Computer Networking - Chương 5 Lớp Link & các mạng LAN potx

Lớp Link & các mạng LAN 1
Ch ng 5ươ
L p Link & các ớ
m ng LANạ
Computer Networking:
A Top Down Approach
Featuring the Internet
,
3
rd
edition.
Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, July
2004.
All material copyright 1996-2006
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
Slide này được biên dịch sang tiếng Việt theo
sự cho phép của các tác giả
Lớp Link & các mạng LAN 2
Ch ng 5: L p Data Linkươ ớ
M c tiêu:ụ

❒
hi u các nguyên lý c a các d ch v l p data link:ể ủ ị ụ ớ
❍
phát hi n và s a l iệ ử ỗ
❍
chia s kênh broadcast : đa truy c pẻ ậ
❍
đ nh đ a ch l p linkị ị ỉ ớ
❍

truy n d li u tin c y, đi u khi n lu ngề ữ ệ ậ ề ể ồ
❒
kh i t o và hi n th c m t s công ngh l p linkở ạ ệ ự ộ ố ệ ớ
Lớp Link & các mạng LAN 3
Ch ng 5: N i dung trình bàyươ ộ
❒
5.1 Gi i thi u và các d ch vớ ệ ị ụ
❒
5.2 Phát hi n và s a l iệ ử ỗ
❒
5.3 Các giao th c đa truy c pứ ậ
❒
5.4 Đ nh đ a ch ị ị ỉ
❒
5.5 Ethernet
❒
5.6 Hubs & switches
❒
5.7 PPP
❒
5.8 Link Virtualization: ATM & MPLS
5.1 Gi i thi u và các d ch vớ ệ ị ụ
L p Link & các m ng LANớ ạ 4
Lớp Link & các mạng LAN 5
Gi i thi uớ ệ
m t s công ngh :ộ ố ệ
❒
host và router g i là ọ các nút
❒
các kênh truy n thông n i li n các nút lân c n g i ề ố ề ậ ọ

là các k t n i ế ố
❍
các k t n i h u tuy n (wired)ế ố ữ ế
❍
các k t n i vô tuy n (wireless)ế ố ế
❍
các LAN
❒
gói d li u trong l p 2 g i là ữ ệ ớ ọ frame, đóng gói
datagram
“link”
l p data-link ớ có trách nhi m truy n ệ ề
datagram t 1 nút đ n nút lân c n ừ ế ậ
trên đ ng liên k tườ ế
Lớp Link & các mạng LAN 6
Ng c nhữ ả
❒
Datagram đ c truy n b i các giao th c ượ ề ở ứ
và trên các đ ng k t n i khác nhau:ườ ế ố
❍
Vd: Ethernet trên k t n i ế ố
th 1, frame relay trên các ứ
k t n i trung gian, 802.11 ế ố
trên k t n i cu i cùngế ố ố
❒
M i giao th c k t n i cung c p các d ch ỗ ứ ế ố ấ ị
v khác nhauụ
❍
vd: có th ho c không th ể ặ ể
cung c p rdt trên k t n i ấ ế ố

so sánh
❒
hành trình t Princeton ừ  Lausanne
❍
limo: Princeton  JFK
❍
máy bay: JFK  Geneva
❍
tàu h a: Geneva ỏ 
Lausanne
❒
khách du l ch = ị datagram
❒
đo n đ ng đi = ạ ườ liên k t truy n thôngế ề
❒
ki u v n chuy n = ể ậ ể giao th c l p linkứ ớ
❒
đ i lý du l ch = ạ ị gi i thu tả ậ routing
Lớp Link & các mạng LAN 7
Các d ch vị ụ
❒
truy c p liên k t, Framing:ậ ế
❍
đóng gói datagram vào frame, thêm header, trailer
❍
truy c p kênh truy n n u đ c chia sậ ề ế ượ ẻ
❍
các đ a ch “MAC” dùng trong các header c a frame giúp ị ỉ ủ
xác đ nh ngu n, đíchị ồ
•

khác v i đ a ch IP!ớ ị ỉ
❒
Truy n tin c y gi a các nút lân c nề ậ ữ ậ
❍
đã nghiên c u làm th nào đ th c hi n đ c đi u này ứ ế ể ự ệ ượ ề
trong ch ng 3ươ
❍
ít khi dùng trên các k t n i có t l l i th p (cáp quang, ế ố ỷ ệ ỗ ấ
m t s lo i cáp xo n)ộ ố ạ ắ
❍
các k t n i không dây: t l l i caoế ố ỷ ệ ỗ
Lớp Link & các mạng LAN 8
Các d ch v (tt)ị ụ
❒
Đi u khi n lu ng:ề ể ồ

