Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 1
CHƯƠNG III
LỚP DATA LINK
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 2
Lớp Data Link
Mục tiêu :
– Cung cấp một giao tiếp tin cậy và hiệu quả giữa hai máy
Các công việc :
– Xây dựng frame (framing)
– Điều khiển liên kết luận lý (Logical Link Control)
Điều khiển dòng
Điều khiển lỗi
– Điều khiển truy cập (Medium Access Control)
Xem xét vấn đề đòa chỉ (Link Level Addressing)
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 3
Lớp Data Link
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 4
Lớp Data Link
:
•Giao tiếp lớp datalink
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 5
Lớp Data Link
Xây dựng frame :
– Hoàn toàn không thể tìm ra lỗi khi sử dụng các bit thô nhận được từ
lớp physical.
– Cần phân chia các chuổi bit thành các frame để có thể tìm ra lổi trên
các chuổi bit khi nhận được.
Các phương pháp :
– Dùng số đếm ký tự
– Ký tự bắt đầu & kết thúc kết hợp chèn ký tự
– Cờ đánh dấu đầu & cuối frame kết hợp chèn bit
– Mẫu bit không hợp lệ
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 6
Lớp Data Link
Dùng ký tự đếm :
(b)
(a)
5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 0 1 2 3 4 5 6 8 7 8 9 0 1 2 3
5 1 2 3 4 7 6 7 8 9 8 0 1 2 3 4 5 6 8 7 8 9 0 1 2 3
Character count One character
Error
Frame 1
5 characters
Frame 1
Frame 2
5 characters
Frame 2
(Wrong)
Frame 3
8 characters
Frame 4
8 characters
Now a
character count
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 7
Lớp Data Link
Dùng ký tự bắt đầu và kết thúc :
– Ký tự bắt đầu: DLE STX
– Ký tự kết thúc: DLE ETX
– Stuffing : Chèn DLE vào trước DLE của data
DLE DLE B DLE ETXSTX A DLE
(b)
DLE DLE DLE ETXSTX A B
(a)
DLE DLE DLE ETXSTX A B
(c)
Stuffed DLE
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 8
Lớp Data Link
Dùng bit đánh dấu :
– Chuỗi bit đánh dấu đầu & cuối frame: 01111110
– Stuffing : Chèn thêm bit 0 nếu có 5 bit 1 liên tục
Dùng các mẫu bit không hợp lệ :
– Bit 1 là cặp high low
– Bit 0 là cặp low high
– Các cặp high high và low low không được dùng cho data
– Các cặp này sẽ được dùng để đánh dấu việc bắt đầu hay kết thúc frame
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0
Stuffed bits
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 9
Lớp Data Link
Điều khiển lỗi và điều khiển lưu lượng :
– Điều khiển lỗi
Dùng tín hiệu ACK, NAK
Dùng timer
Dùng sequence number
– Điều khiển lưu lượng:
Bên gởi nhanh, nhận chậm
Mất dữ liệu khi gởi
Cần có một qui tắc truyền nhận giữa hai bên
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 10
Lớp Data Link
Các giao thức cơ bản lớp datalink :
– Giả thiết:
Các lớp physical, datalink, network độc lập
Phần cứng tự động tính toán bổ sung checksum
Dùng cơ chế polling xử lý sự kiện
Network luôn sẵn sàng & frame truyền theo thứ tự
– Các giải thuật :
Unrestricted Simplex Protocol (SGK)
Simplex Stop-and-Wait Protocol (SGK)
Simplex Protocol for a Noisy Channel (SGK)
Sliding Window Protocol(SGK)
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 11
Lớp Data Link
Điều khiển truy cập :
– Xem xét đối với mô hình kết nối multiaccess
– Môi trường truyền được chia xẻ.
– WAN :
Cấp phát kênh truyền tónh
Sử dụng TDM hay FDM
Công thức :
C
T
1
NT
C
N
NN
C
T
TDMFDM
1
/
•Thời gian trễ T
•Dung lượng kênh C bps
•Tốc độ truyền : frames/sec
•Chiều dài frame : 1/ bits
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 12
Lớp Data Link
Điều khiển truy cập :
– LAN :
Cấp phát kênh truyền động.
Chỉ có một trạm được phát tín hiệu tại một thời điểm
Các trạm sẽ thay đổi trạng thái.
