Tổng quan về mạng lan

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
Tổng quan về mạng LAN
•
Đặc điểm của LAN

Tốc độ cao: Tốc độ truyền dẫn có thể lên tới vài chục Mbps

Giới hạn về khoảng cách: Không quá vài km

Mạng riêng cục bộ

Xây dựng trên cơ sở chia sẻ môi trường: Broadcasting packets
•
Ứng dụng của LAN

Office LANs

Backbone LAN: Kết nối các mạng LAN tốc độ thấp

Storage area networks: Chia sẻ thiết bị lưu trữ trên mạng tốc độ cao
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
Cấu trúc cơ bản của LAN

Môi trường truyền dẫn

Network Interface Card (NIC)

Mỗi NIC có địa chỉ vật lý duy nhất

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Cấu trúc transceiver và magnetic
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
Open System for Inter-connection (OSI)

Mô hình 7 tầng của International Standard Organization (ISO)

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): chuẩn công
nghệ cao
Network Layer
802.2 Logical Link Control
802.3
CSMA-CD
802.5
Token Ring
802.11
WLAN
Other
LAN
Various Physical Layer
LLC
MAC
Physical
Layer
IEEE 802.11
Data Link Layer

Network Layer
Physical Layer
OSI
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
MAC sublayer

IEEE 802.1: Data Link Layer (DLL) được chia thành:
o
MAC sublayer

Điều khiển truy nhập môi trường

Cung cấp dịch vụ truyền khung không liên kết

Các trạm được phân biệt qua địa chỉ vật lý MAC

Broadcast các khung với địa chỉ MAC
o
Logical Link Control (LLC) sublayer

Cung cấp giao diện giữa tầng Network và MAC sublayer (OSI)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
LLC sublayer

IEEE 802.2: LLC nâng cấp các dịch vụ do MAC cung cấp
MAC

PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
Unreliable Datagram Service
A
B
MAC
PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
Reliable Datagram Service
A B
LLC LLC LLC
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
LLC Services

Type 1: Unacknowledged connectionless service
o
Unnumbered frame mode of HDLC (High-level Datalink Link
Control)

Type 2: Reliable connection-oriented service
o
Asynchronous balanced mode of HDLC


Type 3: Acknowledged connectionless service

Additional addressing
o
Một trạm có địa chỉ vật lý MAC duy nhất
o
Cung cấp các liên kết logic, được phân biệt bởi SAP (Service
Access Point)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
Cấu trúc của LLC Protocol Data Unit (PDU)
Destination
SAP Address
Source
SAP Address
Control Information
I/G C/R
1 bit
7 bit
1 bit
7 bit
1 byte 1 byte
1 hoặc
2 byte
I/G: Individual or group address
C/R: Command or response frame
SAP address:


06: IP packet

E0: Novel IPX

FE: OSI packet

AA: Subnetwork Access Protocol (SNAP)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
Đóng gói MAC frame
IP
IP Packet
Data
LLC
Header
MAC
Header
FCS
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
Ethernet
•
Lịch sử phát triển

1970: radio network ALOHA in Hawaii

1973: Metcaff và Boggs phát minh Ethernet, random access, wired net

1979: DIX (Digital, Intel và Xerox ) Ethernet II standard 10 Mbps


1985: IEEE 802.3 LAN 10 Mbps

1995: Fast Ethernet 100 Mbps

1998: Gigabit Ethernet

2002: 10 Gigabit Ethernet
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
•
IEEE 802.3 và Ethernet

1-persistent CSMA-CD

Algorithm
1. Nếu đường truyền ở trạng thái idle, bắt đầu truyền tin, Nếu không,
sang bước 2
2. Nếu đường truyền busy, tiếp tục nghe cho đến trạng thái idle sẽ
bắt đầu truyền tin
3. Nếu phát hiện xung đột khi truyền tin, dừng ngay quá trình truyền
tin và truyền tính hiệu jamming (random bit sequence)
4. Sau khi truyền jamming, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên
(t
backoff
), và tiếp tục thử truyền tin

Sử dụng TBEB (truncated binary exponential backoff)

Backoff time = uniform(0, 2

min(k, 10)
-1) khe thời gian
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Flow chart
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Original Ethernet và thông số
o
Transmission rate: 10 Mbps
o
Min frame: 512 bits = 64 bytes
o
Slot time: 512 bits / 10 Mbps = 51.2 µsec

