kênh, trạm có chế kiểm tra trạng thái kênh truyền (Carrier sense) Nếu có sóng mang (Carrier): Kênh truyền bận (có trạm khác truy nhập kênh) Nếu khơng có sóng mang: Kênh truyền rỗi Phân loại: - 1-persistent CSMA - p-persistent CSMA - None-persistent CSMA • persistent CSMA - Cơ chế truy nhập kênh Hình 2: Cơ chế truy nhập kênh 1-persistent CSMA ĐỒ ÁN I – CSMA/CA class Event { double eventTime; eventtype eventType; int eventHostId; public: Event(); Event(double etime, eventtype event, int hostId) { eventTime = etime; eventType = event; eventHostId = hostId; } double getEventTime() { return eventTime; } int getHost() { return eventHostId; } void getInfo() { //cout