TIỂU LUẬN môn học đề tài lớp LIÊN kết và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄNTHƠNG
KHOA VIỄN THÔNG I

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI :

LỚP LIÊN KẾT VÀ LANS

Giảng viên : T.S Hồng Trọng Minh
Nhóm lớp : Nhóm 2
Nhóm đề tài : 15
Sinh viên
: Phạm Duy Hiệp- B18DCVT142
Nguyễn Văn Hùng- B18DCVT190
Phạm Khánh Toàn- B17DCVT364
Nguyễn Hồng Hải- B18DCVT126

Hà Nội , tháng 9 năm 2021

Nhóm 15

1


Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Bảng phân cơng cơng việc của nhóm
STT
trong Họ và tên Sinh Viên
lớp

Nội dung chính

1

25

Phạm Duy Hiệp

I. Sơ lược về lớp liên kết ( Link
Layer )
II. Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi

2

28

Nguyễn Văn Hùng

STT
trong
nhóm

III. Giao thức và liên kết đa truy
nhập

3

58

Phạm Khánh Toàn

IV. Chuyển mạch trong mạng nội bộ

4

22

Nguyễn Hồng Hải

V. Ảo hóa liên kết
VI. Mạng trung tâm dữ liệu

Nhóm 15

2


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Mục lục
Bảng phân cơng cơng việc của nhóm ...............................................................................2
Mục lục ................................................................................................................................3

Thuật ngữ viết tắt...............................................................................................................5
Danh mục hình vẽ ..............................................................................................................6
Lời nói đầu ..........................................................................................................................7
I.Sơ lược về lớp liên kết ( Link Layer ). ...........................................................................8
1.1.Một số công nghệ : .......................................................................................................8
1.2.Các dịch vụ được cung cấp bởi lớp liên kết ...............................................................9
1.3.Nơi thực hiện lớp liên kết ..........................................................................................10
II.Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi................................................................................ 12
2.1.Kiểm tra chẵn lẻ . ...................................................................................................... 13
2.2.Check Sum ................................................................................................................. 14
2.3.Kiểm tra dư vòng theo chu kỳ (CRC). .................................................................... 15
III. Giao thức và liên kết đa truy nhập ..........................................................................16
3.1.Các giao thức phân vùng kênh ................................................................................ 17
3.1.1.TDM .................................................................................................................... 17
3.1.2.FDM .....................................................................................................................17
3.1.3.CDMA ..................................................................................................................18
3.2.Giao thức truy cập ngẫu nhiên .................................................................................18
3.2.1.ALOHA chia khe (S-ALOHA)...........................................................................18
3.2.2.ALOHA thuần túy ( p-ALOHA) .......................................................................20
3.3.3.Giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang (CSMA)..................................21
3.3.Giao thức thực hiện ...................................................................................................23
3.4.DOCSIS: Giao thức lớp liên kết để truy cập Internet qua cáp .............................23
IV.Chuyển mạch trong mạng nội bộ ..............................................................................24
4.1.Địa chỉ lớp liên kết và giao thức ARP ......................................................................24
4.1.1.MAC Addresses ...................................................................................................24
4.1.2.Giao thức phân giải địa chỉ (ARP) ....................................................................25
4.2.Ethernet ......................................................................................................................27
4.2.1.Cấu trúc khung Ethernet ...................................................................................27
4.2.2.Công nghệ Ethernet ............................................................................................27
4.3.Switch lớp liên kết ......................................................................................................28

4.3.1.Forwarding and Filtering(Chuyển tiếp và Lọc) ...............................................28
4.3.2.Self-Learning (Tự học ) ......................................................................................28
4.3.3.Các thuộc tính của chuyển đổi lớp liên kết.......................................................28
4.3.4.Chuyển mạch so với bộ định tuyến ...................................................................29
4.4.Mạng cục bộ ảo (VLANs) ..........................................................................................29
4.4.1.Khi nào bạn cần tạo Vlan ...................................................................................30
Nhóm 15

3


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

4.4.2.Lợi ích của Vlan ..................................................................................................30
4.4.3.Cổng Trunk .........................................................................................................30
V.Ảo hóa liên kết. .............................................................................................................31
5.1.Chuyển nhãn đa giao thức (MPLS)..........................................................................32
VI. Mạng trung tâm dữ liệu ............................................................................................34
6.1 Kiến trúc trung tâm dữ liệu ......................................................................................35
6.1.1.Tải cân bằng ........................................................................................................36
6.1.2.Kiến trúc phân cấp .............................................................................................36
6.2.Xu hướng trong mạng trung tâm dữ liệu ................................................................38
6.2.1.Cost Reduction ....................................................................................................38
6.2.2.Quản lý và kiểm sốt SDN tập trung ................................................................38
6.2.3.Ảo hóa ..................................................................................................................38
6.2.3.Hạn chế vật lý ......................................................................................................39
6.2.4.Hardware Modularity and Customization .......................................................39
VII.Kết luận ......................................................................................................................40

Tài liệu tham khảo ...........................................................................................................41

Nhóm 15

4


Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Thuật ngữ viết tắt
Đa truy nhập phân chia theo mã

CDMA

Code Division Multiple Access

CMTS

Cable
Modem
Systems

CSMA

Carrier Sense Multiple Access

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access / Đa truy cập nhận biết sóng mang
Collosion Detect
phát hiện xung đột

DOCSIS

Data Over Cable Service Interface Dữ liệu qua cáp dịch vụ giao diện
Specification
đặc điểm kỹ thuật

FDM

Frequency-division multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số

HDLC

High-level Data Link Control

Nghi thức điều khiển dữ liệu cấp
cao

Nonpersistent
CSMA

Nonpersistent
Carrier
Multiple Access

p-ALOHA

Pure ALOHA

p-Persistent
CSMA

p-Persistent Carrier Sense Multiple Giao thức CSMA liên tục với xác
Access
suất p

PPP

POINT-TO-POINT PROTOCOL

Giao thức điểm-điểm

s-ALOHA

Slotted ALOHA

ALOHA chia khe

TDM

Time Division Multiplexing

Ghép kênh theo thời gian

Nhóm 15

Termination Cơng nghệ giúp mạng dây Cáp
đồng trục có thể cung cấp đa dịch
vụ
Giao thức đa truy nhập cảm nhận
sóng mang

