Transparent bridge
oKếtnối IEEE LAN đảmbảo data transparency
oSửdụng bảng tham chiếu (table lookup)
oSửdụng phương pháp họcsauđểxây dựng bảng tham chiếu
Theo dõiđịachỉ nguồncủamạng LAN gửi đến
Theo dõi sựthayđổicấutrúcmạngđểcậpnhậtbảng tham
chiếu
101 trang |
Chia sẻ: aloso | Lượt xem: 2430 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Mạng máy tính, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Split Unregistered Version -
11
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Non-persistent CSMA throghput
o Nghe đường truyền sau tưng khoảng tbackoff
o Thông lượng cao hơn 1-persistent CSMA khi a nhỏ
o Trễ lớn, hiệu quả cao
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
9 p-persistent CSMA throghput (adjustable greedy)
o Đợi đến khi đường truyền rỗi, truyền với xác suất p, hoặc chờ 1
khoảng bằng mini-slot và truyền lại với xác suất 1-p
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
CSMA with Carrier Detect (CSMA-CD)
9 Kiểm soát xung đột và hủy bỏ quá trình truyền dẫn
o Máy trạm khi cần truyền sẽ ‘nghe’ đường truyền
o Trước khi bắt đầu truyền, máy trạm tiếp tục nghe để phát hiện
xung đột
o Nếu có xung đột, máy trạm dừng quá trình truyền dẫn và thay
đổi tbackoff
9 CSMA gây lãng phí X giây – thời gian truyền một khung
9 CSMA-CD giảm lãng phí xuống bằng đúng thời gian phát hiện xung
đột và hủy bỏ quá trình truyền dẫn
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
12
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 CSMA-CD model
o Xung đột có thể phát hiện và giải quyết sau 2tprop
o Tạo các khe thời gian với độ dài 2tprop trong khoảng thời gian tranh
chấp của các trạm cùng có yêu cầu truyền
o Xác suất truyền thành công của 1 trong n trạm: Psuccess= np(1-p)n-1
o Lấy đạo hàm 2 vế: 1/p n khi1/e
n
11
n
11
n
1nP
1n1n
max
success =→⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=
−−
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o :số khe thời gian trung bình để giải quyết tranh chấp
o Thời gian tranh chấp trung bình: 2tprope
718.2== emaxsuccess1/P
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 CSMA-CD throughput
o Thông lượng cực đại: Hệ thống chỉ luân phiên giữa thời gian tranh
chấp và truyền khung
o Thông lượng cực đại:
( ) ( )Rd/vL 12e1
1
a 12e1
1
2ettX
X
ρ
propprop
max ++=++=++=
v: vận tốc truyền lan của tín hiệu điện trong môi trường
d: khoảng cách truyền dẫn
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
13
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Ứng dụng của CSMA-CD trong Ethernet LAN
o 1-persistent CSMA
o R = 10 Mbps
o 2tprop = 51.2 microsec.
Một khe thời gian: 512 bits = 64 byte
Cung cấp trong khoảng cách 2.5 km sử dụng 4 repeater
o Truncated Binary Exponential Backoff (TBEB)
Sau xung đột thứ n, chọn tbackoff trong khoảng {0, 1, …, 2k – 1}
trong đó k = min(n 10)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
,
9 Mức ưu tiên khi thăm dò đường truyền
o Cung cấp các mức ưu tiên khác nhau khi nghe đường truyền
o Thiết lập khoảng thời gian interframe theo các lớp ưu tiên
o Ứng dụng trong WLAN 802.11
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 IEEE 802.3 và Ethernet
o 1-persistent CSMA-CD
o Thuật toán
1 Nế đ ờ t ề ở t thái idl bắt đầ t ề ti Nế. u ư ng ruy n rạng e, u ruy n n, u
không, sang bước 2
2. Nếu đường truyền busy, tiếp tục nghe cho đến trạng thái idle
sẽ bắt đầu truyền tin
3. Nếu phát hiện xung đột khi truyền tin, dừng ngay quá trình
truyền tin và truyền tín hiệu jamming (random bit sequence)
4. Sau khi truyền jamming, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên
ế ề
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
(tbackoff), và ti p tục thử truy n tin
o Sử dụng TBEB (truncated binary exponential backoff)
Backoff time = (0, 2min(k, 10)-1) khe thời gian
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
14
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Lưu đồ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o IEEE 802.3 Ethernet và thông số hoạt động
Slot time: 512 bits times
InterFrameGap: 96 µsec
Giới h ố lầ t ề l i 16 ạn s n ruy n ạ :
Giới hạn giá trị Backoff: 10
Kích thước tín hiệu jam: 32 bits
Kích thước khung tối đa: 1518 bytes
Kích thước khung tối thiểu: 512 bits (64 bytes)
o IEEE 802.3 MAC Frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Preamble: đồng bộ, 7 bytes of 10101010
Start of Frame Delimiter (SFD): 10101011
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
15
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Khung IEEE 802.3 MAC
o Địa chỉ đích
Đơn (Single)
Group (Nhóm)
Quảng bá (Broadcast)
o Địa chỉ
Cục bộ (local) hoặc toàn cục (global)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o Địa chỉ toàn cục (đối đa 246 )
24 bit đầu gán cho nhà sán xuất (OUI)
24 bit tiếp theo được gán ở nhà sản xuất
CISCO: 00-00-0C
3COM: 02-60-8C
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Khung IEEE 802.3 MAC
Độ dài: Số lượng byte trong trường Thông tin (Information)
- Khung cực đại: 1518 không bao gồm Preamble + SFD
- Số byte thông tin cực đại: 1500 (Hexa: 05DC)
Pad: đảm bảo khung tối thiểu là 64 byte
FCS: CCITT-32 CRC, được tính toán dựa trên trường địa chỉ, đọ dài
thông tin và trường pad
