Chương II ts ph ngth cộ ố ươ ứ truy pm ng v chun cho chóng àẩ
2.1.Qua nh các chun IEEE 802 v mô hình OSI. ẩà
2. CC CHU NH IEEE 80 ẨỌ
2.1.Qua nh các chun IEEE 802 v mô hình OSI. ẩà
OSI Các chuẩn họ IEEE 802.x
Hình 2.1: Mô hình các chuẩn họ IEEE 802.x
2.2. Chức năng của các chuẩn họ IEEE 802.
• IEEE 802.1: Là chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nối giữa các mạng và việc quản trị mạng đối với mạng cục bộ.
• IEEE 802.2: Là chuẩn đặc tả líp con điều khiển liên kết logic (Logical Link Control Sublayer – LLC). Có 3 kiểu giao thức LLC được định nghĩa là:
+ LLC – kiểu 1: Là giao thức kiểu “Khụng liờn kết” và không có cơ chế báo nhận.
+ LLC – kiểu 2: Là giao thức kiểu có liên kết.
+ LLC – kiểu 3: Là giao thức kiểu không liên kết và có cơ chế báo nhận:
• IEEE 802.3: CSMA/CD. Là chuẩn về điều khiển truy cập mạng • IEEE 802.4: Token Bus. MAC.
7 Appliation 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Physical 802.2 802.3 802.4 802.5 802.6 802.9 802.11 802.12 8 02 .1 8 02 .1 0
học
• IEEE 802.5: Token Ring. • IEEE 802.6: Man.
• IEEE 802.9: Là chuẩn đặc tả một mạng tích hợp dữ liệu và tiếng nói. Dải thông tổng cộng là 16Mb/s. Chuẩn này còn được coi là Isochronous Ethernet ( Iso Enet) và nó được thiết kế cho các môi trường có lượng lưu thông lớn và cấp bách.
• IEEE 802.10: Là chuẩn đặc tả về an toàn thông tin trong các mạng cục bộ có khả năng liờn tỏc.
• IEEE 802.11: Là chuẩn đặc tả mạng cục bộ không dây (Wireless LAN). • IEEE 802.12: Là chuẩn đặc tả mạng cục bộ dựa trờn công nghệ đề xuất
bởi AT & T.IBM và HP gọi là 100VG-AnyLAN. Mạng này sử dụng Topo hình sao và một phương pháp truy cập đường truyền có điều khiển tranh chấp.
2.3. Tương quan các chuẩn IEEE 802 và mô hình OSI.
Mô hình OSI Mô hình IEEE 802
Các líp cao. IEEE 802.1 Phối ghép ở líp cao. Data Link
IEEE 802.2 (Là líp con LLC) Điều khiển liên kết logic. IEEE 802.3, IEEE 802.4, IEEE 802.5, IEEE 802.6.
Là líp con điều khiển truy cập mạng (MAC).
Physical Trường vật lý.
Hình 2.2: Mô hình tương quan các chuẩn IEEE 802 và mô hình OSI Theo chuẩn IEEE 802 thỡ lớp liên kết dữ liệu chia thành 2 líp con:
• Líp con điều khiển logic (Logical Link Sublayer – LLC).
• Líp con điều khiển truy cập mạng (Media Access Control Sublayer – MAC).
học
• Phõn rõ chức năng của mỗi líp con: Líp con LLC giữ vai trò tổ chức dữ liệu, tổ chức thông tin để truyền và nhận, líp con MAC chỉ đảm nhiệm việc truy cập vào mạng.
• Thủ tục líp con LLC không bị ảnh hưởng khi sử dụng các đường truyền dẫn khác nhau, nhờ vậy mà linh hoạt hơn trong khai thác.
2.4. Chuẩn IEEE 802.3.
Xác định phương pháp truy cập mạng tức thời có khả năng phát hiện lỗi xung đột thông tin. Đú chớnh là CSMA/CD mà ta đã đề cập ở phần trước. Đặc điểm cơ bản nhất của phương pháp này là tạo khả năng cho các tram (DTE) có nhu cầu truyền thông tin có thể truy cập mạng trong một thời gian nhanh nhất.