Sense Giao thức CSMA không liên tục

ALOHA thuần túy

5


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Danh mục hình vẽ
Hình 1.1: Sáu bước nhảy lớp liên kết giữa máy chủ không dây và máy chủ . .............8
Hình 1.2:Bộ điều hợp mạng ............................................................................................11
Hình 2.1:Kịch bản phát hiện và sửa lỗi .........................................................................12
Hình 2.2:1 bit Parity ........................................................................................................13
Hình 2.3:Parity 2 chiều ....................................................................................................13
Hình 2.3:CRC ...................................................................................................................15
Hình 3.1: Nhiều kênh truy cập khác nhau ................................................................16
Hình 3.2: Ví dụ về TDM và FDM bốn nút ................................................................17
Hình 3.3: Khoảng thời gian dễ bị tổn thương cho một cuộc truyền dẫn sử dụng giao
thức s-ALOHA .................................................................................................................19
Hình 3.4: ALOHA chia khe có nhiều nút ......................................................................19

Hình 3.5: Gây nhiễu truyền trong ALOHA thuần túy. ................................................20
Hình 3.7: Biểu đồ không-thời gian của hai nút CSMA với các đường truyền xung đột
............................................................................................................................................21
Hình 3.8: CSMA với phát hiện va chạm ........................................................................22
Hình 3.9: Các kênh xi dịng và ngược dịng giữa CMTS và modem cáp................24
Hình 4.1: Mỗi interface kết nối với mạng LAN có một địa chỉ MAC duy nhất.........25
Hình 4.2: Mỗi giao diện trên một mạng LAN có một địa chỉ IP và một địa chỉ MAC
............................................................................................................................................26
Hình 4.3: Một bảng ARP có thể có trong 222.222.222.220 ..........................................26
Hình 4.4: Cấu trúc khung Ethernet ...............................................................................27
Hình 4.4: Bảng MAC table ..............................................................................................28
Hình 4.5: Bảng so sánh bộ chuyển mạch và bộ định tuyến..........................................29
Hình 4.6: Một switch được cấu hình 2 Vlans............................................................30
Hình 4.7: Kết nối 2 Vlan : (a) hai dây cáp (b) qua cổng trunk ....................................31
Hình 5.1: Tiêu đề MPLS: Nằm giữa tiêu đề lớp liên kết và lớp mạng ........................32
Hình 5.2: Chuyển tiếp nâng cao MPLS .........................................................................33
Hình 6.1: Mạng trung tâm dữ liệu với cấu trúc liên kết phân cấp..............................35
Hình 6.2: Cấu trúc liên kết mạng dữ liệu được kết nối cấp cao ..................................37

Nhóm 15

6


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lời nói đầu
Giữa hai máy chủ, các biểu đồ dữ liệu di chuyển qua một loạt các liên kết truyền

thơng, một số có dây và một số khơng dây, bắt đầu từ máy chủ nguồn đi qua một
loạt chuyển mạch gói ( bộ chuyển mạch và bộ định tuyến) và kết thúc tại máy chủ
đích. Khi chúng ta tiếp tục đi xuống ngăn xếp giao thức, từ lớp mạng đến lớp liên
kết chúng ta tự nhiên tự hỏi làm thế nào các gói được gửi qua các liên kết riêng lẻ
tạo nên đường truyền thông end-to-end. Các biểu đồ dữ liệu lớp mạng được đóng
gói như thế nào trong các khung lớp liên kết để truyền qua một liên kết? Các giao
thức lớp liên kết khác nhau có được sử dụng trong các liên kết khác nhau dọc theo
đường truyền thông không? Xung đột đường truyền trong các liên kết quảng bá được
giải quyết như thế nào? Có địa chỉ ở lớp liên kết khơng và nếu có thì địa chỉ lớp liên
kết hoạt động như thế nào với cách định địa chỉ lớp mạng mà chúng ta đã học? Và
sự khác biệt chính xác giữa bộ chuyển mạch và bộ định tuyến là gì? Tất cả sẽ được
trả lời trong bài tiểu luận này.

Nhóm 15

7


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

I.Sơ lược về lớp liên kết ( Link Layer ).
1.1.Một số công nghệ :
Host và rout được gọi là các nút .
Các kênh truyền thông nối liền các nút lân cận gọi là các kết nối .
-Các kết nối hữu tuyến (wired).
-Các kết nối vô tuyến ( wireless).
-Các LAN
Gói dữ liệu trong lớp 2 được gọi là frame, đóng gói Datagram.

 Lớp liên kết có trách nhiệm truyền datagram từ 1 node đến lân cận đường truyền
liên kết .
Datagram được truyền bởi các giao thức và trên các đường kết nối khác nhau:
VD : Ethernet trên kết nối thứ 1, frame relay trên các kết nối trung gian ,802.11 trên
các kết nối cuối cùng .
Mỗi giao thức kết nối cung cấp các dịch vụ khác nhau
VD: Có thể hoặc không thể cung cấp rdt trên kết nối .
So Sánh
- Hành trình từ Princetol -> Lausanne
Limo : Princeton -> JFK
Máy bay : JFK -> Gevena
Tàu hỏa : Geneva ->Lansanne
- Khách du lịch = datagram .
- Đoạn đường đi = liên kết truyền thông .
- Kiểu vận chuyển = giao thức lớp link .
- Đại lý du lịch = giải thuật routing .

Hình 1.1: Sáu bước nhảy lớp liên kết giữa máy chủ khơng dây và máy chủ .

Nhóm 15

8


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Để một sơ đồ được chuyển từ máy chủ nguồn sang máy chủ đích, nó phải được di
chuyển qua từng liên kết riêng lẻ trong đường dẫn end-to-end.

Ví dụ, trong mạng công ty được hiển thị ở dưới cùng của Hình 1.1, hãy xem xét việc
gửi một sơ đồ từ một trong các máy chủ không dây đến một trong các máy chủ. Sơ đồ dữ
liệu này thực sự sẽ đi qua sáu liên kết: liên kết WiFi giữa máy chủ gửi và điểm truy cập
WiFi, liên kết Ethernet giữa điểm truy cập và công tắc lớp liên kết; liên kết giữa chuyển
mạch lớp liên kết và bộ định tuyến, liên kết giữa hai bộ định tuyến; một liên kết Ethernet
giữa bộ định tuyến và một bộ chuyển mạch lớp liên kết; và cuối cùng là liên kết Ethernet
giữa bộ chuyển mạch và máy chủ. Qua một liên kết nhất định, một nút truyền đóng gói
datagram trong một khung lớp liên kết và truyền khung vào liên kết.
1.2.Các dịch vụ được cung cấp bởi lớp liên kết
Các dịch vụ có thể được cung cấp bởi giao thức lớp liên kết bao gồm:
Đóng khung: Đóng gói datagram vào trong frame , thêm header và trailer , 1 frame là
1 trường dữ liệu .
-Hầu hết tất cả các giao thức lớp liên kết đều đóng gói từng data gram lớp mạng trong
một khung lớp liên kết trước khi truyền qua liên kết. Khung A bao gồm một trường dữ liệu,
trong đó gói dữ liệu lớp mạng được chèn và một số các trường tiêu đề. Cấu trúc của khung
được xác định bởi giao thức lớp liên kết.
Truy nhập liên kết :
-Truy cập kênh truyền nếu môi trường được chia sẻ .
-Các địa chỉ “MAC” được sử dụng trong các header để xác định nguồn và đích.
-Ở trường hợp đa truy nhập ( nhiều node chia sẻ 2 liên kết ), giao thức MAC phục vụ
để phối hợp truyền khung của nhiều nút.
- Giao thức điều khiển truy nhập phương tiện (MAC) chỉ định các quy tắc mà khung
được truyền vào liên kết. Đối với các liên kết điểm-điểm có một người gửi duy nhất ở một
đầu bên này của liên kết và một người nhận duy nhất ở đầu kia của liên kết, giao thức MAC
rất đơn giản ,người gửi có thể gửi một khung bất cứ khi nào liên kết đó để khơng.
Truyền tin cậy giữa các node lân cận
Đảm bảo di chuyển từng biểu đồ dữ liệu lớp mạng qua liên kết mà khơng có lỗi .
Ít được dử dụng trên đường kết nối lỗi thấp .
Các giao thức tầng vận chuyển nhất định (chẳng hạn như TCP) cũng cung cấp một dịch
vụ phân phối đáng tin cậy. Tương tự như dịch vụ truyền tin cậy ở lớp giao vận, dịch vụ