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
- NIC huỷ các khung với độ dài sai hoặc FCS sai
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
16
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Original Ethernet và thông số
Tốc độ truyền: 10 Mbps
Khung tối thiểu: 512 bits = 64 bytes
Sl t ti 512 bit / 10 Mb 51 2 o me: s ps = . µsec
- 51.2 µsec x 2 x 105 km/sec = 10.24 km, 1 chiều
- 5.12 km khoảng cách 1 vòng (round trip)
Độ dài cực đại: 2500 meters + 4 repeaters
Mỗi khi tốc độ truyền tăng 10 lần thì khoảng cách truyền cực đại
giảm đi 10 lần.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Định dạng khung DIX Ethernet
DIX: Digital, Intel, Xerox: chuẩn chung của 3 hãng
Loại (Type): Xác định giao thức của PDU trong trường thông tin, ví
dụ: IP, ARP …
0x0800: IP
0x0806: ARP
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
0x8137: Netware IPX
0x8160: NetBIOS
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
17
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Lớp vật lý IEEE 802.3
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Cáp dầy: cứng, khó lắp đặt T-connection
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Ethernet hub & switch
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Twisted Pair: rẻ, dễ lắp đặt với độ
tin cậy cao
Star-topology CSMA-CD
Twisted Pair: rẻ
Sử dụng switch tăng khả năng mở rộng
Chia thành nhiều vùng xung đột (Colision
domain)
Hoạt động ở cơ chế song công (Full
duplex)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
18
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Bus & hub
Cấu hình bus
Tất cả các trạm chia sẻ dung lượng bus (ví du: 10 Mbps)
Chỉ 1 trạm thực hiện phiên truyền dẫn tại một thời điểm
Hub kết nối các trạm theo hình sao
Mọi phiên truyền dẫn đều đi qua hub
Chỉ 1 trạm được truyền tại một thời điểm
o Cơ chế song công (full duplex - FDX)
Ethernet truyền thống sử dụng Half Duplex (HDX)
ể ồ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Sử dụng FDX, một trạm có th đ ng thời nhận và gửi tin
100 Mbps Ethernet FDX Î tốc độ truyền 200 Mbps (lý
thuyết)
Các trạm kết nối phải có FDX adapter cards
Phải có switching hub
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Fast Ethernet
Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 100 Mbps
Để đảm bảo tính tương thích với 10 Mbps Ethernet:
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Cùng định dạng khung, giao diện, giao thức (cùng tham
số)
Sử dụng topo HUB với cáp đôi xoắn và cáp quang
Mode hoạt động: HDX hoặc FDX
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
19
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Gigabit Ethernet
Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 1 Gbps
Slot time = 512 bytes (4096 bits)
C i t i kh kí h th ớ hỏ đ ở ộ thà h
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
arr er ex ens on: ung c ư c n ược m r ng n
512 bytes
Frame bursting: cụm các khung ngắn hợp lệ (giới hạn burst :
216 bits)
Cấu trúc khung giữ nguyên
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o 10 Gigabit Ethernet
Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 10 Gbps
Chỉ hoạt động ở mode FDX
Cấ t ú kh iữ ê
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
u r c ung g nguy n
LAN PHY cho các ứng dụng mạng cục bộ
WAN PHY cho các liên kết nối
Tốc độ cao, kết nối đường trục sử dụng các Chuyển mạch cỡ
lớn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
20
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Mô trình triển khai mạng Ethernet điển hình
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Phương pháp truy nhập Scheduling trong MAC
9Hệ thống đặt chỗ (Reservation system)
o Hệ thống tập trung: Bộ điều khiển trung tâm nhận yêu cầu từ các
máy trạm và quản lý việc cấp phép truyền
2.3
Frequency Division Duplex (FDD): Dải tần số khác nhau cho
uplink và downlink
Time Division Duplex (TDD): uplink và downlink chia sẻ 1 dải
tần số nhưng ở khoảng thời gian khác nhau
o Hệ thống phân tán: Các trạm sử dụng các thuật toán phân quyền để
xác định trật tự truyền dẫn của các trạm
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
21
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
- Quá trình truyền dẫn từ các trạm được thực hiện trong các chu trình
(độ dài chu trình có thể thay đổi)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
- Mỗi chu trình bắt đầu bằng thời gian đặt chỗ và các công đoạn
truyền khung
- Thời gian đặt chỗ được chia thành M khe thời gian ứng với M trạm
- Mỗi trạm thông báo yêu cầu truyền khung bằng cách gửi quảng bá
các bit đặt chỗ trong khe thời gian tương ứng
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Tuỳ chọn trong hệ thống đặt chỗ
o Hệ thống tập trung và phân tán
Hệ thống tập trung : Bộ điều khiển nghe thông tin đặt chỗ, quy
định trật tự truyền
ố ỗ Hệ th ng phân tán: M i một trạm xác định khe thời gian từ
thông tin đặt chỗ trước khi truyền
o Đơn khung và đa khung
Đặt chỗ đơn khung: Chỉ một phiên truyền có thể được đăng ký
trong khoảng thời gian đặt chỗ
Đặt chỗ đa khung: Có thể nhiều phiên truyền được đăng ký
o Đặt chỗ truy nhập ngẫu nhiên và đặt chỗ phân kênh
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Đặt chỗ phân kênh (ví dụ TDMA): Sử dụng MUX cho thông tin
