Chương 5: Điều khiển ở lớp liên kết dữ liệu ppt

BK
TP.HCM
2008
dce
Chương 5
Điều khiển ở

lớp liên kết dữ

liệu
 Điều khiển dòng dữ

liệu
 Điều khiển lỗi


Giao thức điều khiển liên kết dữ

liệu cấp
cao HDLC
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
2
Data Communication and Computer Networks
Vấn đề khi trao đổi dữ

liệu
•

Một số

vấn đề

khi hai thiết bị

kết nối trực tiếp truyền
nhận dữ

liệu
–

Đồng bộ

khung
•

Dữ

liệu được gửi dưới dạng các frame
•

Thời điểm bắt đầu và

kết thúc một frame
–

Điều khiển tốc độ

truyền dữ

liệu
–

Xử

lý lỗi gặp phải trên đường truyền
–

Định vị địa chỉ

trong cấu hình multipoint
–

Phân biệt dữ

liệu và thông tin điều khiển
•

Dữ

liệu và thông tin điều khiển truyền chung
–

Quản lý kết nối
•

Thiết lập, duy trì, ngắt kết nối
•

Lớp vật lý không thể

thực hiện các chức năng trên
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
3
Data Communication and Computer Networks
Điều khiển dòng dữ

liệu
•

Bên nhận thường có

bộ đệm để

nhận dữ

liệu
•

Khi dữ

liệu đến, bên nhận thường thực hiện
một số

xử lý trước khi gửi lên lớp cao hơn
•

Điều khiển dòng nhằm đảm bảo bên phát

không gởi dữ

liệu quá

nhanh
–

Ngăn ngừa việc tràn bộ đệm
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
4
Data Communication and Computer Networks
Mô hình truyền khung
•

Dùng để

phân
tích quá

trình
truyền nhận
dữ

liệu thành
từng khung
(frame)
2008
dce

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
5
Data Communication and Computer Networks
Khái niệm
•

Thời gian truyền (t
frame
): thời gian cần thiết để

gởi tất cả

các bit của frame dữ

liệu lên đường
truyền
•

Thời gian lan truyền (t
prop
): thời gian cần thiết
để

dữ

liệu đi từ

nguồn đến đích
2008
dce

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
6
Data Communication and Computer Networks
Điều kiện giả định
•

Tất cả frame đều đến đích, không bị

mất
•

Không có

frame lỗi
•

Các frame đến đúng thứ

tự
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
7
Data Communication and Computer Networks
Idle RQ (Stop–and–Wait)
•

Cơ chế

hoạt động

–

“Nguồn”

phát dữ

liệu (dưới dạng các frame)
–

“Đích”

nhận dữ

liệu và

trả

lời bằng ACK
(acknowledgement)
–

“Nguồn”

phải đợi ACK trước khi phát tiếp dữ

liệu
•

“Đích”

có

thể

dừng quá

trình bằng cách không gởi ACK
•

Đặc điểm
–

Phương pháp đơn giản nhất
–

Được dùng chủ

yếu trong các ứng dụng character-

oriented.(byte-oriented)
–

Sử

dụng kênh truyền hoạt động trong chế độ

half-

duplex
2008

dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
8
Data Communication and Computer Networks
•

Thời gian tổng cộng T
D

= n(2t
prop

+ t
frame

)
•

Hiệu suất đường truyền
Idle RQ –

Hiệu suất
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
9
Data Communication and Computer Networks
Vấn đề

kích thước frame

•

Phương pháp Stop-and-wait sử

dụng đường
truyền hiệu quả

nếu kích thước (chiều dài)
frame lớn
•

Nhưng thực tế

dữ

liệu lớn được chia thành các
frame có

kích thước nhỏ
–

Kích thước bộ đệm có

giới hạn
–

Frame kích thước nhỏ

khó

xảy ra lỗi
–

Lỗi được phát hiện sớm
–

Khi có

lỗi, chỉ

cần truyền lại frame nhỏ
–

Ngăn ngừa tình trạng 1 trạm làm việc chiếm
đường truyền lâu
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
10
Data Communication and Computer Networks
Sliding windows
•