truyền tin cậy ở lớp liên kết có thể đạt được bằng cách xác nhận và truyền lại .
Dịch vụ truyền đáng tin cậy của lớp liên kết thường được sử dụng cho các liên kết có
nguy cơ mắc lỗi cao, chẳng hạn như liên kết không dây, với mục tiêu sửa lỗi cục bộ trên
liên kết nơi lỗi xảy ra thay vì buộc end-to-end truyền lại dữ liệu bằng giao thức tầng ứng
dụng hoặc truyền tải.
Tuy nhiên, phân phối đáng tin cậy ở lớp liên kết có thể được coi là khơng cần thiết
chi phí cho các liên kết ít lỗi bit, bao gồm cáp quang, đồng trục và nhiều cặp xoắn các liên
kết đồng. Do đó, nhiều giao thức lớp liên kết có dây khơng cung cấp dịch vụ truyền tin cậy.
Phát hiện và sửa lỗi :
- Lỗi gây ra bởi sự suy giảm tín hiệu và tiếng ồn điện tử .

Nhóm 15

9


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

- Máy thu phát hiện khi lỗi bit xảy ra :Gửi tín hiệu cho bên phát truyền lại hoặc hủy bỏ
frame bị lỗi .
- Máy thu phát hiện và sửa các bit lỗi mà không cần phải truyền lại .
-Phần cứng lớp liên kết trong một nút nhận có thể đưa ra quyết định khơng chính xác
rằng một bit trong khung là 0 trong khi nó được truyền 1, và ngược lại. Các lỗi bit như vậy
được tạo ra bởi sự suy giảm tín hiệu và nhiễu điện từ. Bởi vì khơng cần phải chuyển tiếp
một gói dữ liệu có lỗi, nhiều giao thức lớp liên kết cung cấp cơ chế để phát hiện lỗi bit.
- Điều này được thực hiện bằng cách yêu cầu nút truyền bao gồm phát hiện lỗi các bit
trong khung và yêu cầu nút nhận thực hiện kiểm tra lỗi.
- Lớp truyền tải của Internet và lớp mạng cũng cung cấp một hình thức phát hiện lỗi hạn

chế tổng kiểm tra Internet. Phát hiện lỗi trong lớp liên kết thường phức tạp hơn và được
thực hiện trong phần cứng.
- Sửa lỗi tương tự như phát hiện lỗi, ngoại trừ việc bộ thu không chỉ phát hiện khi nào
các lỗi bit đã xảy ra trong khung mà cịn xác định chính xác vị trí các lỗi đã xảy ra trong
khung (và sau đó sửa các lỗi này).
Điều khiến luồng ( Flow Controll ) : Điều khiển tốc độ truyền giữa các node gửi và nhận
liền kề nhau .
Half-duplex và Full-duplex: Với half-duplex ,các node tại các đầu cuối của kết nối có
thể truyền nhưng không đồng thời .
Phần cứng lớp liên kết trong một nút nhận có thể đưa ra quyết định khơng chính xác
rằng một bit trong khung là 0 trong khi nó được truyền 1, và ngược lại. Các lỗi bit như vậy
được tạo ra bởi sự suy giảm tín hiệu và nhiễu điện từ. Bởi vì khơng cần phải chuyển tiếp
một gói dữ liệu có lỗi, nhiều giao thức lớp liên kết cung cấp cơ chế để phát hiện lỗi bit.
Điều này được thực hiện bằng cách yêu cầu nút truyền bao gồm phát hiện lỗi các bit
trong khung và yêu cầu nút nhận thực hiện kiểm tra lỗi.
Lớp truyền tải của Internet và lớp mạng cũng cung cấp một hình thức phát hiện lỗi hạn
chế tổng kiểm tra Internet. Phát hiện lỗi trong lớp liên kết thường phức tạp hơn và được
thực hiện trong phần cứng.
Sửa lỗi tương tự như phát hiện lỗi, ngoại trừ việc bộ thu không chỉ phát hiện khi nào
các lỗi bit đã xảy ra trong khung mà cịn xác định chính xác vị trí các lỗi đã xảy ra trong
khung (và sau đó sửa các lỗi này).
1.3.Nơi thực hiện lớp liên kết
-Lớp liên kết được thực hiện trên một chip gọi là bộ điều hợp mạng -bộ điều khiển giao
diện mạng (NIC).
-NIC thực hiện nhiều dịch vụ lớp liên kết bao gồm đóng khung, truy cập liên kết, phát
hiện lỗi, v.v.
-Gắn vào trong các bus hệ thống của host.

Nhóm 15

10


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

-Sự kết hợp của phần mềm , phần cứng và firmware.

Hình 1.2:Bộ điều hợp mạng .