đặt chỗ từ tất cả các trạm mà không có xung đột
Đặt chỗ truy nhập ngẫu nhiên: Mỗi trạm gửi thông tin ngẫu
nhiên
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
22
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9Hệ thống hỏi vòng (Polling system)
o Hệ thống hỏi vòng tập trung: Bộ điều khiển trung tâm truyền thông
báo hỏi vòng tới các trạm theo thứ tự nào đó
o Hệ thống hỏi vòng phân tán: Quyền truyền khung được chuyển
từ trạm này sang trạm khác theo trật tự nào đó (token)
o Cần có quá trình báo hiệu để có thể thiết lập thứ tự
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9Tuỳ chọn trong hệ thống hỏi vòng
o Giới hạn dịch vụ: quy định phương thức truyền trong 1 lần hỏi vòng
Exhaustive: Truyền cho đến khi bộ đệm rỗng (kể cả khung
mới đến)
Gated: Truyền toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm khi trạm nhận
được hỏi
Frame-limited: Chỉ được truyền 1 khung /1 vòng
Time-limited: Truyền trong khoảng thời gian cho phép
o Cơ chế ưu tiên:
Cấp băng thông và thiết lập trễ bé hơn cho các trạm xuất hiện
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
thường xuyên hơn trong danh sách hỏi vòng (polling list)
Cấp thẻ ưu tiên cho các trạm với thông báo về mức ưu tiên
tương ứng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
23
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
SD DestinationAddress
Source
Address
Information FCS
1 4
EDFC
2 or 6 2 or 61 1
AC
1
FS
1
SD AC EDToken Frame Format
Data Frame Format
P P P T M R R R
Access
control
PPP Priority; T Token bit
M Monitor bit; RRR Reservation
Frame FF frame type
ZZZZZZ l biF F Z Z Z Z Z Z
Starting
delimiter J, K non-data symbols (line code)0 0
J K 0 J K 0
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
control contro t
Ending
delimiter
I intermediate-frame bit
E error-detection bit
Frame
status
A address-recognized bit
xx undefined
C frame-copied bit
I EJ K 1 J K 1
A C x x A C x x
Fi 6 61
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Ứng dụng: Token-passing rings
o Poll = Free token (thẻ bài)
o Frame delimiter chính là token
Free = 01111110
Busy = 01111111
Token bit trong header của khung
Delay
Mode truyền
Delay
Mode lắng nghe (listen)
OutputInput
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
To device From device
Một trạm tìm được thẻ bài rỗng
Chuyển token bit sang trạng thái bận
Bắt đầu truyền các khung
Thiết lập token bit về rỗng sau khi kết thúc
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
24
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Các phương pháp chèn token
o Multi-token
Free token được truyền ngay sau data bit
cuối cùng của frame
o Single-token
Free token được chèn vào sau bit cuối
cùng của busy token và bít cuối cùng của khung được truyền
Thời gian truyền dẫn tối đa phải nhỏ hơn
ring latency
o Single-frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Free token được chèn vào khi trạm phát
nhận được bit cuối cùng trong frame
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
A A AA
oSingle-token
A A AA
t=0, A begins frame t=90, return
of first bit
t=210, return of
header
t=400, last bit enters
ring, reinsert token
oSingle-frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
t=0, A begins frame t=90, return
of first bit
t=400, transmit
last bit
t=490, reinsert
token
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
25
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Thông lượng của token ring
o Định nghĩa
: Ring latency - thời gian để bit đi qua 1 vòng của ring'τ
X: thời gian truyền khung tối đa cho phép trên 1 trạm
o Multi-token operation
Giả sử tất cả M trạm trong mạng đều truyền trong X sec. khi
nhận được free token
Đây là hệ thống hỏi vòng với thời gian phục vụ hạn chế
11MX
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
/Ma1/MX1MX
ρ 'max +=+=+= '' ττ
X
a
'τ=' : Ring latency chuẩn hóa
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Single-token operation
Thời gian truyền khung hiệu quả = ( )',τXmax
( ) ( ) /Maa1max 1XMmaxMXρ 'max +=+= ''' ττ
o Single-frame operation
Thời gian truyền khung hiệu quả =
,,
'τ+X
( ) ( )/M1a 1 XMMXρ 'max 11 ++=++= '' ττ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
26
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Ví dụ
o Single-frame
IEEE 802.5 Token Ring LAN - 4 Mbps
o Single-token
IBM Token Ring - 4 Mbps
o Multi-token
IEEE 802.5 and IBM Ring LANs - 16 Mbps
FDDI Ring - 50 Mbps (Fiber Distributed Data Interface)
o Tất cả các mạng LAN này đều sử dụng cơ chế token priority
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• 802.11 wireless LAN
9Wireless communication có nhiều triển vọng
o Dễ triển khai, giá thành thấp
2.4
o Có khả năng truy nhập thông tin mạng ở mọi nơi
o Hỗ trợ các thiết bị cá nhân
o Công suất tín hiệu thay đổi theo không gian và thời gian
o Tín hiệu có thể bị truy nhập trái phép
o Phổ tín hiệu bị giới hạn và thường được điều chỉnh
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
27
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Các kiểu kết nối trong mạng Wireless LAN
o Peer to peer hay ad-hoc
- Các thiết bị trong mạng được kết nối trực tiếp với nhau(nếu trong 1
phạm vi nhất định) mà không cần qua AP (Access Point).