❍
đi u khi n t c đ gi a các nút g i và nh nề ể ố ộ ữ ử ậ
❒
Phát hi n l i:ệ ỗ
❍
các l i gây ra b i s suy gi m tín hi u, nhi u. ỗ ở ự ả ệ ễ
❍
bên nh n phát hi n s xu t hi n c a các l i:ậ ệ ự ấ ệ ủ ỗ
• thông báo bên g i truy n l i ho c b frame đóử ề ạ ặ ỏ
❒
S a l i:ử ỗ
❍
bên nh n xác đ nh và ậ ị
s aử

bit b l i không c n ph i truy n ị ỗ ầ ả ề
l iạ
❒
Half-duplex và full-duplex
❍
v i half duplex, các nút t i 2 đi m đ u cu i c a k t n i ớ ạ ể ầ ố ủ ế ố
có th truy n, nh ng không đ ng th iể ề ư ồ ờ
Lớp Link & các mạng LAN 9
các Adaptor trong truy n thôngề
❒
l p link đ c hi n th c trong “adaptor” ớ ượ ệ ự
(còn g i là NIC)ọ
❍
Ethernet card, PCMCI
card, 802.11 card
❒
bên g i:ử
❍
đóng gói datagram vào
trong frame
❍
thêm các bit ki m tra l i, ể ỗ
rdt, đi u khi n lu ng…ề ể ồ
❒
bên nh nậ
❍
phát hi n l i, rdt, đi u ệ ỗ ề
khi n lu ng…ể ồ
❍
trích ra datagram, chuy n ể

cho nút nh nậ
❒
adapter là bán t đ ngự ộ
❒
các l p link & physicalớ
nút g iử
frame
nút nh nậ
datagram
frame
adapter
adapter
giao th c l p linkứ ớ
5.2 Phát hi n và s a l iệ ử ỗ
L p Link & các m ng LANớ ạ 10
Lớp Link & các mạng LAN 11
Phát hi n l iệ ỗ
EDC= Error Detection and Correction bits (các bit dùng đ phát ể
hi n và s a l i, có th d th a)ệ ử ỗ ể ư ừ
D = D li u đ c b o v b i vi c ki m tra l i, có th ch a các ữ ệ ượ ả ệ ở ệ ể ỗ ể ứ
tr ng headerườ
Phát hi n l i không đ m b o tin c y 100%!ệ ỗ ả ả ậ
•
giao th c th nh tho ng có th nh m t s l iứ ỉ ả ể ớ ộ ố ỗ
•
tr ng EDC l n h n giúp vi c phát hi n và s a l i t t h nườ ớ ơ ệ ệ ử ỗ ố ơ
Lớp Link & các mạng LAN 12
Ki m tra Parityể
Bit Parity đ n:ơ
phát hi n các l i bitệ ỗ

Bit Parity 2 chi uề :
phát hi n & s a các l i bitệ ử ỗ
0
0
Lớp Link & các mạng LAN 13
Internet checksum
Bên g i:ử
❒
x lý các n i dung đo n nh m t chu i ử ộ ạ ư ộ ỗ
các s nguyên 16 bitố
❒
checksum: thêm (t ng bù 1) vào các n i ổ ộ
dung đo nạ
❒
bên g i đ t giá tr checksum vào trong ử ặ ị
tr ng UDP checksum ườ
Bên nh n:ậ
❒
tính toán checksum c a đo n đã nh nủ ạ ậ
❒
ki m tra checksum đó có b ng giá tr trong tr ng ể ằ ị ườ
checksum?
❍
KHÔNG – có l iỗ
❍
CÓ – không l i. ỗ
Nh ng có th ư ể
v n còn l i khác?ẫ ỗ
Xem ti p ế
các ch ng sau ….ươ