Hình 1.2 cho thấy một kiến trúc máy chủ lưu trữ điển hình. Các khả năng của Ethernet
là được tích hợp vào chipset của bo mạch chủ hoặc được triển khai thông qua một thiết bị
chuyên dụng chi phí thấp Chip Ethernet.
Phần lớn, lớp liên kết được thực hiện trên một chip được gọi là bộ điều hợp mạng, đơi
khi cịn được gọi là bộ điều khiển giao diện mạng (NIC). Bộ điều hợp mạng triển khai
nhiều dịch vụ lớp liên kết bao gồm tạo khung, truy cập liên kết, phát hiện lỗi, v.v. Do đó,
phần lớn chức năng của bộ điều khiển lớp liên kết được triển khai trong phần cứng.
Ở phía gửi, bộ điều khiển lấy một sơ đồ dữ liệu đã được tạo và được lưu trữ trong bộ nhớ
máy chủ bởi các lớp cao hơn của ngăn xếp giao thức, đóng gói gói dữ liệu trong khung lớp
liên kết , sau đó truyền khung vào liên kết giao tiếp, tuân theo giao thức truy cập liên kết.
Ở phía nhận, một bộ điều khiển nhận tồn bộ khung và trích xuất dữ liệu lớp mạng.
Nếu lớp liên kết thực hiện phát hiện lỗi, thì bộ điều khiển gửi sẽ đặt các bit phát hiện
lỗi trong tiêu đề khung và chính bộ điều khiển nhận sẽ thực hiện phát hiện lỗi.
Trong khi hầu hết lớp liên kết được thực hiện trong phần cứng,một phần của lớp liên
kết được triển khai trong phần mềm chạy trên CPU của máy chủ. Các thành phần phần
mềm của lớp liên kết thực hiện chức năng của lớp liên kết cấp cao hơn, chẳng hạn như tập
hợp thông tin địa chỉ của lớp liên kết và kích hoạt phần cứng bộ điều khiển. Ở phía bên
nhận, phần mềm lớp liên kết phản hồi troller ngắt (ví dụ: do nhận một hoặc nhiều khung),
xử lý các điều kiện lỗi và chuyển một gói dữ liệu lên lớp mạng.

Do đó, lớp liên kết là sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm vị trí trong ngăn xếp
giao thức, nơi phần mềm gặp phần cứng.

Nhóm 15

11


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

II.Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi.

Hình 2.1: Kịch bản phát hiện và sửa lỗi.

Hình 2.1 ,Tại nút gửi, dữ liệu, D được bảo vệ khỏi các lỗi bit được tăng cường với các
bit phát hiện lỗi và sửa lỗi (EDC). Thông thường, dữ liệu được bảo vệ khơng chỉ bao gồm
gói dữ liệu được truyền từ lớp mạng để truyền qua liên kết, mà còn cả thông tin địa chỉ cấp
liên kết, số thứ tự và các trường khác trong tiêu đề khung liên kết. tới nút nhận trong khung
cấp liên kết. Tại nút nhận, một chuỗi các bit, D ′ và EDC ′ được nhận. Lưu ý rằng D ′ và
EDC ′ có thể khác với D và EDC ban đầu do kết quả của sự đảo lộn bit trong quá trình
truyền.
Thách thức của người nhận là xác định xem D ′ có giống với ban đầu D, cho rằng nó chỉ
nhận được D ′ và EDC ′.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét ba kỹ thuật để phát hiện lỗi trong dữ liệu được truyền:
- Kiểm tra chẵn lẻ (để minh họa những ý tưởng cơ bản đằng sau việc phát hiện và sửa
lỗi),
-Phương pháp tổng kiểm tra (thường được sử dụng nhiều hơn trong lớp truyền tải)
-Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ ( thường được sử dụng trong lớp liên kết trong bộ điều

hợp).

Nhóm 15

12


Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

2.1.Kiểm tra chẵn lẻ .
Kiểm tra chẵn lẻ Parity 1 bit .

Hình 2.2: 1 bit Parity

- Dữ liệu cần chuyển đi D có d bit . Nút gửi thêm 1 bit parity để sao cho tổng số bit 1
trong d+1 bit là số chẵn .
- Nút nhận sẽ đếm số bit 1 trong số d+1 bit nhận được .
- Nếu số bit là số lẻ => Kênh truyền đã làm sai lệch các bit truyền đi .
- Không kiểm tra được số lượng bit sai là số chẵn .
Kiểm tra chẵn lẻ Parit 2 chiều .

Hình 2.3: Parity 2 chiều

Nhóm 15

13

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

-Dữ liệu D gồm d bit được chia thành i dòng và j cột .
-Dùng tổng cộng i+j+1 bit dùng để kiểm lỗi .
-Với mơ hình Parity 2 chiều ,bit kiểm tra lỗi dòng và cột chứa bit dữ liệu lỗi sẽ bị sai .
-Nút nhận dữ liệu chỉ cần thay đổi giá trị của bit này ( từ 0 thành 1 và ngược lại),sẽ sửa
được lỗi sai và khơi phục giá trị gốc ban đầu .
Có lẽ hình thức phát hiện lỗi đơn giản nhất là sử dụng một bit chẵn lẻ. Giả sử rằng
thông tin được gửi, D trong Hình 2.2, có d bit. Trong lược đồ chẵn lẻ, người gửi chỉ cần
thêm một bit bổ sung và chọn giá trị của nó sao cho tổng số bit 1 trong các bit d + 1 (thông
tin ban đầu cộng với bit chẵn lẻ) là chẵn. Đối với lược đồ chẵn lẻ, giá trị bit chẵn lẻ được
chọn sao cho có một số lẻ là 1. Hình 2.2 minh họa một lược đồ chẵn lẻ, với một bit chẵn
lẻ được lưu trữ trong một trường riêng biệt.
Hoạt động của máy thu cũng đơn giản với một bit chẵn lẻ duy nhất. Người nhận chỉ
cần đếm số bit 1 trong d + 1 bit nhận được. Nếu tìm thấy một số lẻ các bit có giá trị 1 với
lược đồ chẵn lẻ, máy thu biết rằng ít nhất một lỗi bit đã xảy ra. Chính xác hơn, nó biết rằng
một số lỗi bit lẻ đã xảy ra.
Hình 2.3 cho thấy tổng quát hai chiều của tính chẵn lẻ bit đơn kế hoạch. Ở đây, d bit trong
D được chia thành i hàng và j cột. Giá trị chẵn lẻ được tính cho mỗi hàng và cho mỗi cột.
Kết quả i + j + 1 bit chẵn lẻ bao gồm các bit phát hiện lỗi của khung lớp liên kết.
Giả sử bây giờ có một lỗi bit xảy ra trong d bit thông tin ban đầu.
Với lược đồ chẵn lẻ hai chiều này, tính chẵn lẻ của cả cột và hàng chứa bit được lật sẽ bị
lỗi.
Do đó, người nhận khơng chỉ có thể phát hiện thực tế là một lỗi bit đơn lẻ đã xảy ra,
mà cịn có thể sử dụng chỉ số cột và hàng của cột và hàng có lỗi chẵn lẻ để thực sự xác định
bit bị hỏng và sửa lỗi đó!
Hình 2.3 cho thấy một ví dụ trong đó bit có giá trị 1 ở vị trí bị hỏng và chuyển sang
giá trị 0 , một lỗi có thể phát hiện và sửa được ở máy thu. Mặc dù cuộc thảo luận của ta tập