- Nhược điểm: nếu A muốn kết nối với B mà trong mạng có 1 máy C
có cường độ tín hiệu mạnh hơn thì sẽ gây ảnh hưởng.
o Access Point hay Infrastructure Wireless LAN
- Là kiểu kết nối phổ biến trong WLAN. Thông qua AP cho
phép các Wireless Client có thể truy cập vào mạng
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 WLAN topo
- Independent Basic Service Set (IBSS): các thiết bị trong BSS có thể
ế ố ầk t n i với nhau không c n qua AP.
- Basic Service Set (BSS): Bao gồm các station có thể kết nối với
nhau thông qua AP. Mỗi 1 BSS có 1 BSSID, đó là địa chỉ MAC của
AP trong BSS đó.
- Extended Service Set
Là tậ h ủ hiề BSS kết ối ới h Mỗi 1 ESS ó 1 SSID
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
p ợp c a n u n v n au. c .
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
28
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Protocol Release Date Frequency Range (Indoor) Bandwidth
Một số tiêu chuẩn 802.11
IEEE 802.11 1997 2.4 GHz 1, 2 Mbps
IEEE 802.11a 1999 5 GHz
~30 meters (~100 feet) 6, 9, 12, 18, 24,
36, 48, 54 Mbps
IEEE 802.11b 1999 2.4 GHz ~30 meters (~100 feet) 5.5, 11 Mbps
~30 meters (~100 feet) 6 9 12 18 24
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
IEEE 802.11g 2003 2.4 GHz , , , , , 36, 48, 54 Mbps
IEEE 802.11n 2007 2.4 GHz ~50 meters (~160 feet) 540 Mbps
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
29
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Tại sao CSMA-CD không thể áp dụng cho WLAN?
o Khó phát hiện xung đột trong môi trường vô tuyến
T itt d ó khả ă lấ át i d êo ransm e power c n ng n rece ve power n n
không thể huỷ bỏ phiên truyền dẫn khi có xung đột
o Can nhiễu giữa các trạm trong các mạng LAN khác nhau
cùng sử dụng CSMA-CD
o Hidden-station problem
2 trạm muốn trao đổi tin với cùng 1 trạm nằm giữa
hú
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
c ng
2 trạm ở khoảng cách tương đối xa, không nghe được
tín hiệu
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
S¬ ®å 1 S¬ ®å 2
B C DA BA C D
- A ®ang truyÒn d÷ liÖu sang B
- C n»m ngoµi tÇm sãng cña tr¹m A
C ò è t Ò d÷ liÖ B
- B ®ang truyÒn d÷ liÖu sang A
- C n»m trong tÇm sãng cña tr¹m B
C è t Ò d÷ liÖ D
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
- c ng mu n ruy n u sang
- C ®−a ra kÕt luËn sai vÒ tr¹m B
- C vÉn truyÒn d÷ liÖu sang tr¹m B
- mu n ruy n u sang
- C ®−a ra kÕt luËn sai vÒ m«i tr−êng
truyÒn th«ng
- C kh«ng truyÒn d÷ liÖu sang D
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
30
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Kỹ thuật truy nhập đường truyền cơ bản:
9 Thăm dò đường truyền (carrier sense): Kiểm tra lớp PHY và NAV
(Network Allocation Vector)
9 Distributed Coordination Function (DCF)
9 ACK
9 RTS/CTS
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 So sánh kỹ thuật truy nhập đường dùng trong WLAN
DCF
- Tồn tại một khe thời gian giữa các
RTS/CTS
- Tồn tại khe thời gian giữa các khung
khung truyền liên tiếp.
- 2-way handshaking: truyền DATA –
ACK.
- Data được truyền khi có thể vẫn xảy
ra collision.
- Chưa giải quyết được vấn đề ẩn
node (hidden node problem).
truyền liên tiếp.
- 4- way handshaking: truyền RTS-
CTS- DATA- ACK.
- Data được truyền khi hoàn toàn
không có collision.
- Giải quyết được vấn đề ẩn node
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
31
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Physical layers
PLCP: Physical Layer Convergence Procedure thực hiện chức năng Carrier sense/clear
channel assessment (CS/CCA)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Phương thức trải phổ trong Wireless LAN
- Trong WLAN người ta dùng kỹ thuật trải phổ (Spread Spectrum) để
truyền tín hiệu trong không gian tự do.
- Trải phổ là một kỹ thuật sử dụng một mã giả nhiễu tác động lên tín
hiệu trước khi điều chế để trải phổ năng lượng của tín hiệu ra một
dải tần lớn hơn nhiều dải tần của tín hiệu cần truyền.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
32
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Mục đích
- Chống nhiễu
Chống nghe trộm-
- Tạo ra khả năng đa truy nhập mạnh mẽ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
FHSS (Frequency Hopping )
- Băng tần kênh truyền được chia làm N băng tần con.Tín hiệu được
điều chế lên mỗi một băng tần con trong một thời gian ngắn sau đó
l i hả ột bă tầ kháạ n y sang m ng n con c.
- Quá trình diễn ra liên tục với tần số nhảy đã được định nghĩa sẵn .
Thứ tự nhảy cả bên thu và bên phát đều biết.
Ví dụ với chuẩn 802.11 2,4GHz.