M c tiêu:ụ phát hi n “các l i” trong đo n đã truy n ệ ỗ ạ ề
(chú ý: ch dùng t i l p transport)ỉ ạ ớ
Lớp Link & các mạng LAN 14
Checksumming: ki m tra d th a theo chu ể ư ừ
kỳ
❒
xem các bit d li u, ữ ệ D, nh s nh phânư ố ị
❒
ch n m u r+1 bit, ọ ẫ G
❒
m c tiêu: ch n r bit CRC, ụ ọ R, nh thư ế
❍
<D,R> chia cho G (theo c s 2) ơ ố
❍
bên nh n bi t G, chia <D,R> cho G. n u ph n d khác 0: ậ ế ế ầ ư
phát hi n l i!ệ ỗ
❍
có th ki m tra t t c các l i nh h n r+1 bitsể ể ấ ả ỗ ỏ ơ
❒
s d ng ph bi n trong th c t (ATM, HDLC)ử ụ ổ ế ự ế
Lớp Link & các mạng LAN 15
CRC ví dụ
Mu nố :
D
.
2
r
XOR R = nG
t ng đ ng:ươ ươ
D

.
2
r
= nG XOR R
t ng đ ng:ươ ươ

n u chúng ta chia Dế
.
2
r
cho G, l y ấ
ph n còn l i Rầ ạ
R = ph n d c a[ ]ầ ư ủ
D
.
2
r
G
5.3 Các giao th c đa truy c pứ ậ
L p Link & các m ng LANớ ạ 16
Lớp Link & các mạng LAN 17
Các giao th c và k t n i đa truy c pứ ế ố ậ
2 ki u “k t n i”:ể ế ố
❒
point-to-point (đi m-đi m)ể ể
❍
PPP cho truy c p dial-upậ
❍
k t n i point-to-point gi a Ethernet switch và hostế ố ữ
❒

broadcast (chia s đ ng truy n chung)ẻ ườ ề
❍
Ethernet mô hình cũ
❍
upstream HFC
❍
802.11 wireless LAN
Lớp Link & các mạng LAN 18
Các giao th c đa truy c pứ ậ
❒
kênh broadcast đ n chia sơ ẻ
❒
2 ho c nhi u s truy n đ ng th i b i các nút: giao thoaặ ề ự ề ồ ờ ở
❍
collision if node receives two or more signals at the same time
giao th c đa truy c pứ ậ
❒
gi i thu t phân b xác đ nh cách các nút chia s kênh truy n, nghĩa là xác đ nh khi nào ả ậ ố ị ẻ ề ị
nút có th truy nể ề
❒
truy n thông v chia s kênh ph i dùng chính kênh đó!ề ề ẻ ả
❍
không có kênh khác đ ph i h pể ố ợ
Lớp Link & các mạng LAN 19
Các giao th c đa truy c p lý t ngứ ậ ưở
kênh Broadcast v i t c đ R bpsớ ố ộ
1. khi 1 nút mu n truy n, nó g i d li u v i t c đ Rố ề ử ữ ệ ớ ố ộ
2. khi M nút mu n truy n, nó g i d li u v i t c đ R/Mố ề ử ữ ệ ớ ố ộ
3. Hoàn toàn đ c phân quy n:ượ ề
❍

không có nút đ c bi t đ các quá trình truy n ph i h pặ ệ ể ề ố ợ
❍
không c n đ ng b các đ ng h , slotầ ồ ộ ồ ồ
4. Đ n gi nơ ả
Lớp Link & các mạng LAN 20
Các giao th c MAC: 1 cách phân lo iứ ạ
3 l p chính:ớ
❒
Phân ho ch kênhạ
❍
chia kênh thành các “m nh” nh h n (các slot th i gian, ả ỏ ơ ờ
t n s , mã)ầ ố
❍
c p phát m nh cho nút đ s d ng đ c quy nấ ả ể ử ụ ộ ề
❒
Truy c p ng u nhiênậ ẫ
❍
kênh không chia, cho phép các tranh ch pấ
❍
“gi i quy t” các tranh ch pả ế ấ
❒
“Xoay vòng”
❍
Xoay vòng các nút, nh ng nút có nhi u quy n h n đ c ư ề ề ơ ượ
gi th i gian truy n lâu h nữ ờ ề ơ
Lớp Link & các mạng LAN 21
các giao th c phân ho ch kênh MAC: TDMAứ ạ
TDMA: time division multiple access
❒
truy c p đ n kênh trong theo hình th c “xoay vòng”ậ ế ứ