trung vào d bit thông tin ban đầu, nhưng bản thân một lỗi đơn lẻ trong các bit chẵn lẻ cũng
có thể phát hiện được và có thể khắc phục được.
Chẵn lẻ hai chiều cũng có thể phát hiện (nhưng không đúng!) Bất kỳ sự kết hợp nào
của hai lỗi trong một gói tin.
2.2.Check Sum
-Bộ kiểm tra Checksum sẽ chia các đơn vị dữ liệu thành phần ,mỗi phần n bit ( giống
với bên phát ).
-Cộng các phần trên ,được tổng (Sum).
-Lấy bù của 1 tổng .
-Nếu kết quả lấy bù là 0 thì dữ liệu thu khơng bị sai ,ngược lại nếu là 1 nghĩa là bị sai .
-Checksum phát hiện được tất cả các lỗi bit lẻ cũng như hầu hết các bit chẵn.
-Ví dụ : Kiểm tra độ đúng sai của dữ liệu :
 10101001 00111001 00011101
Checksum
Ta chia dữ liệu thành 3 phần ,mỗi phần 8 bit :
Nhóm 15

14


Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

10101001
00111001
00011101
Tổng
11111111
bù 1

00000000→ Suy ra dữ liệu thu không bị sai .
2.3.Kiểm tra dư vịng theo chu kỳ (CRC).

Hình 2.3: CRC.

-R = remainder

𝐷⋅2𝑟
𝐺

-Nút gửi muốn truyền đi một đoạn dữ liệu D dài d bit .
-Nút gửi và nhận thống nhất 1 hàm sinh G ,có r+1 bit .
-Nút gửi đính kèm thêm giá trị R dài r bit trước khi gửi đi sao cho đoạn d+r bit chia hết
cho G trong phép chia modulo-2 .
-Số dư khác 0 -> có lỗi .

Ví dụ: D = 101110 ,d = 6 ,G = 1001 và r = 3 .
-

Ta tính được R = 000000011 . Giá trị dữ liệu gửi đi gồm 9 bit (d+r) lúc này
sẽ là 101110011.
Lúc này bộ chia luôn bắt đầu với bit 1 , hệ thống thực hiện phép chia theo
cách trừ nhị phân không nhớ ( 0 – 0 = 0; 1 – 1 = 0; 0 – 1 = 1; 1- 0 = 1 )
101110011
1001
1010011
1001
11011
1001
1001

1001
0

Nhóm 15

15


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

III. Giao thức và liên kết đa truy nhập.
Hai loại liên kết:
• Liên kết điểm-điểm : Một liên kết điểm-điểm bao gồm một người gửi ở một đầu của
liên kết và một người nhận ở đầu kia của liên kết. Nhiều các giao thức lớp liên kết đã được
thiết kế cho các liên kết điểm-điểm, điểm đến điểm giao thức (PPP) và điều khiển liên kết
dữ liệu mức cao (HDLC) là hai giao thức như vậy.
• Liên kết quảng bá: có thể có nhiều nút gửi và nhận, tất cả đều được kết nối với cùng
một kênh quảng bá duy nhất được chia sẻ.

Hình 3.1: Nhiều kênh truy cập khác nhau

Kết thúc phần tổng quan này bằng cách lưu ý rằng, lý tưởng nhất là giao thức đa truy nhập
cho kênh quảng bá tốc độ R bit / giây nên có các đặc điểm mong muốn sau:
1. Khi chỉ một nút có dữ liệu để gửi, nút đó có thơng lượng R bps.
2. Khi M nút có dữ liệu để gửi, mỗi nút này có thơng lượng R / M bps. Điều này không
nhất thiết phải ngụ ý rằng mỗi nút trong số M ln có tốc độ R / M tức thời, nhưng đúng
hơn là mỗi nút phải có giá trị trung bình tốc độ truyền R / M trong một khoảng thời gian
xác định thích hợp.

3. Giao thức được phân cấp nghĩa là khơng có nút chính nào đại diện cho điểm lỗi duy
nhất cho mạng.
4. Giao thức đơn giản do đó nó khơng tốn kém để thực hiện.
Nhóm 15

16


Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

3.1.Các giao thức phân vùng kênh
Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)
Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)
Đây là hai kỹ thuật có thể được sử dụng để phân chia băng thông của kênh quảng bá
giữa tất cả các nút chia sẻ kênh đó.

Hình 3.2:

Ví dụ về TDM và FDM bốn nút

3.1.1.TDM ( Ghép kênh phân chia theo thời gian)
Ví dụ:
Giả sử kênh hỗ trợ N nút và tốc độ truyền của kênh là R bps. TDM chia thời gian thành
các khung thời gian và tiếp tục chia mỗi khung thời gian thành N khe thời gian. Mỗi khe
thời gian sau đó được gán cho một trong N nút. Bất cứ khi nào một nút có một gói để gửi,
nó sẽ truyền các bit của gói đó trong khoảng thời gian được chỉ định của nó trong khung
TDM quay vịng.
TDM mỗi nút có tốc độ truyền riêng biệt là R / N bps trong mỗi thời gian khung hình.

Nhược điểm:
➢ Một nút bị giới hạn ở tốc độ trung bình là R / N bps ngay cả khi nó là nút duy nhất
có gói tin để gửi.
➢ Một nút ln phải đợi đến lượt của nó trong chuỗi truyền một lần nữa, ngay cả khi
nó là nút duy nhất có khung để gửi.
3.1.2.FDM( Ghép kênh phân chia theo tần số)

Nhóm 15

17


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

FDM chia kênh R bps thành các tần số khác nhau( mỗi tần số có băng thơng R/N ) và
gán mỗi tần số cho một trong N nút. Do đó FDM tạo ra N kênh R/N bps nhỏ hơn từ kênh
R bps đơn lớn hơn. FDM chia sẻ cả ưu điểm và nhược điểm của TDM. Nó tránh va chạm
và phân chia băng thông công bằng giữa N nút.
Nhược điểm: Một nút bị giới hạn ở băng thông R/N, ngay cả khi nó là nút duy nhất có
gói tin để gửi.
3.1.3.CDMA( Đa truy nhập phân chia theo mã)
CDMA chỉ định một mã khác nhau cho mỗi nút. Mỗi nút sử dụng mã duy nhất của nó
để mã hóa các bit dữ liệu mà nó gửi. Nếu các mã được chọn cẩn thận, các mạng CDMA có
đặc tính tốt là các nút khác nhau có thể truyền đồng thời nhưng các máy thu tương ứng của
chúng nhận được các bit dữ liệu được mã hóa của người gửi một cách chính xác( giả sử
rằng người nhận biết mã của người gửi ), mặc dù có sự can thiệp của các đường truyền
khác điểm giao. CDMA đã được sử dụng trong các hệ thống quân sự một thời gian( do đặc
tính chống nhiễu ) và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi trong dân sự, đặc biệt là trong điện