Phạm vi tần số sử dụng 2,402GHz ->2480 GHz
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Dãy tần số đó được chia làm 79 băng con gọi là các kênh.Các kênh
cách nhau 1MHz
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
33
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
DSSS(Direct sequence)
- Tín hiệu trước khi vào điều chế sẽ nhân với một mã giả nhiễu để trải
phổ tín hiệu trên một băng tần lớn hơn nhiều so với băng tần của tín
hiệu ban đầu
- Độ dài một từ mã bằng độ rộng của một bít tín hiệu .
- Từ mã có tốc độ lớn hơn tốc độ dòng số liệu N lần thì phổ được trải
ra N lần.Tốc độ từ mã được tính theo chip/s
Với WLAN độ dài từ mã là 11 chip.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
34
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
35
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Một số mô hình phát triển mạng WLAN
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Một số mô hình phát triển mạng WLAN
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
1. Wireless Ethernet Bridge 2. Outdoor Antenna
3. PVC Thinnet Cable 4. Thin Ethernet Network Card
5. BNC T Connector 6. 50 Ohm Terminator
7. Cat5 UTP Cable 8. Cat5 Patch Cables
9. 10 Base-T Ethernet Hub 10. 10 Base-T Network Card
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
36
Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
ắ1. Th ng ĐT12
2. Chung ĐT12
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
1Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Tầng liên kết dữ liệu
• Chức năng của tầng liêt kết dữ liệu (DLL)
• Địa chỉ MAC và tính chất
• Phương pháp framing
• Điều khiển luồng
• Kiểm soát lỗi
• Các giao thức của tầng liên kết dữ liêu: HDLC và PPP
• Bridge: transparent và sourouting
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
• Chức năng của tầng liên kết dữ liệu
9 Khả năng truyền khung tin cậy trên đường liên kết vật lý không tin cậy
Application
Layer
Presentation
Layer
Session
Layer
Transport
Layer
Network
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Source node
Network
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Application
Layer
Presentation
Layer
Session
Layer
Transport
Layer
Network
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Destination node
Intermediate node
Packets
Frames
Bits
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
2Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Destination address
Single
Group
Broadcast: 11…11
o Addresses
Local or global
o Global addresses (246 possible)
First 24 bits assigned to vendors (OUI)
Next 24 bits assigned by vendors
CISCO: 00-00-0C
3COM: 02-60-8C
9 Địa chỉ MAC và tính chất: IEEE 802.3 MAC Frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
• Phương pháp Framing
9 DLL tổ chức bit stream thành các frame
9 Bắt đầu và kết thúc của frame được xác định: Character count, control
character, flag, …
9 Character count
o Số ký tự được chỉ ra trong vị trí xác định của header
o Bên nhận đếm số ký tự để xác định nơi kết thúc frame
o Ví dụ: DDCMP (Digital data comm. message protocol)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
3Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Control character
o Mỗi frame bắt đầu và kết thúc với chuỗi ký tự đặc biệt
Ví dụ: bắt đầu với DLE STX (data link escape start of text) và
kết thúc với DLE ETX (end of text)
o Phần dữ liệu phải là số nguyên lần các ký tự
o Character stuffing: chèn DLE trước mỗi ký tự DLE trong dữ liệu,
ngăn chặn khả năng xuất hiện các ký tự bắt đầu và kết thúc xuất
hiện bên trong frame
Ví dụ: BISYNC
STX: 0x02, ETX: 0x03
DLE: 0x01 (non-printable)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Flagging
o Mỗi frame bắt đầu và kết thúc bằng chuỗi ký tự đặc biệt – flag
o Flag byte: 01111110 (0x7E)
o Phần dữ liệu của frame có thể chứa số bit bất kỳ
o Bit stuffing: chèn bit 0 vào sau mỗi chuỗi 5 bit 1 liên tiếp
o Ví dụ: SDLC, HDLC, LAPB
01111110111101011111011110111110001111110
Flag FlagFrame
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
4Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
• Điều khiển luồng (flow control)
9 Khái niệm điều khiển luồng
o Kích thước bộ đệm đê lưu giữ các frame nhận được bi giới hạn
o Tràn bộ đệm có thể xảy ra nếu tốc độ xử lý tại phía thu chậm hơn
tốc độ truyền frame
o Điều khiển luồng ngăn chặn tràn bộ đệm bằng cách điều khiển tốc
độ truyền dẫn từ phía phát (Tx) đến phía thu (Rx)
o Các phương pháp phổ biến:
X-ON/X-OFF
Stop and wait
Sliding window
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Transmitter Receiver
X-OFF
9 X-ON/X-OFF
o Rx truyền X-OFF (DC3) nếu bộ đệm đầy
