Nhập môn mạng máy tính - Chương 5 pptx

Chương 5
Lớp Link & các mạng LAN


Nhập môn mạng máy tính
Chương 5: Nội dung trình bày
 5.1 Giới thiệu và các dịch
vụ
 5.2 Phát hiện và sửa lỗi
 5.3 Các giao thức đa
truy cập
 5.4 Định địa chỉ
 5.5 Ethernet
 5.6 Hubs & switches
 5.7 PPP
 5.8 Link Virtualization:
ATM & MPLS

2
5.1 Giới thiệu và các dịch vụ
3
Giới thiệu
một số công nghệ:
 host và router 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 gọi là
frame, đóng gói datagram

“link”
lớp data-link có trách nhiệm truyền
datagram từ 1 nút đến nút lân cận trên
đường liên kết
4
Ngữ cảnh
 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 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 Princeton 
Lausanne
 taxi: Princeton  JFK
 máy bay: JFK  Geneva
 tàu hỏa: Geneva  Lausanne
 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

5
Các dịch vụ
 Tạo frame, Truy cập môi trường:
 đóng gói datagram vào frame, thêm header, trailer
 truy cập kênh truyền nếu được chia sẻ
 các địa chỉ “MAC” dùng trong các header của frame giúp xác
định nguồn, đích
 khác với địa chỉ IP!
 Truyền tin cậy giữa các nút lân cận
 đã nghiên cứu làm thế nào để thực hiện được điều này trong
chương 3
 ít khi dùng trên các kết nối có tỷ lệ lỗi thấp (cáp quang, một số
loại cáp xoắn)
 các kết nối không dây: tỷ lệ lỗi cao
6
Các dịch vụ (tt)

Đi
ề
u khi
ể
n lu
ồ
ng:

 điều khiển tốc độ giữa các nút gửi và nhận
 Phát hiện lỗi:
 các lỗi gây ra bởi sự suy giảm tín hiệu, nhiễu.

 bên nhận phát hiện sự xuất hiện của các lỗi:
 thông báo bên gửi truyền lại hoặc bỏ frame đó
 Sửa lỗi:
 bên nhận xác định và
s
ử
a
bit bị lỗi không cần phải truyền lại

Half-duplex và full-duplex

 với half duplex, các nút tại 2 điểm đầu cuối của kết nối có thể
truyền, nhưng không đồng thời
7
các Adaptor trong truyền thông
 lớp link được hiện thực
trong “adaptor” (còn gọi là
NIC)
 Ethernet card, PCMCI card,
802.11 card
 bên gửi:
 đóng gói datagram vào trong
frame
 thêm các bit kiểm tra lỗi,
rdt, điều khiển luồng…
 bên nhận
 phát hiện lỗi, rdt, điều khiển
luồng…
 trích ra datagram, chuyển
cho nút nhận

 adapter là bán tự động
 các lớp link & physical
nút gửi
frame
nút nhận
datagram
frame
adapter
adapter
giao thức lớp link
8
Liên kết dữ liệu: Cài đặt ở đâu
 Cài đặt trên các “adapter”
 Ví dụ PCMCIA card, Ethernet card
 Thường có: RAM, DSP chips, interface giao tiếp
với máy tính, và interface liên keetss với mạng
9
5.2 Phát hiện và sửa lỗi
10
Phát hiện lỗi
EDC = Error Detection and Correction bit (Dư thừa)
D = Dữ liệu cần được bảo vệ (có thể thêm phần Tiêu đề)

Phát hiện lỗi không đảm bảo tin cậy 100%!
•giao thức thỉnh thoảng có thể nhớ một số lỗi
•trường EDC lớn hơn giúp việc phát hiện và sửa lỗi tốt hơn
11
Kiểm tra Parity – chẵn lẻ
Bit Parity đơn:
phát hiện các lỗi bit

Bit Parity 2 chiều:
phát hiện & sửa các lỗi bit
0
0
12
Internet checksum
Bên gửi:
 xử lý các nội dung đoạn như
một chuỗi các số nguyên 16
bit
 checksum: thêm (tổng bù 1)
vào các nội dung đoạn
 bên gửi đặt giá trị
checksum vào trong trường
UDP checksum


Bên nhận:
 tính toán checksum của đoạn đã
nhận
 kiểm tra checksum đó có bằng giá
trị trong trường checksum?
 KHÔNG – có lỗi
 CÓ – không lỗi.
Nh
ư
ng có th
ể

v

ẫ
n còn l
ỗ
i khác?