Theo chuẩn IEEE 802.3, cỏc lớp được nối với nhau thông qua các bộ ghép nối. Ở líp con điều khiển truy cập mạng MAC có hai bộ phối ghép với các chức năng nh sau:
• Bộ phối ghép trường vật lý: Có nhiệm vụ xác định các đặc tính kỹ thuật của trường vật lý để đảm bảo việc trao đổi luồng dữ liệu giữa hai líp dễ dàng nhất. Bộ ghép nối này cũng thực hiện các chức năng điều khiển truy cập mạng nh: Chia vùng địa lý để tránh xảy ra hiện tượng xung đột thông tin. Đồng thời xử lý xung đột nếu nó xảy ra.
• Bộ phối ghộp lớp con LLC: Có nhiệm vụ đảm bảo việc truyền và nhận các khung dễ dàng và tin cậy. Chức năng của bộ phối ghép này là tạo khung, tạo địa chỉ, phát hiện sai và cung cấp các thông tin về trạng thái của mạng để cho cỏc lớp cao hơn xử lý.
2.4.1. Truyền và nhận thông tin của mạng theo tiêu chuẩn IEEE 802.3.
Ở trạm truyền quá trình xảy ra như các bước sau: Khi líp LLC yêu cầu truyền một đoạn thông tin (frame) thì bộ phận đóng gói dữ liệu truyền sẽ tạo nên khung theo dữ liệu mà LLC cung cấp. Khuôn dạng tổng quát của khung nh sau:
học Octets: 7 1 2/6 2/6 2 … … 4 Phần mào đầu SFD Địa chỉ đích (DA) Địa chỉ nguồn (SA) Độ dài Dữ liệu LLC Trường đếm (PAD) Kiểm tra khung (FCS) Hình 2.3: Khuôn dạng tổng quát khung theo chuẩn IEEE 802.3 Trong đó:
• Phần mào đầu (Preamble – 7 octets) : Là phần đầu dùng cho người nhận biết để thiết lập đồng bộ bit. Nó là một dãy luụn phiờn cỏc bit 1 và 0 với bít cuối cùng là 0.
• SFD (Start Frame Delimiter – 1 octets) – Dấu phân cách bắt đầu khung: Là dãy 10101011, để chỉ sự bắt đầu thực sự của khung, giúp cho nơi nhận định vị được bit đầu của khung.
• Địa chỉ đích (Destination Address – 2/6 octets): Địa chỉ của các trạm đích của khung, nó có thể là một địa chỉ vật lý duy nhất một trạm hay địa chỉ nhóm nhiều trạm hoặc địa chỉ tổng thể (tất cả các trạm trên mạng). Khi cài đặt có thể thống nhất 16 bit hoặc 48 bit.
Khuôn dạng địa chỉ của chóng nh sau: Dạng địa chỉ 16 bit.
Hình 2.4 :
Dạng địa chỉ 48 bit.
Trong đó: I/G = 0 ; Là địa chỉ riêng. I/G = 1 ; Là địa chỉ nhóm. U/L = 0 ; Là địa chỉ toàn cầu. U/L = 1; Địa chỉ quản trị cục bộ.
• Địa chỉ nguồn (Source Address –2/5 octets): Địa chỉ của trạm nguồn gửi khung đi, độ dài của SA phải giống độ dài của DA đã chọn.
• Độ dài (Length – 2 octets): Chỉ độ dài (octet) của phần dữ liệu LLC tiếp theo sau.
I/G 15 bit địa chỉ. I/G U/L 46 bit địa chỉ.
học
• Dữ liệu LLC (Logial Link Control): Đơn vị dữ liệu của LLC.
• Trường đếm (PAD): Các octets được thêm vào để đảm bảo rằng khung là đủ dài để có thể phát hiện xung đột chính xác.
• Chuỗi mã kiểm tra khung (Frame Check Sequence – 4 octets): Mã kiểm lỗi CRC 32 bit cho tất cả cỏc vựng, trừ phần mào đầu, SFD và bản thân FCS.