Các giao thức phải đảm bảo tính công bằng cho tất cả các trạm
Sử dụng các giao thức đa truy cập sau :
– ALOHA
– Carrier Sense Multiple Access Protocols
– Collision-Free Protocols
– Limited-Contention Protocols
– Wavelength Division Multiple Access Protocols
– Wireless LAN Protocol
– Digital Cellular Radio
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 13
Lớp Data Link
Các mô hình kết nối LAN cần xem xét :
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 14
Lớp Data Link
Giao thức ALOHA :
– Pure ALOHA :
Cho user truyền khi
nào có data truyền
Đụng độ thì hủy
frame
Frame hủy thì chờ
thời gian random
và gởi lại
Hiệu suất kém
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 15
Lớp Data Link
Giao thức ALOHA :
– Pure ALOHA :
Thời điểm có thể xảy ra đụng độ
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 16
Lớp Data Link
Giao thức ALOHA:
– Slotted ALOHA:
Thời gian chia thành slot
Truyền bắt đầu tại slot
Hiệu suất có cải thiện
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 17
Lớp Data Link
Giao thức CSMA :
– Carrier Sense (CS) :
Đợi cho đến khi kênh truyền rảnh
Bắt đầu truyền dữ liệu (các frame)
– Multiple Access (MA) :
Nhiều trạm làm việc cùng dùng chung một kênh truyền
Mỗi trạm dùng một giải thuật về đa truy cập.
– Vấn đề truyền đồng thời có thể xảy ra :
Ảnh hưởng lẫn nhau.
Gọi là “collission”
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 18
Lớp Data Link
Giao thức CSMA :
– 1-persistent CSMA (SGK)
– Nonpersistent CSMA (SGK)
– p-persistent CSMA (SGK)
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 19
Lớp Data Link
Giao thức CSMA :
– CSMA with Collision Detection (CSMA/CD) :
Lắng nghe trong khi đang truyền.
Phát hiện khi có tín hiệu của một trạm khác can thiệp vào.
Ngưng truyền khi đụng độ và sau đó cố gắng trở lại sau một thời gian
ngẫu nhiên.
Khi có đụng độ thì bao lâu sẽ phát hiện được?
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 20
Lớp Data Link
•Đụng độ có thể phát hiện sau 2
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 21
Lớp Data Link
Chuẩn IEEE 802 cho LANs và MANs
– IEEE : Institure of Electrical and Electronic Engineers
– Chuẩn IEEE 802.3 & Ethernet
– Chuẩn IEEE 802.4 : Token Bus (SGK)
– Chuẩn IEEE 802.5 : Token Ring
– Chuẩn IEEE 802.11 : Wireless LAN (Phần sau)
– Chuẩn IEEE 802.6 DQDB (Distributed Queue Dual Bus)
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 22
Lớp Data Link
Chuẩn IEEE 802.3 & Ethernet :
– Phổ biến trong hầu hết các LAN
– Xem xét vấn đề truyền nhận :
Chỉ một trạm được phát tại một thời điểm.
Tín hiệu lan truyền trong toàn bộ chiều dài cáp
Tất cả các trạm nhận được tất cả dữ liệu đang truyền trên mạng
Dùng giao thức CSMA/CD trong việc giải quyết truy cập
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 23
Lớp Data Link
Chuẩn IEEE 802.3 & Ethernet : (Tiếp theo)
– Mã hoá Manchester
Bit stream 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
Binary encoding
Manchester encoding
Differential
Manchester encoding
Transition here
indicates a 0
Lack of transition here
indicates a 1
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 24
Lớp Data Link
Chuẩn IEEE 802.3 & Ethernet : (Tiếp theo)
– Giải thuật đa truy cập :
1. Nếu kênh truyền rảnh thì truyền. Nếu không tiếp tục lắng nghe
kênh truyền cho đến rảnh thì truyền.
2. Lắng nghe kênh truyền trong khi truyền dữ liệu (frame)
3. Nếu phát hiện có đụng độ trong khi đang truyền thì phát tín
hiệu “jam” và dừng lại.
4. Quay lại bước 1 và cố gắng gởi trong một số lần tối đa ( max-
try counter )
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Bản quyền ®2001- Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trang 25
Lớp Data Link
Chuẩn IEEE 802.3 & Ethernet : (Tiếp theo)
– Giải thuật Binary Exponential Backoff :
Chia thời gian thành nhiều slot
1 Slot Time : thời gian để gởi 512 bits
Khi đụng độ lần thứ nhất, ngẫu nhiên chọn {0,1} slot để đợi
Khi đụng độ lần hai, ngẫu nhiên chọn{0,1,2,3} slot để đợi
Cố gắng đến lần thứ 16, ngẫu nhiên chọn {0,…,1024} slot để đợi
0 <= r < 2
k
-1
r là số ngẫu nhiên được tạo ra,
k = MIN(n,10)
n là số lần cố gắng.