Bài giảng Các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu

Data Link Control Protocols
CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU

GVHD: TS. Nguyễn Thành Đạt
HVTH : Trần Thị Diệu Mỹ

1


Data Link Control Protocols
Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu

Một cuộc trò chuyện tạo thành một liên kết giao tiếp hai chiều; Đó là một thước đo đối

xứng giữa hai bên và các thông điệp được truyền qua lại. Có một ph ản ứng kích thích
liên tục, hành động theo chu kỳ; nhận xét g ọi lên nhận xét khác, và hành vi c ủa hai cá
nhân trở nên hòa hợp, hợp tác và hướng đến mục tiêu nào đó. Đây là giao ti ếp th ực s ự.
—On Human Communication,
Colin Cherry

2


Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu
 Yêu cầu và mục tiêu để truyền dữ liệu hiệu quả giữa hai trạm thu - phát được kết nối trực tiếp:

Frame synchronization
Flow control
Error control
Addressing
Control and data

Link management

3


Kiểm soát lưu lượng
Kỹ

thuật để đảm bảo rằng một thực thể truyền không sử dụng quá

nhiều dữ liệu khi một thực thể nhận

Thực thể nhận thường phân bổ bộ đệm dữ liệu có độ dài tối đa cho
một lần chuyển

Khi nhận được dữ liệu, người nhận phải thực hiện một số xử lý nhất
định trước khi chuyển dữ liệu đến phần mềm cấp cao hơn

Trong trường hợp khơng có kiểm sốt luồng, bộ đệm của người nhận
có thể đầy và tràn khi đang xử lý dữ liệu cũ

4


Mơ hình truyền khung

5


Kiểm sốt luồng dừng và chờ

 Hình thức kiểm sốt dòng chảy đơn
giản nhất

Source transmits frame

Destination receives frame and replies with
acknowledgement (ACK)

Source waits for ACK before sending next frame



Thông thường một nguồn sẽ chia một khối dữ liệu lớn thành các
khối nhỏ hơn và truyền dữ liệu trong nhiều khung




Kích thước bộ đệm của máy thu có thể bị giới hạn



Trên một phương tiện chia sẻ, thông thường không cho phép một
trạm đến phương tiện trong một thời gian dài, do đó gây ra sự chậm
trễ lâu dài ở trạm gửi khác

Đường truyền càng dài, càng có nhiều khả năng xảy ra lỗi, bắt buộc
phải truyền lại toàn bộ khung hình

Destination can stop flow by not sending ACK

6


Sử dụng liên kết dừng và chờ

(Thời gian truyền sóng = 1; Thời gian lan truyền = a)

7


Điều khiển luồng Windows trượt
 Cho phép nhiều khung được đánh số chuyển tiếp
 Máy thu có bộ đệm W dài
 Máy phát gửi tối đa W khung hình mà khơng cần ACK
 ACK bao gồm số lượng khung hình tiếp theo dự kiến
 Số thứ tự được giới hạn bởi kích thước của trường(k)
 Khung được đánh số modulo 2k
 Cung cấp kích thước cửa sổ tối đa lên đến 2k – 1

 Máy thu có thể ACK khung mà không cho phép truyền thêm (Nhận chưa sẵn sàng)



 Phải gửi xác nhận bình thường để tiếp tục
Nếu có liên kết song cơng, có thể cõng các ACK

8

Mô tả cửa sổ trượt

9


Ví dụ về Giao thức cửa sổ trượt

10


Kỹ thuật kiểm sốt lỗi

Mất khung hình

-

Một khung khơng thành công để đến bên
kia

Error detection

Positive
acknowledgment

Khung bị hỏng
- Khung đến nhưng một số bit bị
lỗi

Retransmission after

Negative acknowledgment

timeout

and retransmission

11


Yêu cầu lặp lại tự động (ARQ)

Tên tập thể cho các cơ chế kiểm
soát lỗi

Tác dụng của ARQ là biến một liên

Stop-andwait

kết dữ liệu không đáng tin cậy
thành một liên kết đáng tin cậy

Go-back-N

Selectivereject

Versions of ARQ
12


Dừng và chờ ARQ

Source transmits
single frame

Waits for ACK

• No other data can be sent until destination’s
reply arrives

If frame received is
damaged, discard it

• Transmitter has timeout
• If no ACK within timeout,
retransmit

If ACK is damaged,
transmitter will not
recognize

• Transmitter will retransmit
• Receiver gets two copies of frame
• Use alternate numbering and ACK0 / ACK1
13


ARQ dừng và chờ

14

Quay lại-N ARQ
Kiểm soát lỗi thường được sử dụng nhất
Dựa trên cửa sổ trượt
Sử dụng kích thước cửa sổ để kiểm sốt số lượng khung hình nổi bật
Mặc dù khơng có lỗi nào xảy ra, điểm đến sẽ ghi nhận các khung đến như bình
thường
RR= sẵn sàng nhận, hoặc xác nhận được cõng
Nếu trạm đích phát hiện lỗi trong một khung, nó có thể gửi một xác nhận âm
REJ=Từ chối