thoại di động. Bởi vì việc sử dụng CDMA gắn chặt với các kênh không dây.
3.2.Giao thức truy nhập ngẫu nhiên
Loại giao thức đa truy nhập rộng thứ hai. Tại khởi đầu của mỗi cuộc truyền dẫn, người
sử dụng không biết các người khác cũng sẽ truyền hay khơng. Vì thế va chạm sẽ xảy ra
nếu hai hay nhiều người sử dụng cùng truyền một lúc. Nếu các người sử dụng cũng khơng
có khả năng phát hiện một cuộc truyền dẫn trong khi một người sử dụng khác đã bận. Nếu
một người sử dụng cảm nhận thấy một cuộc truyền dẫn đang xảy ra, nó có thể hỗn lại
cuộc truyền dẫn của mình cho đến khi kênh rỗi khi này va chạm chỉ có thể xảy ra khi hai
hay nhiều người sử dụng cùng bắt đầu phát tại một thời điểm.
3.2.1.ALOHA chia khe (S-ALOHA)
• Tất cả các khung bao gồm chính xác L bit.
• Thời gian được chia thành các khe có kích thước L / R giây ( nghĩa là một khe tương
đương với thời gian để truyền một khung ).
• Các nút chỉ bắt đầu truyền các khung ở đầu các khe.
• Các nút được đồng bộ hóa để mỗi nút biết khi nào các khe bắt đầu.
• Nếu hai hoặc nhiều khung xung đột trong một khe, thì tất cả các nút sẽ phát hiện sự
kiện va chạm trước khi khe kết thúc. Gọi p là xác suất nghĩa là một số từ 0 đến 1. Hoạt
động của ALOHA chia khe trong mỗi nút rất đơn giản.
• Khi nút có một khung mới để gửi nó sẽ đợi cho đến đầu của khe tiếp theo và truyền
toàn bộ khung trong khe.
• Nếu khơng có xung đột nút đã truyền thành cơng khung của nó và do đó khơng cần
xem xét việc truyền lại khung (Nút có thể chuẩn bị một khung mới để truyền, nếu nó có
một khung.)
• Nếu có va chạm nút phát hiện va chạm trước khi kết thúc khe. Nút truyền lại khung
của nó trong mỗi khe tiếp theo với xác suất p cho đến khi khung được truyền mà khơng có
va chạm.

Nhóm 15

18

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

ALOHA chia khe sẽ có nhiều lợi thế. Không giống như phân chia kênh, ALOHA chia
khe cho phép một nút truyền liên tục ở tốc độ đầy đủ R, khi nút đó là nút hoạt động duy
nhất.

Hình 3.3: Khoảng thời gian dễ bị tổn thương cho một cuộc truyền dẫn sử dụng giao thức
s-ALOHA

Việc truyền dẫn của gói này bị trễ đến t=T (đánh dấu bởi mũi tên trước gói) và chỉ có
các người sử dụng tạo gói trong khoảng thời gian từ 0 đến T là sẽ phát tại t=T và sẽ va
chạm với người sử dụng 1. Các người sử dụng tạo ra gói sau thời gian t=T sẽ khơng phát
cho đến t=2T và vì thế không va chạm với người sử dụng 1. Chu kỳ truyền dẫn dễ bị tổn
thương bây giờ chỉ còn là T. Điều này cho phép tăng gấp đôi thông lượng kênh tới 36%.
ALOHA chia khe hoạt động tốt khi chỉ có một nút hoạt động nhưng nó hiệu quả như
thế nào khi có nhiều nút hoạt động?

Hình 3.4: ALOHA chia khe có nhiều nút

Nhóm 15

19


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

.
Các nút 1, 2 và 3 va chạm trong khe đầu tiên. Nút 2 cuối cùng cũng thành cơng ở vị trí
thứ tư, nút 1 ở vị trí thứ tám và nút 3 ở vị trí thứ chín.
Có hai hiệu quả cần quan tâm ở đây:
➢ Khi có nhiều nút đang hoạt động, một phần nhất định của các khe sẽ có va chạm và
do đó sẽ bị “lãng phí”.
➢ Một vài vị trí sẽ trống vì tất cả các nút đang hoạt động không truyền do kết quả của
chính sách truyền theo xác suất.
Giả sử rằng mỗi nút cố gắng truyền một khung trong mỗi vị trí với xác suất p ( Nghĩa
là chúng ta giả sử rằng mỗi nút ln có một khung để gửi và nút truyền với xác suất p cho
một khung mới cũng như cho một khung đã bị va chạm) . Giả sử có N nút, khi đó xác suất
để một vị trí đã cho là một vị trí thành cơng là xác suất mà một trong các nút truyền và (N1) nút cịn lại khơng truyền. Xác suất mà một nút đã cho truyền là p, xác suất mà các nút
còn lại khơng truyền là (1 − p)N−1 . Do đó, xác suất một nút nhất định thành công là
p(1 − p) N−1 . Bởi vì có N nút, xác suất để bất kỳ một trong N nút nào thành công là
Np(1 − p) N−1 .
3.2.2.ALOHA thuần túy ( p-ALOHA)
ALOHA thuần túy đơn giản nhưng thông lượng kênh rất thấp chỉ 18%.
Giao thức ALOHA thuần túy được gọi theo cái tên hệ thống ALOHA: một mạng vơ
tuyến gói được phát triển bởi trường đại học Hawaii và được đưa vào khai thác năm 1970.
Giao thức đa truy nhập sử dụng ở hệ thống này là giao thức đầu tiên của loại này và được
gọi là giao thức ALOHA. Sau này phương án khác nhau của giao thức ALOHA được
nghiên cứu và giao thức đầu tiên được gọi là ALOHA thuần túy (p-ALOHA).
Trong ALOHA thuần túy, khi một khung đến lần đầu tiên (nghĩa là một sơ đồ lớp mạng
được truyền xuống từ lớp mạng tại nút gửi), nút ngay lập tức truyền tồn bộ khung đó vào
kênh quảng bá. Nếu một khung được truyền gặp va chạm với một hoặc nhiều quá trình
truyền khác nút sẽ ngay lập tức (sau khi truyền hồn tồn khung bị va chạm của nó) truyền
lại khung với xác suất p. Nếu không nút sẽ đợi thời gian truyền khung. Sau thời gian chờ
này, nó sẽ truyền khung với xác suất p hoặc đợi (không hoạt động) trong một thời gian

khung khác với xác suất 1 - p.
Để xác định hiệu suất tối đa của ALOHA thuần túy chúng ta tập trung vào một nút
riêng lẻ.