Líp vật lý của IEEE 802.3 chia làm 2 phần:
• Phần độc lập với đường truyền: Đặc tả giao diện giữa líp con MAC và vật lý.
• Phần phụ thuộc đường truyền: Đặc tả với giao diện đường truyền của LAN và các tín hiệu trao đổi với đường truyền. Phần này cho người tuỳ chọn khác nhau về kiểu đường truyền, phương thức truyền tín hiệu và tốc độ truyền.
Phương án cho líp vật lý của IEEE 802.3.
+ Tốc độ truyền tín hiệu (1Mb/s, 10Mb/s, 100Mb/s).
+ Base (nếu là Baseband) hoặc Broad (Nếu là Broadband). + Chỉ định đặc trưng đường truyền:
• 1Base-5: Tốc độ 1 Mb/s, dựng cáp UTP với phạm vi tín hiệu lên tới 500m (250m/đoạn topo hình sao).
• 10Base-5: Dựng cỏp đồng trục dày đường kính lớn cỡ 10mm với trở kháng là 50 Ω, tốc độ 10Mb/s, phạm vi thực hiện là 500m/đoạn, topo dạng Bus (gọi là Thick-net).
• 10Base-2: Có thể chạy với khoảng cách tới 185m, tốc độ 10Mb/s, topo dạng Bus (Gọi là Thin-net).
• 10Base-F: Dùng cáp quang, tốc độ 10Mb/s, phạm vi cáp 4Km, được phân thành 3 phương án nhỏ:
10Base-FL (Fiber Link). 10Base-FB (Fiber Backbone)
học
10Base-FP (Fiber Passive):
• 10Broad-36: Dùng Broadband, tốc độ 10Mb/s. Cáp đồng trục 75 Ω phạm vi cáp 1800m và lên tới 3600m trong cấu hình cỏp đụi-dual cable, topo dạng Bus.
• 10Base-T: Dựng cỏp UTP, topo hình sao, tốc độ 10Mb/s, khoảng cách từ Hub tới trạm tối đa là 100m.
• 100Base-T: Tốc độ lên tới 100Mb/s (gọi là Fast Ethernet).
Sau đó phần thông tin điều khiển truyền thông tin của MAC sẽ theo dõi xem kênh truyền có bận hay không? Qỳa trỡnh theo dõi được thực hiện thông qua việc phân tích tín hiệu báo do líp vật lý cung cấp. Nếu kênh đang bận thì phải chờ đến khi kênh rỗi.
Mô hình truyền và nhận thông tin của mạng theo tiêu chuẩn IEEE 802.3.
Hình 2.5: Mô hình truyền và nhận thông tin theo chuẩn 802.3
LLC
MAC
§ãng gãi d÷ liÖu truyÒn. Më gãi d÷ liÖu thu.
§iÒu khiÓn thu th«ng tin. §iÒu khiÓn truyÒn th«ng tin.
Líp vËt lý.
học
- Khi kênh truyền rỗi thì bắt đầu truyền thông tin. Líp con MAC sẽ thông báo cho líp con LLC biết và líp MAC lại chờ yêu cầu truyền thông tin tiếp theo.
- Các khung gửi đến các trạm nhận sẽ được phát hiện nhờ líp vật lý của trạm này. Líp vật lý sẽ đồng bộ với đầu khung (theo cấu trúc khung của chuẩn IEEE 802.3) và phát tín hiệu báo chuyển. - Sau khi loại bỏ cỏc bớt mào đầu ở đầu khung thỡ lớp vật lý
chuyển các dữ liệu đến bộ điều khiển thu thông tin của líp con MAC.
- Bộ điều khiển thu thông tin sẽ tiếp nhận cỏc bớt thông tin do líp vật lý gửi tới cho tới khi tắt tín hiệu báo chuyển. Sau đó thông tin được gửi đến bộ mở gói dữ liệu thu.
