Tầng Liên Kết Dữ Liệu docx

1
Chương 8:
Tầng liên kết dữ liệu
D
ự
án HEDSPI
Khoa CNTT-
ð
HBK Hà N
ộ
i
Gi
ả
ng viên: Ngô H
ồ
ng S
ơ
n
B
ộ
môn Truy
ề
n thông và M
ạ
ng máy tính
2
Tổng quan

Tuần trước: Tầng ứng dụng
 Mô hình: client-server vs. P2P
 Case study: HTTP, Mail, FTP…


Tuần này: Tầng liên kết dữ liệu
 Dịch vụ:

ðóng gói, ñịa chỉ hóa

Phát hiện và sửa lỗi

Kiểm soát luồng

Kiểm soát truy nhập ñường
truyền
 Công nghệ mạng LAN

Ethernet

Wireless LAN
 Công nghệ mạng WAN

Frame relay

ATM

….
3
Giới thiệu về
Tầng liên kết dữ liệu
4
Nút mạng và liên kết
 Nút mạng:


PCs, Laptop, Routers,
Server…
 Liên kết:

Kênh truyền thông giữa
các nút kế tiếp

Hữu tuyến: Ethernet LAN,
ADSL, fiber optic…

Không dây: Wi-fi, Wi-Max,
vệ tinh,…
 Tầng liên kết dữ liệu:
Truyền dữ liệu giữa các
thành phần kế tiếp
“link”
5
Tầng liên kết dữ liệu và kiến trúc
phân tầng
LLC
(Logical Link Control)
MAC
(Media Access Control)
Application
Transport
Network
Data-link
Physical
802.2 LLC

802.3
Ethernet
802.4
Token Bus
802.5
Token Ring
802.11
Wi-Fi
802.16
Wi-Max
…
IEEE 802.x series
Media independent
sub-layer
Media dependent
sub-layer
6
Tổng quan về các chức năng
Framing
Addressing
Flow control
Error control
Media Access Control
Datalink layer
7
Các chức năng (1)
 ðóng gói - Framing:

Bên gửi: ñặt gói tin tầng mạng vào khung tin,
thêm phần ñầu, phần ñuôi


Bên nhận: Bỏ phần ñầu, phần ñuôi và lấy gói tin
truyền lên tầng mạng
 ðịa chỉ hóa - Addressing:

ðịa chỉ vật lý ñặt trong phần ñầu gói tin ñể ñịnh
danh nút nguồn, nút ñích
8
Các chức năng (2)
 ðiều khiển truy nhập ñường truyền

Nếu là mạng ña truy nhập, cần có các giao thức
truy nhập ñường truyền cho nhiều máy trạm
 Kiểm soát luồng:

Kiểm soát tốc ñộ truyền của bên gửi sao cho bên
nhận hoạt ñộng tốt, không bị quá tải
 Kiểm soát lỗi:

Phát hiện và sửa các lỗi bít

e.g. parity check, checksum, CRC check
9
Kiểm soát lỗi
Phát hiện lỗi
Phát hiện và sửa lỗi
10
Nguyên lý phát hiện lỗi
EDC= Error Detection Code (redundancy)
Mã phát hiện lỗi

Data
Data EDC
Data
Data’
EDC’
All bit in
Data’ OK?
Y
N
Error
Link with bit errors
11
Mã chẵn lẻ

Mã ñơn
 Phát hiện lỗi bít ñơn

Mã hai chiều
 Phát hiện và sửa lỗi bít ñơn

Khái niệm về checksum của
Internet?
101011
111100
011101
001010
101011
101100
011101
001010

12
CRC: Cyclic Redundancy Check
Mã vòng
 Dữ liệu ñược xem như một số nhị phân: D
 Chọn một chuỗi r+1 bit, G (chuỗi sinh – Generator)
 Tìm một chuỗi R ñộ dài r bit, sao cho chuỗi ghép của D và R
là một số nhị phân chia hết cho G (chia modulo 2)

<D, R> chia hết cho G
D
D R
D
D’
R’
<D’, R’> mod G = 0 ?
Y
N
Link with bit errors
<D, R> mod G = 0
13
CRC: Cách tìm R

<D, R> có thể viết dưới dạng
 D.2
r
XOR
R

<D, R> chia hết cho G
 D.2

r
XOR
R = n.G
 Hay: D.2
r
= n.G
XOR
R

Có nghĩa là R là số dư khi chia D.2
r
cho G (phép chia modulo 2)
R= D.2
r
mod G
 Ví d
ụ
10101001000 1001
1001 1011110
1110
1001
1110
1001
1111
1001
1100
1001
1010
1001
110

R=110, chuỗi bít gửi ñi là
101010011110
D
G
R
D R
14
CRC biểu diễn dưới dạng ña thức
 1011 : x
3
+x +1
 Ví d
ụ
m
ộ
t s
ố
mã CRC
ñượ
c s
ử
d
ụ
ng trong th
ự
c t
ế
:

CRC-8 = x

8
+ x
2
+ x + 1

CRC-12 = x
12
+x
11
+x
3
+x
2
+x

CRC-16-CCITT = x
16
+ x
12
+ x
5
+ 1

CRC-32 = x
32
+ x
26
+ x
23
+ x

22
+ x
16
+ x
12
+ x
11
+ x
10
+ x
8
+ x
7
+ x
5
+ x
4
+ x
2
+ x + 1
 G càng dài, mã CRC phát hi
ệ
n l
ỗ
i càng hi
ệ
u qu
ả
 CRC
ñượ

c s
ử
d
ụ
ng r
ộ
ng rãi trong th
ự
c t
ế

Wi-fi, ATM, Ethernet…

Phát hiện chuỗi bít bị lỗi có ñộ dài nhỏ hơn r+1 bit

Phép toán XOR ñược cài ñặt bởi phần cứng
15
Kiểm soát truy nhập
ñường truyền
16
Các dạng liên kết

ðiểm-nối-ñiểm
 ASDL
 Telephone modem
 Leased Line….

Quảng bá
 Mạng LAN truyền thống với hình trạng bus hay mạng hình
sao dùng hub (công nghệ lỗi thời)

 Wireless LAN
 HFC:
 …

Các mạng quảng bá cần giao thức ñiều khiển truy
nhập ñể tránh xung ñột -> Giao thức ña truy nhập
17
Phân loại các giao thức ña truy
nhập

Chia kênh:
 Chia tài nguyên của ñường truyền thành nhiều phần nhỏ
(Thời gian - TDMA, Tần số - FDMA, Mã - CDMA)
 Chia từng phần nhỏ ñó cho các nút mạng

Truy nhập ngẫu nhiên:
 Kênh không ñược chia, cho phép ñồng thời truy nhập, chấp
nhận là có xung ñột
 Cần có cơ chế ñể phát hiện và tránh xung ñột
 e.g. Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, CSMA/CA…

Lần lượt:
 Theo hình thức quay vòng
 Token Ring, Token Bus….
18
Các phương pháp chia kênh
 FDMA: frequency division multiple access
 TDMA: time division multiple access
 CDMA: code division multiple access
19

TDMA và FDMA
FDMA
frequency
time
TDMA:
frequency
time
4 máy
Ví d
ụ
:
20
CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection (ða truy nhập, có phát hiện xung ñột)

Thế nào là CSMA/CD: trong một cuộc họp
 Multiple Access:
 Collision:
 CSMA: “Listen before talk”
 CD
 “Listen while talking”
21
CSMA/CD
 CSMA: Các máy nghe trước muốn truyền:

Nếu kênh rỗi, truyền toàn bộ dữ liệu

Nếu kênh bận, chờ

 Tại sao lại có xung ñột?
ðộ
tr
ễ
lan truy
ề
n
22
Xung ñột trong CSMA
 Giả sử kênh truyền có 4
nút
 Tín hiệu ñiện từ lan truyền
từ nút này ñến nút kia mất
một thời gian nhất ñịnh
(trễ lan truyền)
 Ví dụ:
23
CSMA/CD: Tóm tắt

Máy trạm nghe trước khi muốn truyền
 Bận: Chờ, tiếp tục nghe
 Rỗi: Bắt ñầu truyền, vừa truyền vừa “nghe ngóng” xem có
xung ñột hay không
 Nghe trong thời gian bao lâu?
 Nếu phát hiện thấy xung ñột: Hủy bỏ quá trình truyền và
quay lại trạng thái chờ, nghe

Một số biến thể của CSMA
 CSMA kiên nhẫn
 CSMA không kiên nhẫn

 CSMA với xác suất p nào ñó
24
So sánh chia kênh và truy
nhập ngẫu nhiên

Chia kênh
 Hiệu quả, công bằng cho ñường truyền với lưu lượng lớn
 Lãng phí nếu chúng ta cấp kênh con cho một nút chỉ cần
lưu lượng nhỏ

Truy nhập ngẫu nhiên
 Khi tải nhỏ: Hiệu quả vì mỗi nút có thể sử dụng toàn bộ
kênh truyền
 Tải lớn: Xung ñột tăng lên

Phương pháp quay vòng: Có thể dung hòa ưu ñiểm
của hai phương pháp trên
25
Token Ring – Mạng vòng dùng thẻ bài

Một “thẻ bài” luân
chuyển lần lượt qua
từng nút mạng

Nút nào giữ thẻ bài
sẽ ñược gửi dữ liệu

Gửi xong phải
chuyển thẻ bài ñi


Một số vấn ñề
 Tốn thời gian chuyền
thẻ
 Trễ
 Mất thẻ bài….
T
data
(nothing
to send)
T