Hình 3.5: Gây nhiễu truyền trong ALOHA thuần túy.

Nhóm 15

20


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Trong hình 3.5: Giả sử khung này bắt đầu truyền tại thời điểm t0.
Để khung này được truyền thành cơng, khơng có nút nào khác có thể bắt đầu quá trình
truyền của chúng trong khoảng thời gian [t0 - 1, t0]. Sự chuyển đổi như vậy sẽ trùng lặp
với sự bắt đầu của quá trình truyền khung của nút i. Khả năng tất cả các nút khác không
bắt đầu truyền trong khoảng thời gian này là (1 − p)N−1 . Tương tự, khơng có nút nào
khác có thể bắt đầu truyền trong khi nút i đang truyền, vì quá trình truyền như vậy sẽ chồng
chéo với phần sau của quá trình truyền của nút i. Xác suất mà tất cả các nút khác không bắt
đầu truyền trong khoảng thời gian này cũng là (1 − p)N−1 . Do đó, xác suất mà một nút
nhất định có một lần truyền thành công là p(1 − p)2(N−1) .
Hiệu suất tối đa của giao thức ALOHA thuần túy chỉ bằng 1 / (2e) chính xác một nửa
so với ALOHA có rãnh
3.3.3.Giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang (CSMA)
Giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang (CSMA: Carrier Sense Multiple Access)
chia làm 2 loại giao thức con:
• Giao thức CSMA khơng liên tục (Nonpersistent CSMA)

• Giao thức CSMA liên tục với xác suất p ( p-Persistent CSMA)
Với giao thức CSMA thường xuyên xác suất p người sử dụng sẽ khơng biết va chạm
sau khi tồn bộ gói được truyền. Lý do là vì cơng nhận chỉ được phát từ phía người nhận
sau khi tồn bộ gói đã được phát. Vì va chạm chỉ có thể xảy ra trong khoảng thời gian cho
việc truyền thêm các gói nếu xảy ra va chạm trong khoảng thời gian này. Chính vì lý do
này giao thức CSMA với phát hiên va chạm CSMA/CD (CD: collosion Detect) đã được
phát triển.
Với giao thức CSMA/CD, người sử dụng duy trì giám sát kênh trong khi đang phát.
Nếu phát hiện thấy va chạm, người sử dụng hủy bỏ ngay truyền dẫn và vì thế tiết kiệm
được thời gian. Giao thức CSMA/CD liên tục với xác suất 1 được sử dụng rộng rãi trong
các mạng máy tính và tuân theo tiêu chuẩn IEEE 802.2.
a, CSMA:

Hình 3.7: Biểu đồ không-thời gian của hai nút CSMA với các đường truyền xung đột

Nhóm 15

21


Báo hiệu điều khiển và kết nối

Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Hình 3.7 cho thấy một biểu đồ khơng-thời gian của bốn nút (A, B, C, D) được gắn vào
một bus quảng bá tuyến tính. Trục hồnh thể hiện vị trí của mỗi nút trong khơng gian, trục
tung thể hiện thời gian.
Giải thích: Tại thời điểm t0, nút B cảm thấy kênh khơng hoạt động, vì khơng có nút
nào khác hiện đang chuyển đổi. Do đó, nút B bắt đầu truyền, với các bit của nó truyền theo
cả hai hướng dọc theo phương tiện phát sóng. Sự lan truyền đi xuống của các bit B trong

Hình 6.12 với thời gian tăng dần cho thấy rằng cần một khoảng thời gian khác không để
các bit B thực sự lan truyền (mặc dù ở gần tốc độ ánh sáng) dọc theo phương tiện phát
sóng. Tại thời điểm t1 (t1 7 t0), nút D có khung gửi. Mặc dù nút B hiện đang truyền tại thời
điểm t1, các bit được B truyền vẫn chưa đến được D, và do đó D cảm nhận được kênh
không hoạt động tại t1. Theo giao thức CSMA, D do đó bắt đầu truyền khung của nó. Một
thời gian ngắn sau, quá trình truyền của B bắt đầu gây trở ngại cho truyền của D tại D.
Nhận xét:
• Độ trễ lan truyền kênh đầu cuối của một kênh quảng bá thời gian để một tín hiệu
truyền từ một trong những nút khác sẽ đóng một vai trị quan trọng trong việc xác định
hiệu suất của nó.
• Độ trễ lan truyền này càng dài thì khả năng nút cảm nhận sóng mang vẫn chưa thể
cảm nhận được quá trình truyền đã bắt đầu tại một nút khác trong mạng càng lớn
• Các nút khơng thực hiện phát hiện va chạm cả B và D tiếp tục truyền toàn bộ khung
của chúng mặc dù đã xảy ra va chạm.

b,CSMA/CD:

Hình 3.8: CSMA với phát hiện va chạm

Nhóm 15

22


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Hình 6.13 giống với 6.12 ngoại trừ việc hai nút đều ngừng truyền một thời gian ngắn
sau khi phát hiện va chạm. Rõ ràng việc thêm tính năng phát hiện xung đột vào giao thức

đa truy nhập sẽ giúp nâng cao hiệu quả giao thức bằng cách không truyền tồn bộ khung
vơ dụng, bị hỏng (do can thiệp với khung từ nút khác).
c,Hiệu suất của CSMA/CD
1
Efficiency =
1 + 5𝑑𝑝𝑟𝑜 / 𝑑𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠
Khi dpro tiến đến 0, hiệu suất tiến tới 1. Điều này phù hợp với trực giác của chúng ta
rằng nếu độ trễ lan truyền bằng 0, các nút xung đột sẽ hủy bỏ ngay lập tức mà khơng làm
lãng phí kênh. Ngồi ra, khi dtrans trở nên rất lớn hiệu quả tiến tới 1. Điều này cũng trực
quan vì khi một khung lấy kênh nó sẽ giữ kênh trong một thời gian rất dài do đó kênh sẽ
hoạt động hiệu quả trong hầu hết thời gian.
3.3.Giao thức thực hiện
Giao thức đa truy nhập có hai thuộc tính là :
➢ Khi chỉ một nút hoạt động, nút hoạt động có thơng lượng R bps .
➢ Khi M nút đang hoạt động, thì mỗi nút hoạt động có thơng lượng gần như R / M
bps.
Giao thức ALOHA và CSMA có thuộc tính đầu tiên này nhưng khơng có thuộc tính
thứ hai.
Các giao thức thay phiên:
Giao thức bỏ phiếu: Giao thức bỏ phiếu yêu cầu một trong các nút được chỉ định làm
nút chính. Nút chính thăm dị từng nút theo kiểu vòng tròn. Đặc biệt, nút chủ đầu tiên gửi
một thơng điệp đến nút 1, nói rằng nó (nút 1) có thể truyền tối đa một số khung hình tối đa.
Sau khi nút 1 truyền một số khung, nút chính cho nút 2 biết rằng nút 2 có thể truyền tối đa
số khung. Nút chính có thể xác định khi nào một nút đã hoàn thành việc gửi các khung của
nó bằng cách quan sát sự thiếu tín hiệu trên kênh. Thủ tục diễn ra theo cách này, với nút
chính thăm dị từng nút theo cách thức tuần hồn.
Giao thức chuyển mã thơng báo:Trong giao thức này khơng có nút chính. Một khung
nhỏ, có mục đích đặc biệt được gọi là mã thông báo được trao đổi giữa các nút theo một số
thứ tự cố định.
3.4.DOCSIS: Giao thức lớp liên kết để truy cập Internet qua cáp