- Bộ mở gói dữ liệu thu sẽ kiểm tra địa chỉ đến của khung và kiểm tra mó bỏo lỗi. Nếu địa chỉ cần đến trùng với địa chỉ của trạm thu và khung không có lỗi thì khung được chuyển tiếp tới líp con LLC. Nếu địa chỉ không khớp thì khung bị loại bỏ và nếu có lỗi thì khung cũng bị loại nhưng trạm thu yêu cầu phát lại khung đó. - Có thể xảy ra hai hay nhiều trạm cùng phát thông tin một lúc khi
mà cả hai đều đồng thời phát hiện ra kênh trống. Do sù xung đột thông tin nh vậy nên các khung đều bị loại bỏ. Khắc phục hiện tượng này CSMA/CD quy định mỗi trạm trước khi truyền phải phát tín hiệu chiếm kênh để thông báo cho các trạm khác biết và tín hiệu này phải được thu hồi lại. Nếu tín hiệu bỏo kờnh phản hồi lại bình thường thì trạm bắt đầu truyền thông tin. Nếu tín hiệu đó phản hồi bị chậm so với quy định thì chứng tỏ có sự xung đột thông tin. Khi đó trạm truyền phải chờ cho tới khi kênh rỗi. Tuy vậy vẫn có thể xảy ra sù xung đột thông tin và vì vậy những trạm truyền phải phát ra các tín hiệu phát hiện xung đột
học
thông tin. Bộ điều khiển thông tin của MAC của mỗi trạm phát khi nhận được tín hiệu này phải bắt đầu quá trình xử lý xung đột thông tin như sau:
• Bộ điều khiển truyền thông tin của MAC ở các trạm phát đều phỏt lờn kờnh chuỗi bớt hóm để tạo lại và kéo dài khoảng thời gian xung đột thông tin. Nhờ vậy mà khoảng thời gian xung đột đủ lớn để các trạm nhận ra trạng thái này của mạng.
• Số lần phát lại được quy định cho từng loại mạng. Nếu không còn xung đột thông tin thì sẽ tiếp tục quá trình truyền tin. Nếu quá số lần phát lại quy định mà vẫn còn xung đột thông tin thì quá trình truyền tin sẽ bị ngừng vì mạng có thể bị quá tải hoặc bị háng.
2.4.2. Líp vật lý và các đặc tính của đường truyền theo CSMA/CD.
Theo chuẩn CSMA/CD thỡ lớp vật lý tương ứng với chuẩn OSI bao gồm bộ tạo tín hiệu vật lý từ các thông tin nhận được của líp liên kết dữ liệu và các bộ phân phối ghép với đường truyền, các bộ phận xử lý tương tự … Khi khoảng cách giữa hai trạm lớn, người ta phải phân đường truyền thành các đoạn nhỏ hơn gọi là Segment. Giữa các Segment có bộ lặp nhằm khuếch đại và sửa tín hiệu để chống suy hao và chông sai do đường truyền gõy ra. Chuẩn IEEE 802.3 đưa ra một số quy định nh sau:
• Có 4 tốc độ truyền tin: 1Mb/s, 5Mb/s, 10Mb/s và 20Mb/s.
• Độ dài của mỗi Segment không quá 500m và có thể chứa tối đa 180 bộ phối ghộp cỏp.
• Độ dài tối đa của cỏp chớnh là 500m.
• Giữa hai trạm có tối đa là 5 Segment và 4 bộ lặp.
2.4.3. Nhận xét phương pháp CSMA/CD.
Phương pháp truy cập mạng CSMA/CD có ưu điểm là đơn giản, thời gian truy cập nhanh, nhất là khi tải nhỏ, các trạm có thể nối vào hoặc tách ra khỏi mạng một cách linh hoạt. Ngoài ra mạng cũn cú tuổi thọ cao vì:
học
- Những trạm có sự cố có thể hoạt động hoặc tự động ngắt ra khỏi mạng do đó không có ảnh hưởng chung tới toàn mạng.
- Mạng không có yêu cầu có một trung tâm điều khiển tập trung. Nhược điểm chính của phương pháp này là khi tải lớn thì xảy ra xung đột thông tin. Thời gian xử lý hiện tượng xung đột thông tin lớn nên ảnh hưởng đến hiệu suất khai thác mạng.