o Tx dừng truyền khi nhận được X-OFF
o Rx truyền X-ON (DC1) khi bộ đệm được giải phóng
o Tx bắt đầu truyền lại khi nhận được X-ON
o Có thể sử dụng các frame RR (Receive Ready) và RNR (Receive
not Ready)
o Nếu số bit trong bộ đệm vượt quá ngưỡng 2tprop·R, X-OFF được
gửi tới Tx
o Phương pháp: Stop-and-wait, sliding window
- N
Threshold
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
5Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Stop-and-wait
Tx ngừng truyền frame tiếp theo cho đến khi nhận được ACK
từ Rx
Rx truyền frame ACK khi đã sẵn sàng nhận frame tiếp theo
Đơn giản, nhưng không hiệu quả khi trễ đáp ứng đường
truyền lớn
Data
Data
ACK
ACK
Tx Rx
tframe
tpropT
12a
1
t2t
tU
frameprop
frame
+=+=
Utilization:
R / L
v / d
t
t
a
frame
prop ==,
Satellite link: tprop = 270 ms, L = 500 byte
R = 56 kbps Î tframe = 4/56 = 71 ms,
Î a = tprop / tframe = 270/71 = 3.8,
Î U = 0.12 = 12% của 56 kbps
Short link: tprop = 5 µs, L = 500 byte
R = 10 Mbps Î tframe = 4k/10 M = 400 µs,
Î a = tprop / tframe = 5/400 =0.012
Î U = 0,98 = 98% của 10 Mbps
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Sliding window
Window WS bằng kích thước bộ đệm của bên nhận có thể sử
dụng để nhận các frame liên tiếp từ Tx không cần ACK
Có thể tránh hiện tượng tràn bộ đệm của Rx
Phải chọn WS lớn hơn a (delay of bandwidth)
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
F0
F1
F2
ACK3
ACK6
F3
F4
F5
F6
System A System B
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
6Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
⎪⎩
⎪⎨
⎧
+<+
+≥
=+= 2a1 N
2a1
N
2a1N 1
t2t
NtU
frameprop
frame
Utilization:
R / L
v / d
t
t
a
frame
prop ==,
Data
Tx Rx
tframe
tpropT
ACK
N frames
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
• Kiểm soát lỗi (error control)
9 Khái niệm
o Lỗi do môi trường truyền dẫn
o Quá trình kiểm soát lỗi có 2 chức năng: phát hiện và sửa lỗi
o 2 loại lỗi phổ biến: mất frame và lỗi frame
9 Các phương pháp kiểm soát lỗi
o Forward error control: sửa lỗi tại phía Rx (Forward Error Correction)
o Backward error control: truyền lại frame (Automatic Repeat Request)
Î cần backward channel
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
7Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Automatic Repeat reQuest (ARQ)
o Cơ chế
Phát hiện lỗi
Positive acknowledgement (ACK): frame nhận OK tại Rx
Truyền lại sau timeout
Negative acknowledgement (NACK): truyền lại frame
o Các phương pháp ARQ
Stop and Wait ARQ
Continuous ARQ
Go-back-N ARQ
Selective-reject (or repeat) ARQ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Stop and wait ARQ
Tx gửi 1 frame và đợi ACK từ Rx trước khi truyền next frame
Tx phải giữ bản copy của frame đã gửi đến khi nhận đươc ACK
Sử dụng timeout cho các frame hoặc ACK bị mất
Đánh số các frame gửi và nhận để nhận biết khi lặp frame
Ví dụ: sử dụng 1 bit để đánh số frame
A
B
Fram
e 0
Fram
e 1
Fram
e 0
Fram
e 0
Fram
e 1
Fram
e 1A
CK
1
AC
K
0 Fram
e 0 A
CK
1
AC
K
0
AC
K
0
Frame lost
A retransmits
ACK 0 lost
A retransmits
Timeout Timeout
* *
B discards
duplicated frame
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
8Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Go-back-N ARQ
Tx có thể truyền liên tiếp các frame
Rx gửi negative acknowledgement (REJ) khi phát hiện lỗi
Tx phải truyền lại tất cả các frame từ frame bi lỗi
Tx phải giữ bản copy của tất cả các frame đã gửi
Tx
Rx
Fram
e 0
Fram
e 1
Fram
e 2
Fram
e 5
Fram
e 3
Fram
e 4
AC
K
1
NA
CK
2
AC
K
3
Frame 2, 3, 4
retransmitted
Fram
e 2
Fram
e 3
AC
K
2
*
Fram
e 4
AC
K
4
AC
K
5
Discarded by Rx
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Selective-repeat ARQ
Tx có thể truyền liên tiếp các frame
Rx gửi negative acknowledge (SREJ) khi phát hiện lỗi
Rx lưu lại tất cả các frame OK sau frame bị lỗi
Tx chỉ gửi lại duy nhất frame bị lỗi
Rx phải sắp xếp lại các frame đã lưu sau khi nhận được frame
truyền lại
Tx
Rx
Fram
e 0
Fram
e 1
Fram
e 2
Fram
e 7
Fram
e 5
Fram
e 6
AC
K
1
NA
CK
2
AC
K
5
Frame 2
retransmitted
Fram
e 2
Fram
e 3
AC
K
2
*
Fram
e 4
AC
K
6
AC
K
7
Frame 2, 3, 4
released
Fram
e 0
AC
K
0
Error Buffered
by Rx
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
9Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Performance: Stop-and-wait ARQ
P: xác suất lỗi khung
Nf = số lần truyền khung trung bình
freeerror
r
U
N
1U −=
∑ −=−⋅= − P1 1P)(1PiN 1ir
Î
2a1
P1
2a1
1
N
1U
r +
−=+⋅=
Tx Rx
tframe
tprop
NACK
NACK
ACK
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Performance: Go-back-N ARQ
P: xác suất lỗi khung
Nf = số lần truyền khung trung bình
P1
1)P(K1
P)(1P2K)(1P)(1PK)(1P)(11N 2r
−
−+=