❒
m i tr m có slot v i đ dài c đ nh (đ dài = th i gian truy n gói) trong m i vòngỗ ạ ớ ộ ố ị ộ ờ ề ỗ
❒
các slot không dùng b b phíị ỏ
❒
ví d : 6-tr m LAN, 1,3,4 có g i gói, các slot 2,5,6 r nh ụ ạ ử ả
❒
TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient
with low duty cycle users and at light load.
❒
FDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.
Lớp Link & các mạng LAN 22
các giao th c phân ho ch kênh MAC: FDMAứ ạ
FDMA: frequency division multiple access
❒
ph kênh truy n đ c chia thành các d i t n sổ ề ượ ả ầ ố
❒
m i tr m đ c gán m t d i t n s c đ nhỗ ạ ượ ộ ả ầ ố ố ị
❒
th i gian truy n không dùng trong các d i t n r nhờ ề ả ầ ả
❒
ví d : 6-tr m LAN, 1,3,4 có gói truy n, các d i t n 2,5,6 r nhụ ạ ề ả ầ ả
❒
TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient with
low duty cycle users and at light load.
❒
FDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.
các d i t nả ầ
t
h

i

g
i
a
n
ờ
Lớp Link & các mạng LAN 23
các giao th c truy c p ng u nhiênứ ậ ẫ
❒
Khi 1 nút có nhu c u truy nầ ề
❍
truy n d li u v i tr n t c đ c a kênhề ữ ệ ớ ọ ố ộ ủ
❍
không có s u tiên gi a các nútự ư ữ
❒
2 ho c nhi u nút truy n ặ ề ề  “tranh ch p”ấ
❒
giao th c truy c p ng u nhiên MAC ứ ậ ẫ xác đ nh: ị
❍
làm cách nào phát hi n tranh ch pệ ấ
❍
gi i quy t tranh ch p (nh truy n l i sau đó)ả ế ấ ư ề ạ
❒
Ví d :ụ
❍
chia slot ALOHA
❍
ALOHA
❍

CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
Lớp Link & các mạng LAN 24
chia slot ALOHA
Nh ng gi thi tữ ả ế
❒
t t c frame có cùng kích th cấ ả ướ
❒
th i gian truy n đ c chia thành các slot kích ờ ề ượ
th c nh nhau (đ truy n 1 frame)ướ ư ể ề
❒
các nút b t đ u truy n các frame ch ngay t i ắ ầ ề ỉ ạ
lúc b t đ u slotắ ầ
❒
các nút đ c đ ng b hóaượ ồ ộ
❒
n u 2 nút ho c nhi u h n cùng truy n trong ế ặ ề ơ ề
slot, t t c đ u phát hi n tranh ch p ấ ả ề ệ ấ
Ho t đ ngạ ộ
❒
khi nút l y frame nó đ c phép truy n ấ ượ ề
trong slot k ti pế ế
❒
không tranh ch p, nút có th g i frame ấ ể ử
m i trong slot k ti pớ ế ế
❒
n u tranh ch p, nút truy n l i frame trong ế ấ ề ạ
m i slot k ti p v i xác su t p cho đ n ỗ ế ế ớ ấ ế
khi thành công
Lớp Link & các mạng LAN 25
chia slot ALOHA

u đi mƯ ể
❒
nút kích ho t có th truy n liên t c ạ ể ề ụ
v i t c đ t i đa c a kênhớ ố ộ ố ủ
❒
phân quy n cao: ch có các slot trong ề ỉ
các nút c n đ c đ ng bầ ượ ồ ộ
❒
đ n gi nơ ả
Nh c đi mượ ể
❒
các tranh ch pấ
❒
lãng phí slot
❒
các nút có th phát hi n tranh ch p ể ệ ấ
v i th i gian ít h n đ truy n góiớ ờ ơ ể ề
❒
đ ng b hóa ồ ộ