Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.25 MB, 84 trang )
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
MỤC LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................84
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
1
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1 Mạng cục bộ đơn giản.......................................................................................................
Hình 1.2 Mạng diện rộng phức tạp..................................................................................................
Hình 1.3 Đường biên mạng..............................................................................................................
Hình 1.4 Mô hình mạng ngang hàng................................................................................................
Hình 1.5 Mô hình Client – Server....................................................................................................
Hình 1.6 Mạng chuyển mạch............................................................................................................
Hình 1.7 Mạng chuyển gói..............................................................................................................
Hình 1.8 Chia sẻ đường truyền trong mạng chuyển gói...................................................................
Hình 1.9 Kiểu đường thẳng.............................................................................................................
Hình 1.10 Mạng hình sao.................................................................................................................
Hình 1.11 Mạng hình tròn...............................................................................................................
Hình 1.12 Mô hình mạng cục bộ......................................................................................................
Hình 1.13 Mạng diện rộng...............................................................................................................
Hình 1.14 Thiết bị kết nối không dây...............................................................................................
Hình 1.15 Mạng cục bộ không dây...................................................................................................
Hình 1.16 Mạng diện rộng không dây.............................................................................................
Hình 1.17 Mô hình gửi và nhận thư tín quốc tế..............................................................................
Hình 1.18 Ứng dụng 3 tầng..............................................................................................................
Hình 1.19 Đơn vị dữ liệu truyền qua các tầng.................................................................................
Hình 1.20 Mô hình hệ thống mở OSI...............................................................................................
Hình 1.21 Xử lý dữ liệu qua các tầng...............................................................................................
Hình 1.22 Kiến trúc của một số hệ điều hành mạng thông dụng....................................................
Hình 1.23 Cấu trúc gói dữ liệu........................................................................................................
Hình 1.24 Phương thức hướng kết nối.............................................................................................
Hình 1.25 Phương thức không kết nối..............................................................................................
Hình 2.1 Mô hình truyền số liệu.......................................................................................................
Hình 2.2 Mô hình xử lý lỗi trong truyền dữ liệu...............................................................................
Hình 2.3 Cấu trúc cửa sổ trượt........................................................................................................
Hình 2.4 Hoạt động của cửa sổ trượt...............................................................................................
Hình 2.5 Giao thức Go-Back-N .......................................................................................................
Hình 2.6 Giao thức Selective Repeat với cửa sổ trượt lớn hơn 1 ...................................................
Hình 3.1: Mạng được biểu diễn như đồ thị......................................................................................
Hình 3.2 Mô hình hóa mạng thành đồ thị .......................................................................................
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
2
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Hình 3.3 Hình trạng mạng...............................................................................................................
Hình 3.4 Cây đường đi ngắn nhất từ nút 1.......................................................................................
Hình 3.5 Hình trạng mạng...............................................................................................................
Hình 3.6: Cây đường đi ngắn nhất về nút 6.....................................................................................
Hình 3.7 Một mạng làm ví dụ trong giải thuật Distance-Vector......................................................
Hình 3.8: Việc làm ngập mạng với các gói tin LSP ........................................................................
Hình 3.9: Vạch đường phân cấp......................................................................................................
Hình 3.10: Mô hình mạng có hệ thống không dây...........................................................................
Hình 3.11 Vạch đường trong mạng di động.....................................................................................
Hình 3.12 Mô tả tắc nghẽn...............................................................................................................
Hình 3.13 (a) Một mạng con bị tắc nghẽn. .....................................................................................
Hình 3.13 (b) Mạng con được vẽ lại sau khi loại trừ các điểm gây tắc nghẽn. ..............................
Hình 3.14 (a) Một mạng con bị tắc nghẽn. .....................................................................................
Hình 3.15 (a) Một gói tin chặn chỉ tác động lên nút nguồn............................................................
Hình 3.15 (b)Một gói tin chặn tác động lên mọi nút mà nó đi qua ...............................................
Hình 3.16 Cấu trúc gói số liệu.........................................................................................................
Hình 3.17 Thiết lập và giải phóng kênh...........................................................................................
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
3
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Đường đi ngắn nhất từ nút 1...........................................................................................
Bảng 3.2:Đường đi ngắn nhất về nút 6............................................................................................
Bảng 3.3:Các khoảng cách ban đầu được lưu tại mỗi nút...............................................................
Bảng 3.4: Bảng vạch đường khởi đầu tại nút A...............................................................................
Bảng 3.5: Bảng vạch đường cuối cùng tại nút A .............................................................................
Bảng 3.6: Các khoảng cách cuối cùng được lưu tại mỗi nút ..........................................................
Bảng 3.7: Vạch đường đầy đủ của nút A..........................................................................................
Bảng 3.8: Vạch đường phân cấp của host 1A..................................................................................
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
Tiếng Anh
Nghĩa tiếng Việt
4
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
LỜI CẢM ƠN
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
5
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU
1.1 Mạng máy tính
Mạng máy tính là mạng của hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau thông qua một
đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.