Đích sẽ loại bỏ khung đó và tất cả các khung trong tương lai cho đến khi nhận đúng
khung bị lỗi
Máy phát phải quay lại và truyền lại khung đó và tất cả các khung tiếp theo

15


Chọn lọc-Từ chối (ARQ)
Cịn được gọi là truyền lại có chọn lọc
Chỉ các khung bị từ chối mới được truyền lại
Các khung tiếp theo được chấp nhận bởi người nhận và được lưu vào
bộ đệm

Giảm thiểu việc truyền lại
Máy thu phải duy trì bộ đệm đủ lớn
Logic phức tạp hơn trong máy phát
 Ít được sử dụng rộng rãi

Hữu ích cho các liên kết vệ tinh có độ trễ lan truyền dài

16


Giao thức cửa
sổ trượt ARQ

17


Kiểm soát liên kết dữ liệu cấp cao (HDLC)
Most important data link control protocol

Specified as ISO 3009, ISO 4335
Basis for other data link control protocols

Station types
Primary - controls operation of link
Secondary - under control of primary station
Combined - issues commands and responses

Link configurations

Unbalanced - 1 primary, multiple secondary
Balanced - 2 combined stations

18


Chế độ truyền dữ liệu HDLC
Normal Response Mode (NRM)

•
•

Used with an unbalanced configuration
Primary initiates transfer

Asynchronous Balanced Mode (ABM)

•
•
•
•

Used with a balanced configuration
Either station initiates transmission
Has no polling overhead
Most widely used

Asynchronous Response Mode (ARM)

•
•
•

Used with unbalanced configuration
Secondary may transmit without permission from primary
Rarely used

19

Cấu trúc khung HDLC

20


Trường cờ
 Các trường cờ phân định khung ở cả hai đầu bằng mẫu duy nhất 01111110

 Nhồi bit
 Để cho phép sự hiện diện của các mẫu bit tùy ý (độ trong suốt của dữ liệu), một thủ tục được gọi
là nhồi bit được sử dụng



chèn thêm một bit 0 sau mỗi lần xuất hiện năm giây 1 trong khung

 Đảm bảo rằng mẫu 01111110 sẽ không xuất hiện ở đâu đó bên trong khung, do đó phá hủy sự đồng
bộ hóa

21


Trường địa chỉ
Xác định trạm phụ đã truyền hoặc sẽ nhận khung
Thường dài 8 bit
Có thể được mở rộng thành bội số của 7 bit
 Bit ngoài cùng bên trái cho biết có phải là octet cuối cùng (1) hay khơng (0)

Địa chỉ 11111111 cho phép một cơ quan chính phát một khung để tất cả
người thứ hai tiếp nhận

22


Các loại khung
 HDLC xác định ba loại khung, mỗi loại có một định dạng trường điều khiển khác nhau

Khung thông tin (I-frames)


Mang dữ liệu được truyền cho người dùng



Dữ liệu kiểm soát luồng và lỗi, sử dụng cơ chế ARQ, được gắn trên khung thông tin



Khung giám sát (S-frames)

 Cung cấp cơ chế ARQ khi khơng sử dụng tính năng cõng

Khung không được đánh số (U-frames)
 Cung cấp các chức năng điều khiển liên kết bổ sung

23

Trường kiểm sốt
Việc sử dụng bit thăm dị / cuối cùng (P / F) phụ thuộc vào ngữ cảnh

Trong khung lệnh, bit P được đặt thành 1 để trưng cầu (thăm dò) phản hồi từ thực
thể HDLC ngang hàng
Trong các khung phản hồi, bit F được đặt thành 1 để chỉ ra khung phản hồi được
truyền do kết quả của một lệnh trưng cầu

Trường điều khiển cơ bản cho S- và I-frame sử dụng số thứ tự 3 bit
 Trường điều khiển mở rộng có thể được sử dụng sử dụng số thứ tự 7 bit

Khung chữ U luôn chứa trường điều khiển 8 bit

24


Trường trình tự kiểm tra thơng tin và khung (FCS)

Present
Present only
only in
in I-frames
I-frames and
and some
some UU-

Error
Error detecting
detecting code
code calculated

calculated from
from the
the

frames
frames

remaining
remaining bits
bits of
of the
the frame,
frame, exclusive
exclusive of
of flags
flags

Information Field
Must
Must contain
contain an
an integral
integral number
number of
of

Frame Check Sequence
Field (FCS)
The
The normal

normal code
code is
is the
the 16
16 bit
bit CRC-CCITT
CRC-CCITT

octets
octets

Optional
Optional 32-bit
32-bit FCS,
FCS, using
using CRC-32,
CRC-32, may
may be
be
Variable
Variable length
length

employed
employed if
if the
the frame
frame length
length or
or the

the line
line
reliability
reliability dictates
dictates this
this choice
choice

25