DOCSIS sử dụng FDM để phân chia các phân đoạn mạng xi dịng (CMTS tới
modem) và ngược dòng (modem tới CMTS) thành nhiều kênh tần số cao.
Mỗi kênh xi dịng có độ rộng từ 24 MHz đến 192 MHz, với thông lượng tối đa
khoảng 1,6 Gbps trên mỗi kênh; mỗi kênh ngược dòng có độ rộng kênh nằm trong khoảng
từ 6,4 MHz đến 96 MHz, với thơng lượng ngược dịng tối đa khoảng 1 Gbps

Nhóm 15

23


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Hình 3.9: Các kênh xi dịng và ngược dịng giữa CMTS và modem cáp

Như minh họa trong Hình 3.9 mỗi kênh ngược dòng được chia thành các khoảng thời
gian (giống như TDM), mỗi khoảng chứa một chuỗi các khe cắm nhỏ trong đó modem cáp
có thể truyền đến CMTS. CMTS cấp quyền một cách rõ ràng cho các modem cáp riêng
biệt để truyền trong các khe cắm nhỏ cụ thể. CMTS thực hiện điều này bằng cách gửi một
bản tin điều khiển được gọi là bản tin MAP trên một kênh xi dịng để chỉ định modem
cáp nào ( với dữ liệu để gửi) có thể truyền trong khe cắm nhỏ nào trong khoảng thời gian
được chỉ định trong bản tin điều khiển. Vì các khe cắm mini được phân bổ rõ ràng cho
modem cáp, CMTS có thể đảm bảo khơng có đường truyền xung đột trong một khe cắm
mini.
Các khung yêu cầu khe cắm mini này được truyền theo cách truy cập ngẫu nhiên và do
đó có thể xung đột với nhau. Một modem cáp không thể nhận biết liệu kênh ngược dịng
có bận hay khơng cũng như khơng phát hiện được xung đột. Thay vào đó, modem cáp
thông báo rằng khung yêu cầu khe cắm nhỏ của nó đã gặp sự cố nếu nó khơng nhận được

phản hồi cho phân bổ được yêu cầu trong thông báo kết nối hạ lưu tiếp theo. Khi xung đột
được suy ra, một modem cáp sử dụng dự phòng hàm mũ nhị phân để trì hỗn việc truyền
lại khung u cầu khe cắm nhỏ của nó đến một khe thời gian trong tương lai. Khi có ít lưu
lượng truy cập trên kênh ngược dịng, modem cáp có thể thực sự truyền các khung dữ liệu
trong các khe được chỉ định danh nghĩa cho các khung yêu cầu khe cắm mini (và do đó
tránh phải chờ chuyển nhượng khe cắm mini).

IV.Chuyển mạch trong mạng nội bộ
4.1.Địa chỉ lớp liên kết và giao thức ARP
4.1.1.MAC Addresses

Nhóm 15

24


Lớp liên kết dữ liệu và LANS

Báo hiệu điều khiển và kết nối

Hình 4.1: Mỗi interface kết nối với mạng LAN có một địa chỉ MAC duy nhất

Trên thực tế, khơng phải máy chủ và bộ định tuyến có địa chỉ lớp liên kết mà là bộ
điều hợp (nghĩa là, giao diện mạng) có địa chỉ lớp liên kết. Điều này là bởi vì cơng việc
của chuyển mạch lớp liên kết là thực hiện các biểu đồ dữ liệu giữa máy chủ và bộ định
tuyến . một switch sẽ thực hiện công việc này một cách minh bạch, tức là mà không cần
máy chủ hoặc bộ định tuyến định địa chỉ khung cho switch can thiệp. Điều này được minh
họa trong Hình 6.1 . Đường dẫn địa chỉ được gọi là địa chỉ LAN, địa chỉ vật lý hoặc địa
chỉ MAC
Địa chỉ MAC được thiết kế để tồn tại vĩnh viễn, hiện có thể thay đổi địa chỉ MAC của

bộ điều hợp thơng qua phần mềm
Một thuộc tính thú vị của địa chỉ MAC là khơng có hai bộ điều hợp nào có cùng địa
chỉ. Điều này có vẻ đáng ngạc nhiên vì các bộ điều hợp được sản xuất tại nhiều quốc gia
bởi nhiều công ty. Làm thế nào để một công ty sản xuất bộ điều hợp trong Đài Loan đảm
bảo rằng họ đang sử dụng các địa chỉ khác nhau từ một công ty sản xuất bộ điều hợp ở Bỉ
. Câu trả lời là IEEE quản lý không gian địa chỉ MAC.Đặc biệt, khi một công ty muốn sản
xuất bộ điều hợp, họ sẽ mua một đoạn của không gian địa chỉ bao gồm 224 địa chỉ với một
khoản phí danh nghĩa. IEEE phân bổ đoạn 224 địa chỉ bằng cách sửa 24 bit đầu tiên của
địa chỉ MAC và cho phép công ty tạo ra các kết hợp duy nhất của 24 bit cuối cùng cho mỗi
bộ điều hợp.
Ta có một một địa chỉ MAC đặc biệt, FF: FF: FF: FF: FF: FF, cho phép một thiết bị
nói chuyện với tất cả các thiết bị được kết nối vật lý gọi là địa chỉ broadcast
4.1.2.Giao thức phân giải địa chỉ (ARP)
ARP (viết tắt của cụm từ Address Resolution Protocol) là giao thức mạng được dùng
để tìm ra địa chỉ phần cứng (địa chỉ MAC) của thiết bị từ một địa chỉ IP nguồn. Nó được
sử dụng khi một thiết bị giao tiếp với các thiết bị khác dựa trên nền tảng local network. Ví
dụ như trên mạng Ethernet mà hệ thống yêu cầu địa chỉ vật lý trước khi thực hiện gửi
packets.

Nhóm 15

25