Mạng có thể có kiến trúc đơn giản như hình dưới đây:
Hình 1.1 Mạng cục bộ đơn giản
Hay phức tạp hơn là hệ thống gồm nhiều mạng đơn giản nối lại với nhau như hình sau:
Hình 1.2 Mạng diện rộng phức tạp
Một hệ thống mạng tổng quát được cấu thành từ 3 thành phần:
-
Đường biên mạng (Network Edge): gồm các máy tính (Host) và các chương trình
ứng dụng mạng (Network Application)
-
Đường trục mạng (Network Core): gồm các bộ chọn đường (Router) đóng vài trò
là một mạng trung tâm nối kết các mạng lại với nhau.
-
Mạng truy cập, đường truyền vật lý (Access Network, Physical media): gồm các
đường truyền tải thông tin.
1.1.1 Đường biên mạng
Bao gồm các máy tính (Host) trên mạng nơi thực thi các chương trình ứng dụng mạng
(Network Application). Đôi khi người ta còn gọi chúng là các Hệ thống cuối (End Systems)
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
6
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
với ý nghĩa đây chính là nơi xuất phát của thông tin di chuyển trên mạng, cũng như là điểm
dừng của thông tin.
Hình 1.3 Đường biên mạng
Quá trình trao đổi thông tin giữa hai máy tính trên mạng có thể diễn ra theo hai mô hình:
-
Mô hình Khách - Chủ (Client/Server model)
-
Mô hình ngang hàng (Peer-to-Peer model).
1.1.1.1 Mô hình ngang hàng
Mạng ngang hàng cung cấp việc kết nối cơ bản giữa các máy tính nhưng không có bất kỳ
máy nào đóng vai trò phục vụ. Một máy tính trên mạng có thể vừa là Client vừa là Server.
Trong môi trường này người dùng trên từng máy chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ tài
nguyên của máy tính mình.Mô hình này chỉ phù hợp với tổ chức nhỏ (khoảng hơn 10 người)
và không quan tâm tới vấn để bảo mật.
Hình 1.4 Mô hình mạng ngang hàng
Mạng ngang hang thường dùng các hệ điều hành: Windows 95, Windows for Workgroup,
Windows NT Workstation, Windows Proffessional, OS/2…
Ưu điểm:
-
Mô hình mạng đơn giản, dễ cài đặt, tổ chức và quản trị, chi phí xây dựng thấp.
Nhược điểm:
-
Dữ liệu phân tán do không cho phép quản lí tập trung
-
Khả năng bảo mật thấp rất dễ bị xâm nhập
-
Các tài nguyên không được sắp xếp nên rất khó định vị và tìm kiếm
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
7
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
1.1.1.2 Mạng khách chủ (Client – Server)
Trong mô hình mạng khách chủ có một hệ thống máy tính cung cấp tài nguyên và dịch vụ
cho cả hệ thống mạng sử dụng gọi là máy chủ (Server). Một hệ thống máy tính sử dụng các
tài nguyên dịch vụ đó được gọi là máy khách (Client). Các server có cấu hình mạnh (tốc độ
xử lý nhanh,kích thước lưu trữ lớn) hoặc là các máy chuyên dụng.
Mô hình khách chủ dùng các hệ điều hành mạng: Windows NT, Novell Netware, Unix,
Windows 2000...
Ưu điểm:
-
Dễ bảo mật, backup và đồng bộ với nhau.
-
Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý và có thể phục vụ
cho nhiều người dùng.
Nhược điểm:
-
Server chuyên dụng rất đắt tiền nên phải có nhà quản trị cho hệ thống.
Hình 1.5 Mô hình Client – Server
1.1.2 Đường biên mạng
Là hệ thống mạng của các bộ chọn đường (Routers), làm nhiệm vụ chọn đường và
chuyển tiếp thông tin, đảm bảo sự trao đổi thông tin thông suốt giữa hai máy tính nằm trên
hai nhánh mạng cách xa nhau.
Để thông tin được truyền đi trên mạng, người ta có thể sử dụng một trong hai chế độ
truyền tải thông tin là:
-
Chuyển mạch (Circuit switching)
-
Chuyển gói (Packet switching).
1.1.2.1 Mạng chuyển mạch
Chế độ này hoạt động theo mô hình của hệ thống điện thoại. Để có thể giao tiếp với máy
B, máy A phải thực hiện một cuộc gọi (Call). Nếu máy B chấp nhận cuộc gọi, một kênh ảo
được thiết lập dành riêng cho thông tin trao đổi giữa A và B.
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
8
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Tất cả các tài nguyên được cấp cho cuộc gọi này như băng thông đường truyền, khả năng
của các bộ hoán chuyển thông tin đều được dành riêng cho cuộc gọi, không chia sẻ cho các
cuộc gọi khác, mặc dù có những khoảng lớn thời gian hai bên giao tiếp “im lặng”.
Hình 1.6 Mạng chuyển mạch
Tài nguyên (băng thông) sẽ được chia thành nhiều những “phần” bằng nhau và sẽ gán
cho các cuộc gọi. Khi cuộc gọi sở hữu một “phần” tài nguyên nào đó, mặc dù không sử dụng
đến nó cũng không chia sẻ tài nguyên này cho các cuộc gọi khác.
Việc phân chia băng thông của kênh truyền thành những “phần” có thể được thực hiện
bằng một trong hai kỹ thuật:
-
Phân chia theo tần số (FDMA-Frequency Division Multi Access)
-
Phân chia theo thời gian (TDMA- Time Division Multi Access).