Cho phép nhiều frame có

thể

truyền đồng thời
•

Bên thu có

bộ đệm với kích thước W frame (có

thể

nhận W frame)
•

Bên phát có

thể

truyền tối đa W frame mà

không
cần đợi ACK
•

Các frame được đánh số

thứ

tự
•

ACK có

chứa số

thứ

tự

của frame kế

tiếp có

thể

truyền
•

Số

thứ

tự thường được giới hạn bởi k bit trong
frame
–

Đánh số

quay vòng modulo 2
k
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
11
Data Communication and Computer Networks

Sliding windows
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
12
Data Communication and Computer Networks
Sliding windows –

Ví

dụ
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
13
Data Communication and Computer Networks
Sliding windows –

Cải tiến
•

“Đích”

có

thể

gởi ACK không cho phép
“Nguồn”

gởi tiếp dữ

liệu (Receive Not Ready)
–

Trong trường hợp này, sau đó“Đích”

gởi ACK để

tiếp tục việc truyền nhận dữ

liệu khi nó

sẵn sàng
•

Nếu đường truyền là

full-duplex, dùng cơ chế

“piggybacking”: tích hợp ACK vào frame dữ

liệu
–

Nếu không có

dữ

liệu để

truyền, dùng ACK frame
–

Nếu có

dữ

liệu để

truyền nhưng không có

ACK
mới để

truyền: gởi lại ACK cuối cùng, hoặc có

cờ

ACK hợp lệ

(TCP)
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
14
Data Communication and Computer Networks
•

Hiệu suất

–

Full-

Duplex
Sliding windows –

Hiệu suất
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
15
Data Communication and Computer Networks
Điều khiển lỗi
•

Điều khiển lỗi là

các kỹ

thuật để

phát hiệnvàsữa lỗi

xảy ra trong quá

trình truyền các frame
•

Phân loại lỗi đối với frame

–

Mất frame: frame không đến đích hoặc đến nhưng thông
tin điều khiển trên frame bị hư (bên nhận không thể

xác
định là

frame nào)
–

Frame hư: thông tin điều khiển trên frame xác định được,
nhưng dữ

liệu trong frame bị

lỗi
•

Kỹ

thuật điều khiển lỗi
–

Kỹ

thuật phát hiện lỗi (CRC, Parity, …)
–

Positive ACK –

xác nhận các frame nhận được
–

Negative ACK (NAK) –

yêu cầu truyền lại cho các frame bị
hư
–

Truyền lại sau một thời gian time-out
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
16
Data Communication and Computer Networks
Cơ chế điều khiển lỗi
•

Dựa trên điều khiển dòng
•

Kỹ

thuật Automatic Repeat Request (ARQ)
–

Cho phép các nghi thức liên kết dữ

liệu quản lý lỗi

và

yêu cầu truyền lại
–

Phân loại
•

Idle RQ (stop-and-wait)
–

Dùng với cơ chế điều khiển dòng stop-wait
•

Continuous RQ
–

Dùng với cơ chế điều khiển dòng sliding-window
–

Selective-reject
–

Go-back-N
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
17
Data Communication and Computer Networks
Stop-and-wait ARQ

•

Cơ chế

hoạt động
–

“Nguồn”

chỉ

gởi 1 I-Frame
(Information Frame) đến “Đích”
–

“Nguồn” đợi phản hồi từ

“Đích”
•

ACK-Frame: “Nguồn”

gởi frame mới
•

NAK-Frame: “Nguồn”

gởi lạiframe
•

Không nhận được trả

lời: “Nguồn”

gởi lại
sau thời gian time-out
•

Ưu/khuyết điểm
–

Đơn giản
–

Độ

hiệu quả đường truyền thấp
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
19
Data Communication and Computer Networks
Stop–and–wait -