2.5. Chuẩn IEEE 802.5.
IEEE 802.5 bao gồm líp vật lý và líp con MAC với các đặc tả sau:
• Đặc tả dịch vụ MAC: Định nghĩa các dịch vụ mà IEEE 802.5 cung cấp cho líp con LLC hoặc cho người dùng líp cao hơn khác.
• Giao thức MAC: Là phần cốt lõi của của IEEE 802.5, sử dụng phương pháp vòng thẻ bài (Token Ring) để truy cập đường truyền.
• Đặc tả thực thể líp vật lý. • Đặc tả đường truyền.
2.5.1. Cấu trúc khung theo chuẩn 802.5.
Octets 1 1 1 2/6 2/6 >=0 4 1 1
SD AC FC DA SA INFO FCS ED FS
Hình 2.6: Khuôn dạng khung theo chuẩn 802.5 Trong đó:
• SD : Chỉ bắt đầu của một khung hoặc thẻ bài. SD bao gồm các mẫu tín hiệu luôn luôn có thể phân biệt được với dữ liệu, cụ thể nó dạng JKOJK000 trong đó J và K là các tín hiệu phi dữ liệu mà dạng thực sự của nó phụ thuộc vào kiểu mó hoỏ tín hiệu trên đường truyền.
• AC: Chứa các tham số ưu tiên và hạn chế dùng cho cơ chế ưu tiên và bít giám sát dùng trong cơ chế quản lý vũng. Vựng này cũng chứa cả thẻ bài bit để chỉ thị đó là thẻ bài hay đơn vi dữ liệu.
học
• FC: Chỉ thị khung dây này chứa dữ liệu LLC hay là một khung điều khiển MAC. Nếu khung điều khiển MAC thỡ bớt điều khiển chỉ ra kiểu của nó.
• DA, SA: Địa chỉ trạm đích và địa chỉ trạm nguồn của khung.
• FS: Chứa các bit A (Addess recognized) và C (Frame Copied) với ý nghĩa nh sau:
A = 1 : Trạm thừa nhận địa chỉ của nó. C = 1 : Trạm đã sao chép khung.
Vỡ cỏc bớt A và C nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng của FCS nờn chỳng được lặp lại hai lần để kiểm tra lỗi.
2.5.2. Hoạt động của mạng theo chuẩn IEEE 802.5.
Theo phương pháp phỏp phỏt tín hiệu thăm dò thẻ bài theo vòng tròn thì quyền truy cập mạng được điều khiển bằng việc truyền thẻ bài theo vòng. Khi nhận được thẻ bài thì trạm có quyền phát một hoặc nhiều khung lên mạng. Nếu trạm có khối dữ liệu cần truyền thì dưới tác động của tín hiệu điều khiển MAC các khung sẽ được hình thành với việc bổ sung thờm cỏc trường điều khiển khung, địa chỉ của trạm đích, địa chỉ của trạm nguồn. Các khung này sẽ chờ đến khi trạm nhận được tín hiệu thẻ bài thì sẽ phát lần lượt trên mạng tuỳ theo mức độ ưu tiên. Sau khi truyền xong thông tin thì trạm phát sẽ quan sát kênh truyền, nhận dạng trường địa chỉ nguồn của các khung gửi tới nó. Nếu trạm nhận được địa chỉ của mỡnh thỡ có nghĩa rằng thông tin do trạm phát ra đi qua tất cả các trạm của vòng tròn. Nếu chưa tìm được thông tin phản hồi đú thỡ trạm tiếp tục truyền lặp thông tin cho đến khi nhận được các khung đã phát đi. Trong quá trình truyền lặp đú thỡ cỏc trạm khác đóng vai trò trung gian và nhận dạng những khung gửi tới mình. Nếu là khung điều khiển truy cập mạng thỡ các bit lệnh của nó được truyền cho tất cả các trạm trên vòng tròn mạng.
học
Nếu địa chỉ trạm đến của khung trùng với địa chỉ của trạm nào đó thì trạm đó tiếp nhận khung. Các trường điều khiển, địa chỉ trạm đích, địa chỉ trạm nguồn, trường thông tin, trường trạng thái của khung đó sẽ được sao chép vào