1.1.2.2 Mạng chuyển gói
Hình 1.7 Mạng chuyển gói
Trong phương pháp này, thông tin trao đổi giữa hai máy tính (End systems) được phân
thành những gói tin (Packet) có kích thước tối đa xác định.
Gói tin của những người dùng khác nhau (ví dụ của A và B) sẽ chia sẻ nhau băng thông
của kênh truyền. Mỗi gói tin sẽ sử dụng toàn bộ băng thông của kênh truyền khi nó được
phép. Điều này sẽ dẫn đến tình trạng lượng thông tin cần truyền đi vượt quá khả năng đáp
ứng của kênh truyền. Trong trường hợp này, các router sẽ ứng sử theo giải thuật lưu và
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
9
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
chuyển tiếp (store and forward), tức lưu lại các gói tin chưa gởi đi được vào hàng đợi chờ
cho đến khi kênh truyền rãnh sẽ lần lượt gởi chúng đi.
1.1.2.3 So sánh mạng chuyển mạch và mạng chuyển gói
Hình 1.8 Chia sẻ đường truyền trong mạng chuyển gói
Chuyển gói cho phép có nhiều người sử dụng mạng hơn:
Giả sử:
-
Một đường truyền 1 Mbit
-
Mỗi người dùng được cấp 100Kbps khi truy cập “active”
-
Thời gian active chiếm 10% tổng thời gian.
Khi đó:
-
Chuyển mạch: cho phép tối đa 10 users
-
Chuyển gói: cho phép 35 users, (xác suất có hơn 10 “active” đồng thời là nhỏ hơn
0.004)
Chuyển gói:
-
Thích hợp cho lượng lưu thông dữ liệu lớn nhờ cơ chế chia sẻ tài nguyên và không
cần thiết lập cuộc.
-
Cần có cơ chế điều khiển tắt nghẽn và mất dữ liệu.
-
Không hỗ trợ được cơ chế chuyển mạch để đảm bảo tăng băng thông cố định cho
một số ứng dụng về âm thanh và hình ảnh.
1.1.3 Lợi ích của mạng máy tính
-
Tiết kiệm được tài nguyên phần cứng
-
Trao đổi dữ liệu trở nên dễ dàng hơn
-
Chia sẻ ứng dụng
-
Tập trung dữ liệu, bảo mật và backup tốt
-
Sử dụng các phần mềm ứng dụng trên mạng.
-
Sử dụng các dịch vụ Internet
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
10
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
1.2 Phần cứng mạng máy tính
1.2.1 Phân loại theo kỹ thuật truyền tin
1.2.1.1 Mạng quảng bá
Tất cả các node cùng truy nhập chung trên một đường truyền vật lý. Một thông điệp được
truyền đi từ một node nào đó sẽ được tất cả các node còn lại tiếp nhận và kiểm tra địa chỉ
đích trong thông điệp có phải của nó hay không.
Dựa vào cấp phát đường tryền cho các node, các mạng có cấu trúc quảng bá được chia
thành hai loại: Quảng bá tĩnh và quảng bá động.
Quảng bá động bao gồm quảng bá động tập trung và quảng bá động phân tán
Quảng bá tĩnh: Chia thời gian thành nhiều khoảng rời rạc và dùng cơ chế quay vòng
(Round Robin) để cấp phát đường truyền. Các node có quyền được truy nhập đến cửa thời
gian của nó.
Quảng bá động tập trung: Một thiết bị trung gian co chức năng tiếp nhận yêu cầu liên lạc
và cấp phát đường truyền cho các node.
Ưu điểm : giảm tối đa thời gian chết của đường truyền, hiệu suất kênh truyền cao
Nhược điểm: thiết kế phức tạp và khó khăn.
Quảng bá động phân tán: Không có bộ trung gian, các node tự quyết định có nên hay
không nên tuy cập đường truyền, phụ thuộc vào trạng thái của mạng.
Các kết nối mạng kiểu quảng bá:
-
Kết nối kiểu đường thẳng: các thiết bị cuối sử dụng chung môi trường truyền dẫn.
Tại một thời điểm chỉ có một thiết bị cuối được phát số liệu.
Hình 1.9 Kiểu đường thẳng
-
Kết nối kiểu đường tròn: mặc dù dựa trên cơ sở kết nối vật lý điểm điểm, thuật
toán điều khiển truy nhập mạng đường tròn đảm bảo phương thức kết nối vật lý.
-
Kết nối vệ tinh: một trạm vệ tinh thực hiện thu phát số liệu với một nhóm các trạm
mặt đất.
1.2.1.2 Mạng điểm nối điểm
Đường truyền nối từng cặp node lại với nhau theo một hình học xác định .Một kênh
truyền vật lý sẽ được thiết lập giữa hai node có nhu cầu trao đổi thông tin.Chức năng các
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
11
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
node trung gian : tiếp nhận ,lưu trữ tạm thời và gửi tiếp thông tin sang node tiếp theo khi
đường truyền rỗi
Cấu trúc điểm - điểm gọi là mạng lưu và gửi tiếp (Store - and - Forward ).