Giải quyết lỗi
•

I-Frame không tới được bên nhận
–

Sử

dụng timer: bên gởi sau khi gởi đi một I-Frame thì

khởi
động một bộ đếm thời gian, sau khoảng thời gian đợi T mà
chưa nhận được tín hiệu ACK/ NAK báo về

thì xem như I-

Frame bị

mất và

gởi lại frame này.
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
20
Data Communication and Computer Networks
Stop–and–wait -

Giải quyết lỗi
•

I-Frame bị hư
–

Bên nhận gửi NAK để

yêu cầu truyền lại
–

Bên nhận bỏ

Frame bị hư, bên gửi sau thời gian
time-out gửi lại frame
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
21
Data Communication and Computer Networks
Stop–and–wait -

Giải quyết lỗi
•

ACK-Frame bị hư hoặc mất
–

“Nguồn”

không nhận được ACK-frame: gửi lại sau thời gian time-out
–

“Đích”

nhận I-Frame trùng: dùng chỉ

số

tuần tự frame (sequential
number) ACK0, ACK1 để

“Đích”

có

thể

loại bỏ

các frame trùng lặp
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
22
Data Communication and Computer Networks
Go–back–N
•

Cơ chế

hoạt động
–

Điều khiển
•

RR = receive ready = ACK = acknowledgement

•

REJ = reject = NAK = negative acknowledgement
–

Dựa trên cơ chế

sliding window
•

A gởi liên tục các I-Frame đến B (trong khi cơ chế điều
khiển dòng còn cho phép)
•

B chỉ

nhận I-Frame theo đúng chỉ

số

tuần tự
•

Truyền lại tất cả

các Frame kể

từ Frame sai đầu tiên trở
đi
2008

dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
23
Data Communication and Computer Networks
Go–back–N –

Các trường hợp lỗi
•

Các kiểu lỗi tương tự như trong Idle RQ (có

thể

xảy
ra đồng thời trên nhiều frame)
–

(E1) I-Frame không đến được bên nhận
–

(E2) I-Frame đến được bên nhận, nội dung I-Frame sai
–

(E3) ACK-Frame không đến được bên gửi
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
24
Data Communication and Computer Networks
Go–back–N -

Giải quyết lỗi
•

Sửa lỗi mất frame
–

Giả

sử

frame i mất
–

Nếu “Nguồn”

gửi tiếp frame i+1
–

“Đích”

nhận frame i+1, không đúng chỉ

số

tuần tự
–

“Đích”

bỏ

frame này và

gửi lại REJ i
–

“Nguồn”

nhận được REJ i sẽ

gửi lại tất cả

frame từ

frame I
–

Đòi hỏi “Nguồn”

sử

dụng danh sách truyền lại
(Retransmission list) lưu

các I-Frame đã gởi nhưng
chưa có

ACK
2008

dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu
25
Data Communication and Computer Networks
Go–back–N -

Giải quyết lỗi
•

Sửa lỗi mất frame (tt)
–

Giả

sử

frame i mất
–

“Nguồn”

không gửi tiếp frame nào
–

“Đích”

không nhận được gì

nên sẽ

không có

phản
hồi
–

“Nguồn”

bị time-out, khi đósẽ

gửi ACK-frame
thăm dò với bit P được set lên 1
–

“Đích”

nhận được sẽ

gửi ACK-frame báo đang
chờ

frame i
–

“Nguồn”

gửi lại frame i
2008
dce
©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

26
Data Communication and Computer Networks
Go–back–N -

Giải quyết lỗi
•

Sửa lỗi frame hư
–

“Đích”

phát hiện lỗi

ở

frame i
–

“Đích”

báo cho “Nguồn”

bằng REJ (i+1)
–

“Đích”

loại bỏ

các frame sau i
–

“Nguồn”

nhận được REJ (i+1) sẽ

gởi lại các frame
từ

frame i
–

Thời gian đáp ứng nhanh hơn so với dùng timeout
(“Đích”

có

thể

loại bỏ

các frame bị hư và xem như
chưa nhận được).