++−⋅⋅++−⋅⋅++−⋅≈ L
Î
NK:2a1N
2a1K:2a1N
=+<•
+=+≥•
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
+<+−+
−=+⋅−+
−
+≥+
−=−+
−
=
2a1N,
NP)P2a)(1(1
P)N(1
2a1
N
1)P(K1
P1
2a1N,
2aP1
P1
1)P(K1
P1
U
Tx Rx
tf
tp
NACK
0
1
2
3
0
1
2
3
4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
10
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
P: xác suất lỗi khung
Nf = số lần truyền khung trung bình
Performance: Selective-repeat ARQ
⎪⎩
⎪⎨
⎧
+<+
−
+≥
=
2a1N,
2a1
P)N(1
2a1NP,-
U
1
∑ −=−⋅= − P1 1P)(1PiN 1ir
Tx Rx
tf
tp
NACK
0
1
2
3
0
4
5
6
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
• Các giao thức của tầng liên kết dữ liệu
9 High Level Data Link Control (HDLC)
o ISO phát triển từ IBM sychronous DLC (SDLC)
o Cơ chế chèn bit (bit-stuffing), data transparency
o Hỗ trợ truyền đồng bộ, HDX, FDX, point-to-point
o Flow control: X-ON / X-OFF
o Error control: Go-back-N, Selective-repeat ARQ
9 Point to point protocol (PPP)
o Tạo kết nối điểm-điểm
Router-router leased line (PPP), dial-up host-router (PPP, SLIP)
o Chuẩn chính thức của Internet, làm việc ở tầng liên kết dữ liệu
o Làm việc trên dial-up tel line, SONET, ADSL, X25, ISDN, …
o Chức năng: error detection, IP address negotiation, authentication
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
11
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 HDLC
o Họ giao thức HDLC
SDLC: IBM
HDLC: ISO
Link Access Procedure Balanced (LAPB): X25
Link Access Procedure for D-channel (LAPD): ISDN
PPP: Internet
Logical Link Control (LCC): IEEE
Frame relay
o Chế độ hoạt động của HDLC
Configurations: Balanced, unbalanced link
Mode: Normal Response Mode (NRM) – unbalanced multipoint
Asynchronous Response Mode (ARM) – unbalanced PPP
Asynchronous Balanced Mode (ABM) – balanced PPP
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
NRM: polling multidrop lines
Primary
Secondary Secondary Secondary
Commands
Response
Primary
Secondary
Commands Secondary
PrimaryResponses
Responses
Commands
ABM: Asynchronous Balanced Mode
Mode được chọn khi thiết lập liên kết
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
12
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o HDLC frame format
Flag (01111110): Bắt đầu và kết thúc frame, sử dụng trong
đồng bộ
Address (có thể mở rộng): xác định secondary trong multidrop
link
Control: Xác định dạng frame
FCS: CRC-16 hoặc 32
Flag Address Control Information FCS Flag
8 8
Extendable
8/16 Variable 16/32 8
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o HDLC frame types: I-frame, U-frame, S-frame
0 N(S) P/F N(R)
1 0 S S 0 0 0 0 P/F N(R)
0 N(S) P/F N(R)
1 0 S S P/F N(R)
1 1 M M P/F M
I frame
S frame
U frame
16-bit control field format
8-bit control field format
I frame
S frame
N(S): send sequence #
N(R): receive sequence #
S: super functions bits
M: Unnumbered functions bits
P/F: Poll / Final bits
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
13
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
I-frame: User data
Mỗi frame có số thứ tự N(S)
Cơ chế ACK:
+ N(S) = số thứ tự của frame đang gửi
+ N(R) = số thứ tự của frame đợi nhận tiếp theo, xác nhận
đã nhận OK các frame có số thứ tự đến N(R)-1
Sử dụng 3 hoặc 7 đánh số thứ tự các frame: Kích thước
cửa sổ cực đại là 7 hoặc 127
P/F: Trong NRM, chế độ hỏi vòng của primary (P=1),
secondary thiết lập F=1 khi gửi đáp ứng với khung I cuối
cùng
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
S-frame: error control + flow control
Receive Ready (RR), Receive Not Ready (RNR), Reject
(REJ): Go-back-N ARQ, Selective Reject (SREJ):
Selective-repeat ARQ
RR: SS = 00, ACK đã nhận OK N(R)-1 frame
REJ: SS = 01, NACK frame N(R) đầu tiên có lỗi, Tx phải
gửi lại frame N(R) và các frame sau đó
RNR: SS = 10, ACK đã nhận OK frame N(R)-1, không
nhận tiếp các I frame
SREJ: SS = 11, NACK cho frame N(R) và yêu cầu truyền
lại frame này
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
14
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
U-frame: Link initialization, maintenance, disconnection
Cung cấp commands + response: mode settings, recovery
Mode settings: thiết lập chế độ liên kết
+ SABM: Set Asynchronous Balanced Mode
+ UA: ACK đã chấp nhận các lệnh thiết lập chế độ
+ DISC: Hủy bỏ liên kết logic đã thiết lập
Truyền tin giữa các trạm sử dụng unnumbered info (UI)
Recovery: khi error/flow control không thực hiện được
+ FRMR: frame có FCS đúng, nhưng sai cú pháp
+ RSET: Tx khởi tạo lại số thứ tự các frame được gửi
SABM DISC UAUA
Data
transfer
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Ví dụ: HDLC sử dụng NRM (polling)
Primary A Secondary B, C
*
B, I, 0, 0