Ưu điểm :
-
Ít khả năng đụng độ thông tin
Nhược điểm:
-
Hiệu suất sử dụng đường truyền thấp
-
Chiếm dụng tài nguyên,độ trễ lớn, tiêu tốn nhiều thời gian để thiết lập đường
truyền và xử lí tại các node. Vì vậy tốc độ trao đổi thông tin thấp.
Các hình thức kết nối điểm-điểm:
Kết nối hình sao (Start): một thiết bị chính (Master) điều khiển quá trình trao đổi số liệu
giữa các thiết bị cuối.
Hình 1.10 Mạng hình sao
Kết nối theo đường tròn: số liệu được chuyển tuần tự từ thiết bị cuối này đến thiết bị cuối
kế tiếp theo một chiều nhất định.
Hình 1.11 Mạng hình tròn
Kết nối hình cây:
Kết nối toàn phần: một thiết bị cuối được kết nối với tất cả các thiết bị còn lại.
1.2.2 Phân loại theo phạm vi địa lý
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
12
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng thì ta có mạng cục bộ, mạng đô
thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu
1.2.2.1 Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network )
Mạng cục bộ là mạng được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ hẹp như trong một toà
nhà, một xí nghiệp...với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính trên mạng trong vòng vài
km trở lại.
Mạng cục bộ có các đặc tính sau:
-
Tốc độ truyền dữ liệu cao
-
Phạm vi địa lý giới hạn
-
Sở hữu của một cơ quan/tổ chức
Hình 1.12 Mô hình mạng cục bộ
1.2.2.2 Mạng đô thị (MAN - Metropolitan Area Network)
Mạng đô thị được cài đặt trong phạm vi một đô thị, một trung tâm văn hoá xã hội, có bán
kính tối đa khoảng 100 km trở lại.
1.2.2.3 Mạng diện rộng (WAN - Wide Area Network)
Mạng diện rộng (WAN - Wide Area Network): là mạng có diện tích bao phủ rộng lớn,
phạm vi của mạng có thể vượt biên giới quốc gia thậm chí cả lục địa.
Đặc điểm:
-
Tốc độ truyền dữ liệu không cao.
-
Phạm vi địa lý không giới hạn.
-
Thường triển khai dựa vào các công ty truyền thông, bưu điện và dùng các hệ
thống truyền thông này để tạo dựng đường truyền.
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
13
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
-
Một mạng WAN có thể là sở hữu của một tập đoàn/tổ chức hoặc là mạng kết nối
của nhiều tập đoàn/tổ chức.
Hình 1.13 Mạng diện rộng
1.2.3 Mạng không dây
Nếu phân biệt mang theo tiêu chí hữu tuyến hay vô tuyến thì ta có thêm các loại mạng
không dây sau:
1.2.3.1 Nối kết hệ thống
Mạng này nhằm mục đích thay thế hệ thống cáp nối kết các thiết bị cục bộ vào máy tính
như màn hình, bàn phím, chuột, phone, loa ,....
Hình 1.14 Thiết bị kết nối không dây
1.2.3.2 Mạng cục bộ không dây
Tất cả các máy tính giao tiếp với nhau thông qua một trạm cơ sở (Base Station) được nối
bằng cáp vào hệ thống mạng.
Hình 1.15 Mạng cục bộ không dây
1.2.3.3 Mạng diện rộng không dây
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
14
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Thông thường mạng điện thoại di động số thuộc dạng này. Với các công nghệ mới cho
phép băng thông mạng có thể đạt đến 50 Mbps với khoảng cách vài kilomet
Trong hình 1.16(a) các máy tính sử dụng công nghệ mạng vô tuyến để nối kết với router.
Ngược lại trong hình 1.16(b), các máy tính được nối bằng đường dây hữu tuyến với một
router, để từ đó router sử dụng kỹ thuật vô tuyến để liên lạc với các router khác.
Hình 1.16 Mạng diện rộng không dây
1.3 Phần mềm mạng
Đây là thành phần quan trọng thật sự làm cho mạng máy tính vận hành chứ không phải là
phần cứng. Phần mềm mạng được xây dựng dựa trên nền tảng của 3 khái niệm là giao thức
(Protocol), dịch vụ (Service) và giao diện (Interface).
-
Giao thức (Protocol): Mô tả cách thức hai thành phần giao tiếp trao đổi thông tin
với nhau.
-
Dịch vụ (Services): Mô tả những gì mà một mạng máy tính cung cấp cho các
thành phần muốn giao tiếp với nó.
-
Giao diện (Interfaces): Mô tả cách thức mà một khách hàng có thể sử dụng được
các dịch vụ mạng và cách thức các dịch vụ có thể được truy cập đến.
1.3.1 Cấu trúc thứ bậc của giao thức
Nền tảng cho tất cả các phần mềm làm cho mạng máy tính hoạt động chính là khái niệm
kiến trúc thứ bậc của giao thức (Protocol hierachies). Nó tổ chức các dịch vụ mà một mạng
máy tính cung cấp thành các tầng/lớp (Layers)
Hai thành phần bộ phận ở hai máy tính khác nhau, nhưng ở cùng cấp, chúng luôn luôn
thống nhất với nhau về cách thức mà chúng sẽ trao đổi thông tin. Qui tắc trao đổi thông tin
này được mô tả trong một giao thức (Protocol).