Mục tiêu: phát hiện “các lỗi” trong đoạn đã truyền (chú ý: chỉ
dùng tại lớp transport)

13
Checksumming: kiểm tra dư thừa theo chu kỳ
 xem các bit dữ liệu, D, như số nhị phân
 chọn mẫu r+1 bit, G
 mục tiêu: chọn r bit CRC, R, sao cho:
 <D,R> chia cho G (theo cơ số 2)
 bên nhận biết G, chia <D,R> cho G. nếu phần dư khác 0: phát
hiện lỗi!
 có thể kiểm tra tất cả các lỗi nhỏ hơn r+1 bits
 sử dụng phổ biến trong thực tế (ATM, HDLC)
14
CRC ví dụ
Muốn:
D
.
2
r
XOR R = nG
t
ươ
ng đ
ươ

ng:

D
.
2
r
= nG XOR R
t
ươ
ng đ
ươ
ng:

nếu chúng ta chia D
.
2
r

cho G, lấy phần còn lại
R
R = phần dư của[ ]
D
.
2
r
G
15
5.3 Các giao thức đa truy cập
16
Các giao thức và kết nối đa truy cập

2 kiểu “kết nối”:
 point-to-point (điểm-điểm)
 PPP cho truy cập dial-up
 kết nối point-to-point giữa Ethernet switch và host
 broadcast (chia sẻ đường truyền chung)
 Ethernet mô hình cũ
 802.11 wireless LAN




17
Các giao thức đa truy cập
 Chia sẻ kênh truyền dùng chung
 2 hoặc nhiều sự truyền đồng thời bởi các nút: giao thoa
 collision if node receives two or more signals at the same time
giao th
ứ
c đa truy c
ậ
p

 giải thuật phân tán xác định cách các nút chia sẻ kênh
truyền, nghĩa là xác định khi nào nút có thể truyền
 truyền thông về chia sẻ kênh phải dùng chính kênh đó!
 không có kênh khác để phối hợp


18
Các giao thức MAC: 1 cách phân loại

3 lớp chính:
 Phân chia kênh truyền
 chia kênh thành các “mảnh” nhỏ hơn (các slot thời gian, tần
số, mã)
 cấp phát mảnh cho nút để sử dụng độc quyền
 Truy cập ngẫu nhiên
 kênh không chia, cho phép các tranh chấp
 “giải quyết” các tranh chấp
 “Xoay vòng”
 Xoay vòng các nút, nhưng nút có nhiều quyền hơn được giữ thời
gian truyền lâu hơn
19
các giao thức phân hoạch kênh MAC: TDMA
TDMA: time division multiple access
 truy cập đến kênh trong theo hình thức “xoay
vòng”
 mỗi trạm có slot với độ dài cố định (độ dài =
thời gian truyền gói) trong mỗi vòng
 các slot không dùng bị bỏ phí
 ví dụ: 6-trạm LAN, 1,3,4 có gửi gói, các slot
2,5,6 rảnh


20
các giao thức phân hoạch kênh MAC: FDMA
FDMA: frequency division multiple access
 phổ kênh truyền được chia thành các dải tần số
 mỗi trạm được gán một dải tần số cố định
 thời gian truyền không dùng trong các dải tần rảnh
 ví dụ: 6-trạm LAN, 1,3,4 có gói truyền, các dải tần 2,5,6

rảnh







các dải tần
21
các giao thức truy cập ngẫu nhiên
 Khi 1 nút có nhu cầu truyền
 truyền dữ liệu với trọn tốc độ của kênh
 không có sự ưu tiên giữa các nút
 2 hoặc nhiều nút truyền  “tranh chấp”
 giao thức truy cập ngẫu nhiên MAC xác định:
 làm cách nào phát hiện tranh chấp
 giải quyết tranh chấp (như truyền lại sau đó)
 Ví dụ:
 chia slot ALOHA
 ALOHA
 CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
22
chia slot ALOHA
Những giả thiết
 tất cả frame có cùng kích
thước
 thời gian truyền được chia
thành các slot kích thước như
nhau (để truyền 1 frame)

 các nút bắt đầu truyền các
frame chỉ ngay tại lúc bắt đầu
slot
 các nút được đồng bộ hóa
 nếu 2 nút hoặc nhiều hơn cùng
truyền trong slot, tất cả đều
phát hiện tranh chấp
Hoạt động
 khi nút lấy frame nó được
phép truyền trong slot kế
tiếp
 không tranh chấp, nút có thể
gửi frame mới trong slot kế
tiếp
 nếu tranh chấp, nút truyền
lại frame trong mỗi slot kế
tiếp với xác suất p cho đến
khi thành công
23
chia slot ALOHA
Ưu điểm
 nút kích hoạt có thể
truyền liên tục với tốc
độ tối đa của kênh
 đơn giản

Nhược điểm
 các tranh chấp
 lãng phí slot
 các nút có thể phát hiện

tranh chấp với thời gian
ít hơn để truyền gói
 đồng bộ hóa
24
ALOHA thuần túy (không chia slot)
 Aloha không chia slot: đơn giản hơn, không đồng bộ
 khi frame đến đầu tiên
 truyền ngay
 khả năng tranh chấp tăng lên:
 frame gửi tại thời điểm t
0
tranh chấp với các frame khác gửi trong
thời điểm [t
0
-1,t
0
+1]
26