51.2 µsec x 2 x 10
5
km/sec = 10.24 km, 1 way

5.12 km round trip distance
o
Max length: 2500 meters + 4 repeaters
o
Each x10 times increase in bit rate, must be accompanied by x10
decrease in distance
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3


IEEE 802.3 Ethernet và thông số hoạt động
o
Slot time: 512 bits times
o
InterFrameGap: 96 µsec
o
AttemptLimit: 16
o
BackoffLimit: 10
o
JamSize: 32 bits
o
MaxFrameSize: 1518 bytes
o
MinFrameSize: 512 bits (64 bytes)

IEEE 802.3 MAC Frame
o
Preamble: synchronization, 7 bytes of 10101010
o
Start of Frame Delimiter (SFD): 10101011
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
o
Destination address

Single

Group


Broadcast: 11…11
o
Addresses

Local or global
o
Global addresses (2
46
possible)

First 24 bits assigned to vendors (OUI)

Next 24 bits assigned by vendors

CISCO: 00-00-0C

3COM: 02-60-8C

IEEE 802.3 MAC Frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
o
Length: # of bytes in Information field

Max frame: 1518 excluding Preamble + FSD

Max information bytes: 1500 (Hexa: 05DC)
o
Pad: ensures min frame of 64 bytes
o

FCS: CCITT-32 CRC, calculated for addresses, length, information,
and pad fields

NIC discards frames with improper lengths or failed FCS

IEEE 802.3 MAC Frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

DIX Ethernet frame format
o
DIX: Digital, Intel, Xerox: joint specification
o
Type: Identify protocol of PDU in information field, e.g. IP, ARP …

0800: IP

0806: ARP

8137: Netware IPX

8160: NetBIOS
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

IEEE 802.3 Physical layer
Thick coax: Stiff, hard to work with
T-connection flatky
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3


Ethernet hub & switch
Twisted Pair: cheap, easy to work with
Reliable
Star-topology CSMA-CD
Twisted Pair: cheap
Bridging increase scalability
Separable collision domains
Full duplex operation
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Bus & hub
o
Cấu hình bus

Tất cả các trạm chia sẻ dung lượng bus (ví du: 10 Mbps)

Chỉ 1 tram thực hiện phiên truyền dẫn tại một thời điểm
o
Hub kết nối các trạm theo hình sao

Mọi phiên truyền dẫn đều đi qua hub

Chỉ 1 trạm được truyền tại một thời điểm

Full Duplex operation (FDX)
o
Ethernet truyền thống sử dụng Half Duplex (HDX)
o

Sử dụng FDX, một trạm có thể đồng thời nhận và gửi tin
o
100 Mbps Ethernet in FDX  200 Mbps transfer rate (lý thuyết)
o
Các trạm kết nối phải có FDX adapter cards
o
Phải có switching hub
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Fast Ethernet
IEEE 802.3 100 Mbps physical layer medium alternatives
o
To preserve comparability with 10 Mbps Ethernet:

Same frame format, interfaces, protocols (same parameters)
o
Hub topology only with twisted pair and fiber
o
HDX or FDX mode
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Gigabit Ethernet
IEEE 802.3 1 Gbps physical layer medium alternatives
o
Slot time = 512 bytes (4096 bits)
o
Carrier extension: small frame is extended to 512 bytes
o

Frame bursting: burst of short frames allowed (burst limit: 2
16
bits)
o
Frame structure preserved
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

10 Gigabit Ethernet
IEEE 802.3 10 Gbps physical layer medium alternatives
o
FDX mode only
o
Frame structure preserved
o
LAN PHY for local network applications
o
WAN PHY for wide area interconnection
o
High speed, local backbone interconnection between large scale
switches
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3

Typical Ethernet Deployment
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2006 Chủ đề 3
802.11 Wireless LAN
•
Wireless data communications


Wireless communication có nhiều triển vọng
o
Dễ triển khai, giá thành thấp
o
Có khả năng truy nhập thông tin mạng ở mọi nơi
o
Hỗ trợ các thiết bị cá nhân
o
Công suất tín hiệu thay đổi theo không gian và thời gian
o
Tín hiệu có thể bị truy nhập trái phép
o
Phổ tín hiệu bị giới hạn và thường được điều chỉnh

Ad hoc networks
o
Kết hợp tạm thời của một nhóm các máy trạm khi có yêu cầu

Các trạm cần trao đổi nằm trong phạm vi truy nhập của nhau

Ví dụ: distributed computer games