Một hệ mạng truyền tải dữ liệu thường được thiết kế dưới dạng phân tầng. Để minh họa ý
nghĩa của nó ta xem xét mô hình hoạt động của hệ thống gởi nhận thư tín thế giới.
Hai đối tác A ở Paris và B ở Thành phố Cần Thơ thường xuyên trao đổi thư từ với nhau.
Vì A không thể nói tiếng Việt và B không thể nói tiếng Pháp, trong khi đó cả hai có thể hiểu
tiếng Anh, cho nên nó được chọn là ngôn ngữ để trao đổi thư từ, văn bản giữa A và B. Cả hai
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
15
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
gởi thư từ cơ quan của họ. Trong công ty có bộ phận văn thư lãnh trách nhiệm tập hợp và gửi
tất cả các thư của công ty ra bưu điện.
Tiến trình A gởi cho B một lá thư diễn ra như sau:
1. A viết một lá thư bằng tiếng Pháp bằng bút máy của anh ta.
2. A đưa lá thư cho thư ký, biết tiếng Anh để thông dịch lá thư ra tiếng Anh, sau đó
bỏ lá thư vào bao thư với địa chỉ người nhận là địa chỉ của B.
3. Nhân viên của bộ phận văn thư chịu trách nhiệm thu thập thư của công ty
ghé qua văn phòng của A để nhận thư cần gửi đi.
4. Bộ phận văn thư thực hiện việc phân loại thư và dán tem lên các lá thư bằng
một máy dán tem.
5. Lá thư được gửi đến bưu điện ở Paris.
6. Lá thư được ô tô chuyển đến trung tâm phân loại ở Paris.
7. Những lá thư gửi sang Việt Nam được chuyển đến sân bay ở Paris bằng tàu
điện ngầm.
8. Lá thư gửi sang Việt nam được chuyển đến sân bay Tân Sơn Nhất (Thành
Phố Hồ Chí Minh) bằng máy bay.
9. Thư được ô tô chở đến trung tâm phân loại thư của Thành Phố Hồ Chí Minh.
10. Thư cho cơ quan của B được chuyển về Bưu điện Cần Thơ bằng ô tô.
11. Thư cho cơ quan của B được chuyển đến công ty của B bằng ô tô.
12. Bộ phận văn thư của công ty của B tiến hành phân loại thư.
13. Thư được phát vào một giờ đã định đến các người nhận, trong trường hợp
này có văn phòng của B.
14. Thư ký của B mở thư ra và dịch nội dung lá thư gửi cho B sang tiếng Việt.
15. B đọc lá thư của A đã gửi cho anh ta.
Ta có thể tóm tắt lại tiến trình trên bằng một mô hình phân tầng với các nút của mạng thư
tín này như sau:
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
16
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Hình 1.17 Mô hình gửi và nhận thư tín quốc tế
1.3.2 Ví dụ về cấu trúc thứ bậc của giao thức
Xem xét một ví dụ khác liên quan đến hệ thống truyền tập tin từ máy tính X sang máy Y.
Hai máy này được nối với nhau bởi một dây cáp tuần tự.
Chúng ta xem xét một mô hình gồm 3 tầng:
-
Người sử dụng muốn truyền một tập tin sẽ thực hiện một lời gọi đến tầng A nhờ
vào một hàm đã được định nghĩa sẵn, send_file(fileName, destination). Trong đó
fileName là tập tin cần truyền đi, destination là điạ chỉ của máy tính nhận tập tin.
-
Tầng A phân chia tập tin thành nhiều thông điệp và truyền từng thông điệp nhờ
lệnh send_message(MessageNo, destination) do tầng B cung cấp.
-
Tầng B quản lý việc gửi các thông điệp, đảm nhiệm việc phân chia các thông điệp
thành nhiều đơn vị truyền tin, gọi là các khung (frame); gửi các khung giữa X và Y
tuân theo luật đã định trước (protocol) như tần suất gửi, điều khiển luồng, chờ báo
nhận của bên nhận, điều khiển lỗi.
Hình 1.18 Ứng dụng 3 tầng
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
17
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Tầng B giao cho tầng C một chuỗi các bit mà chúng sẽ được truyền lên đường truyền vật
lý, không quan tâm gì về ý nghĩa của các bit, để đến nơi nhận.
Thông tin được truyền trên một kênh truyền đơn giản hoặc phức tạp và được định hướng
đến nơi nhận. Bên nhận thực hiện ngược lại tiến trình của bên gửi. Cả bên nhận và bên gửi
cùng có số lần gửi/nhận giống nhau.
Hình 1.19 Đơn vị dữ liệu truyền qua các tầng
Ta cũng chú ý rằng, kích thước của các đơn vị truyền tin trong từng tầng là khác nhau. Ở
tầng A đơn vị là một tập tin. Tầng B, đơn vị truyền tin là các khung theo một cấu trúc đã
được định nghĩa. Tầng C, đơn vị truyền tin là các tín hiện được truyền trên đường truyền vật
lý.
1.3.3 Dịch vụ mạng
Hầu hết các tầng mạng đều cung cấp một hoặc cả hai kiểu dịch vụ: Định hướng nối kết và
Không nối kết.
-
Dịch vụ định hướng nối kết (Connection-oriented): Đây là dịch vụ vận hành theo
mô hình của hệ thống điện thoại. Đầu tiên bên gọi phải thiết lập một nối kết, kế
đến thực hiện nhiều cuộc trao đổi thông tin và cuối cùng thì giải phóng nối kết.
-
Dịch vụ không nối kết (Connectionless): Đây là dịch vụ vận hành theo mô hình
kiểu thư tín. Dữ liệu của bạn trước tiên được đặt vào trong một bao thư trên đó có
ghi rõ địa chỉ của người nhận và địa chỉ của người gửi. Sau đó sẽ gửi cả bao thư và
nội dung đến người nhận.
Mỗi loại dịch vụ được cung cấp với chất lượng khác nhau. Các loại dịch vụ có nối kết
thường đảm bảo thứ tự đến nơi của thông tin như thứ tự chúng đã được gửi đi, cũng như đảm
bảo dữ liệu luôn đến nơi. Hai điều này thường không được đảm bảo trong các dịch vụ loại
không nối kết.
1.4 Mô hình hệ thống mở OSI (Open System Interconnection)
Mô hình kết nối hệ thống mở OSI là mô hình căn bản về các tiến trình truyền thông, thiết
lập các tiêu chuẩn kiến trúc mạng ở mức Quốc tế, là cơ sở chung để các hệ thống khác nhau
có thể liên kết và truyền thông được với nhau.Mô hình OSI tổ chức các giao thức truyền
thông thành 7 tầng, mỗi tầng giải quyết 1 phần hẹp của tiến trình truyền thông, chia tiến trình
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
18
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
truyền thông thành nhiều tầng và trong mỗi tầng có thể có nhiều giao thức khác nhau thực
hiện các nhu cầu truyền thông cụ thể .
1.4.1 Nguyên tắc định nghĩa các tầng hệ thống mở
Mô hình OSI tuân theo nguyên tắc phân tầng như sau:
-
Không định nghĩa quá nhiều tầng để việc xác định và ghép nối các tầng không quá
phức tạp.
-
Tạo các ranh giới các tầng sao cho việc giải thích các phục vụ và số các tương tác
qua lại hai tầng là nhỏ nhất.
-
Tạo các tầng riêng biệt cho các chức năng khác biệt nhau hoàn toàn về kỹ thuật sử
dụng hoặc quá trình thực hiên.
-
Các chức năng giống nhau được đặt trong cùng một tầng.
-
Lựa chọn ranh giới các tầng tại các điểm mà những thử nghiệm trong quá khứ
thành công.
-
Các chức năng được xác định sao cho chúng có thể dễ dàng xác định lại, và các
nghi thức của chúng có thể thay đổi trên mọi hướng.
-
Tạo ranh giới các tầng mà ở đó cần có những mức độ trừu tượng khác nhau trong
việc sử dụng số liệu.
-
Cho phép thay đổi các chức năng hoặc giao thức trong tầng không ảnh hưởng đến
các tầng khác.
-
Tạo các ranh giới giữa mỗi tầng với tầng trên và dưới nó.
7
Application
6
Presentation
Liên kết logic
Tầng Ứng dụng
Tầng Trình bày
5
Session
Tầng Phiên
4
Transport
Tầng Vận chuyển
3
Network
Tầng Mạng
2
Data Link
Tầng Liên kết
1
Physical
Tầng Vật lý
Đường truyền vật lý
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
19
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Hình 1.20 Mô hình hệ thống mở OSI
1.4.2 Các giao thức trong mô hình OSI
Có hai loại giao thức được sử dụng trong mô hình OSI:
-
Giao thức liên kết (Connection - Oriented): Trước khi truyền dữ liệu các thực thể
đồng tầng trong hai hệ thống cần phải thiết lập một kết nối logic. Chúng tương
đương nhau về tập các tham số sẽ sử dụng giai đoạn truyền dữ liệu. Dữ liệu được
truyền với các cơ chế kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu, nhằm
nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của quá trình truyền dữ liệu. Sau khi trao đổi dữ
liệu, liên kết sẽ được hủy bỏ. Thiết lập liên kết logic sẽ nâng cao độ tin cậy và an
toàn trong quá trình trao đổi dữ liệu.
-
Giao thức không liên kết (Connectionless): Dữ liệu được truyền độc lập trên các
tuyến khác nhau. Với các giao thức không liên kết chỉ có giai đoạn duy nhất
truyền dữ liệu.
1.4.3 Vai trò và chức năng của các tầng
Tầng 1: Tầng vật lý (Physical Layer )
Qui định về các tính chất vật lý của hệ thống. Tầng vật lý liên quan đến nhiệm vụ truyền
dòng bit không cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các
phương tiện cơ, điện, hàm (chức năng), thủ tục.
Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu ( Data Link Layer)
Cung cấp phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý bảo đảm độ tin cậy. Tầng
này qui định các chức năng của kênh số liệu trên một đường truyền giữa hai điểm của hệ
thống thí dụ những qui định về sự đồng bộ hóa, đặc tính của khung dữ liệu, đánh số khung,
kiểm tra lỗi, kiểm tra luồng dữ liệu trong quá trình liên lạc.
Tầng 3: Tầng mạng ( Network Layer)
Qui định các chức năng mạng như chọn đường, gán địa chỉ, chuyển tiếp thông tin, thực
hiện việc kiểm soát luồng dữ liệu, tách/hợp dữ liệu khi cần thiết. Giao thức trong tầng này
điều khiển truyền thông qua các mạng trong hệ thống với công nghệ chuyển mạch thích hợp.
Tầng 4: Tầng vận chuyển ( Transport Layer)
Qui định các chức năng truyền dữ liệu giữa hai đầu mút (end to end) như tốc độ truyền,
xếp thứ tự các thông tin, tổ chức sự tái tạo bản tin (kiểm tra lỗi, phục hồi các từ bị mất trong
quá trình liên lạc...). Giao thức trong tầng này cũng có thể thực hiện việc ghép kênh
(multiplexer), tách/hợp dữ liệu khi cần thiết.
Tầng 5: Tầng giao dịch ( Session Layer)
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
20
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng. Giao thức của tầng này
qui định các thủ tục thiết lập cuộc đối thoại giữa hai bên, có trách nhiệm thiết lập, duy trì,
đồng bộ hóa và kết thúc cuộc đối thoại.
Tầng 6 : Tầng trình bày (Presentation Layer)
Tầng này xác định các qui tắc ngôn ngữ và có trách nhiệm đảm bảo số liệu thu được có
một cú pháp có thể dịch được trong quá trình ứng dụng. Nói cách khác tầng này mô tả các
phương pháp trình bày dữ liệu như mã hóa, giải mã, nén dữ liệu....Thí dụ mã ASCII 8 bit
dùng cho màn hình là một qui định thuộc tầng 6 này.
Tầng 7 :Tầng ứng dụng (Application Layer)
Tầng này qui định các ứng dụng thực tế, đưa ra các thủ tục cho việc xử lý số liệu
của bản thân người sử dụng như cách thức xử lý từ, soạn văn bản....Tầng này cũng qui
định những thủ tục cho người sử dụng có thể truy nhập được vào môi trường.
Tầng ứng dụng là tầng duy nhất không phải phục vụ tầng trên.
1.4.4 Truyền dữ liệu trong mô hình OSI
Về nguyên tắc, tầng n của một hệ thống chỉ giao tiếp, trao đổi thông tin với tầng n của hệ
thống khác. Mỗi tầng sẽ có các đơn vị truyền dữ liệu riêng:
-
Tầng vật lý:
bit
-
Tầng liên kết dữ liệu:
Frame
-
Tầng mạng:
Packet
-
Tầng vận chuyển:
Segment
Trong thực tế, dữ liệu được gửi đi từ tầng trên xuống tầng dưới cho đến tầng thấp nhất
của máy tính gửi. Ở đó, dữ liệu sẽ được truyền đi trên đường truyền vật lý. Mỗi khi dữ liệu
được truyền xuống tầng phía dưới thì nó bị "gói" lại trong đơn vị dữ liệu của tầng dưới. Tại
bên nhận, dữ liệu sẽ được truyền ngược lên các tầng cao dần. Mỗi lần qua một tầng, đơn vị
dữ liệu tương ứng sẽ được “tháo” ra.
Đơn vị dữ liệu của mỗi tầng sẽ có một tiêu đề (Header) riêng, được mô tả trong hình sau:
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
21
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Hình 1.21 Xử lý dữ liệu qua các tầng
OSI chỉ là mô hình tham khảo, mỗi nhà sản xuất khi phát minh ra hệ thống mạng của
mình sẽ thực hiện các chức năng ở từng tầng theo những cách thức riêng. Các cách thức này
thường được mô tả dưới dạng các chuẩn mạng hay các giao thức mạng. Như vậy dẫn đến
trường hợp cùng một chức năng nhưng hai hệ thống mạng khác nhau sẽ không tương tác
được với nhau. Hình vẽ dưới đây so sánh kiến trúc của các hệ điều hành mạng thông dụng
với mô hình OSI.
Hình 1.22 Kiến trúc của một số hệ điều hành mạng thông dụng
Để thực hiện các chức năng ở tầng 3 và tầng 4 trong mô hình OSI, mỗi hệ thống mạng sẽ
có các protocol riêng:
-
UNIX: Tầng 3 dùng giao thức IP, tầng 4 giao thức TCP/UDP
-
Netware: Tầng 3 dùng giao thức IPX, tầng 4 giao thức SPX
-
Windows NT: chỉ dùng 1 giao thức NETBEUI
Nếu chỉ dừng lại ở đây thì các máy tính UNIX, Netware, NT sẽ không trao đổi thông tin
được với nhau. Với sự lớn mạnh của mạng Internet, các máy tính cài đặt các hệ điều hành
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
22
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
khác nhau đòi hỏi phải giao tiếp được với nhau, tức phải sử dụng chung một giao thức. Đó
chính là bộ giao thức TCP/IP, giao thức của mạng Internet.
1.5 Một số định nghĩa cơ bản
Chức năng mức N (N-Funtion)
Chức năng mức N là một phần chức năng cấu thành chức năng của toàn bộ hệ thống,
được qui định cho các thực thể ở mức N đảm nhiệm. Một số chức năng cho việc trao đổi số
liệu chính xác giữa các thực thể :
-
Phát hiện lỗi (gói số liệu bị mất)
-
Phát hiện lỗi số tuần tự của các gói số liệu
-
Sửa lỗi bằng cách yêu cầu phát lại
-
Điều khiển lưu lượng số liệu qua điểm truy nhập dịch vụ SAP
-
Khởi động lại tiến trình trao đổi số liệu khi cần thiết …
Dịch vụ mức N (N – Service)
Dịch vụ mức N là kêt quả của việc thực hiện chức năng mức N. Chức năng mức N thực
hiện dựa trên cơ sở dịch vụ mức (N-1), đồng thời cung cấp kết quả thực hiện được ,cũng
chính là dịch vụ mức N cho mức (N+1).
Thực thể mức N (N-Empty)
Thực thể mức N (N-Empty) là một tiến trình hoặc một chương trình có khả năng thu, phát
số liệu với một thực thể khác cùng mức chức năng theo các nguyên tắc sau:
-
Một thực thể chỉ có thể trao đổi số liệu với một thực thể cùng mức chức năng
-
Một thực thể chỉ có thể trao đổi số liệu với một thực thể khác cùng mức trên cơ sở
sử dụng dịch vụ được cung cấp bởi mức chức năng kề dưới nó.
-
Một thực thể có thể yêu cầu một thực thể khác ở mức chức năng kề nó cung cấp
dịch vụ
Điểm truy cập dịch vụ mức N (N-SAP)
N-SAP là điểm truy cập dịch vụ mức Nở giao diện với mức (N+1). Dịch vụ được cung
cấp qua điểm truy cập dịch vụ theo những nguyên tắc sau :
-
Một thực thể mức N được phép phục vụ nhiều điểm truy nhập dịch vụ N-SAP’s.
-
Nhiều thực thể mức N không được phép phục vụ nhiều điểm truy nhập dịch vụ NSAP.
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
23
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
-
Một thực thể mức (N+1) được phép phục vụ nhiều điểm truy cập dịch vụ NSAP’s.
-
Một điểm truy cập dịch vụ N-SAP chỉ được phép phục vụ nhiều dùng bởi một
thực thể mức (N+1)
Kênh kết nối mức N(N - Connection)
-
Kênh kết nối mức N là kết nối logic giữa hai thực thể ở mức (N+1) thông qua hai
điểm truy cập dịch vụ.
-
Kênh kết nối logic là khái niệm được định nghĩa để mô tả việc trao đổi số liệu giữa
hai thực thể cùng mức.
-
Thực chất, số liệu trao đổi ở mức N được chuyển xuống các mức chức năng thấp
hơn cho đến khi được chuyển qua hệ thống truyền dẫn vật lý tới đích.
Giao thức mức N(N-Protocol)
-
Giao thức mức N là tập hợp các qui định về cấu trúc khung gói số liệu và phương
thức trao đổi số liệu giữa hai thực thể cùng mức.
Xác định thực thể và điểm truy nhập dịch vụ
-
Để xác định thực thể với một chức năng mức N, ta định nghĩa tên thực thể (NEntity-Title): Tên thực thể là tử định danh của thực thể đó ở mức logic tương ứng.
-
Để xác định điểm truy nhập dịch vụ, người ta định nghĩa địa chỉ điểm truy nhập
dịch vụ (N-SAP-Address) .
-
Liên kết giữa thực thể và điểm truy nhập dịch vụ là tương thích tên thực thể và địa
chỉ điểm truy nhập dịch vụ, lưu giữ trong thư mục tương ứng.
Cấu trúc gói dữ liệu giữa hai mức kề nhau
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
24
Một số phương pháp điều khiển khắc phục lỗi và kiểm soát dữ liệu trên đường truyền
Hình 1.23 Cấu trúc gói dữ liệu
Trong đó:
-
N- SDU là số liệu được chuyển cho thực thể mức N;
-
N-PCI là số liệu điều khiển mức N;
-
N-PDU là gói số liệu giao thức mức N, được tạo bởi phần số liệu ứng dụng N-DU
và phần số liệu điều khiển N-PCI.
-
Một gói số liệu N-SDU có thể được chia thành nhiều gói số liệu N-PDU.
-
Mỗi gói N-PDU được gán số liệu điều khiển riêng, bao gồm số tuần tự, số byte…
để đảm bảo đúng khi tạo lại gói số liệu N-SDU.
Phương thức trao đổi số liệu
Có hai phương thức trao đổi số liệu:
Trao đổi số liệu hướng kết nối (Connection-oriented): cần thiết phải thiết lập một kênh
tuyền số liệu giữa hai thực thể thu/phát số liệu trước khi trao đổi số liệu và giải phóng kênh
truyền sau khi kết thúc trao đổi số liệu.
Các loại hình trao đổi số liệu hướng kết nối:
-
Đơn công (Simplex): truyền số liệu theo một chiều;
-
Bán song công (Half-duplex): tại một thời điểm dữ liệu được truyền theo một
chiều,có thể đổi chiều truyền tại một thời điểm khác;
-
Song công (Duplex): tại một thời điểm dữ liệu được truyền đồng thời theo hai
chiều.
Sinh viên: Phạm Thị Huyền
25