B, I, 1, 0
B, I, 2, 0, F
B truyền 3 I-frame
N(S) N(R)
C, RR, 0, F C không truyền gì
B, I, 1, 0
B, I, 3, 0
B, I, 4, 0, F
B truyền lại
frame 1, 3, 4
A hỏi vòng B B, RR, 0, P
N(R)
B, SREJ, 1
C, RR, 0, P
A từ chối frame 1
A hỏi vòng C
B, SREJ, 1, PA hỏi vòng B
yêu cầu truyền
lại frame 1
A truyền frame 0
tới B, ACK đã
nhận OK đến
frame 4
B, I, 0, 5
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
15
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Ví dụ: HDLC sử dụng ABM
Station A Station B
*
A, I, 0, 0
A, I, 2, 1
B, REJ, 1
A ACK đã nhận
OK frame 0
B, RR, 2 A ACK frame 1
B truyền 5 frame B, I, 0, 0
B, I, 1, 0 A, I, 1, 1
B, I, 2, 1
B, I, 3, 2
B, I, 4, 3 A, I, 3, 1
B, I, 1, 3
B, RR, 3B, I, 2, 4
B, I, 3, 4
B gửi lại frame 1
A ACK frame 2
A từ chối frame 1
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 PPP
Flag
01111110
Address
11111111
Control
00000011 Information CRC
Flag
01111110
Integer # of bytes
Protocol
o Giống HDLC, nhưng là giao thức hướng byte
Flag 01111110 được coi như là ký tự 0x7E
Chèn byte (byte stuffing) sử dụng ký tự đặc biệt: 0x7D
o Address: luôn luôn là 11111111 Î các trạm đều nhận được frame
o Control: U-frame (không có thứ tự các frame được truyền)
o Protocol: cho biết loại packet chứa trong information (IP, IPX, LCP,
NCP …)
User’s home
Modem
ISP’s office
TCP/IP
connection
using PPP
or SLIP
Dial-up
tel. line
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
16
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
o Link Control Protocol (LCP): Quản lý kết nối, hỗ trợ multilink (kết
hợp nhiều kết nối vật lý vào 1 đường kết nối logic), authentication
(sử dụng ID và password: Password Authentication Protocol -
PAP)
o Network Control Protocol (NCP): hỗ trợ IP, IPX, Decnet, Apple
Talk), dynamic IP address assigment
o Byte stuffing in PPP
Control escape: 0x7D
Khi xuất hiện flag hoặc control escape bên trong frame, chèn
vào 0x7D (01111101) và dữ liệu tương ứng đươc XOR với
0x20 (00100000)
41 7D 42 7E 50 70 46
Dữ liệu cần truyền
7E 41 7D 5D 42 5E7E 50 70 46 7E
Sau khi stuffing và framing
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Dead
EstablishTerminate
Open Authentication
Network
1. Carrier
detect
2. Options
negotiated
3. Authentication
completed
4. NCP
configuration
6. Done
5.
7. Carrier
dropped
Failed
Failed
o PPP phase
Home PC kết nối với ISP
1. PC calls router via modem
2. PC and router exchange LCP
packets to negotiate PPP
3. Check on identities
4. NCP packets exchanged to
configure the network layer
TCP/IP (require IP address
assignment)
5. Data transport: send/receive
IP packets
6. NCP used to tear down the
network layer connection (free
up IP address); LCP used to
shut down data link layer
connection
7. Modem hangs up
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
17
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
• Bridge: transparent và source routing
9 Repeater, bridge: làm việc ở tầng liên kết dữ liệu để liên kết nhiều
phân lớp mạng với MAC format khác nhau, data rate khác nhau, kích
thước frame khác nhau
9 Tổng quát về bridge
802.3
802.3
802.3
802.3
802.5
802.5
802.5
802.5
802.3 802.5
Network
LLC
MAC
PHY
Network
LLC
MAC
PHY
CSMA/CD Token Ring
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Transparent bridge
o Kết nối IEEE LAN đảm bảo data transparency
o Sử dụng bảng tham chiếu (table lookup)
o Sử dụng phương pháp học sau để xây dựng bảng tham chiếu
Theo dõi địa chỉ nguồn của mạng LAN gửi đến
Theo dõi sự thay đổi cấu trúc mạng để cập nhật bảng tham
chiếu
Bridge
LAN 1
LAN 2
S1 S2 S3
S4 S5 S6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
18
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
B1
LAN 1 LAN 2
S1 S2 S3 S4 S5
B2
Port 1 Port 2 Port 1 Port 2
Address Port Address Port
o Ví dụ
LAN 3
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
LAN 1 LAN 2
S1 S2 S3 S4 S5
Port 1 Port 2 Port 1 Port 2
Address Port
S1 1
Address Port
S1 1
S1 Î S5
S1 Î S5
S1 Î S5
S1 Î S5
B1 B2
LAN 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
19
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
S3 Î S2
S3 Î S2
LAN 1 LAN 2
S1 S2 S3 S4 S5
Port 1 Port 2 Port 1 Port 2
Address Port
S1 1
S3 2
Address Port
S1 1
S3 1
S3 Î S2
B1 B2
S3 Î S2
LAN 3
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
S4 Î S3
S4 Î S3
LAN 1 LAN 2
S1 S2 S3 S4 S5
Port 1 Port 2 Port 1 Port 2
Address Port
S1 1
S3 2
S4 2
Address Port
S1 1
S3 1
S4 2
S4 Î S3
B1 B2
S4 Î S3
LAN 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
20
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
S2 Î S1
LAN 1 LAN 2
S1 S2 S3 S4 S5
Port 1 Port 2 Port 1 Port 2
S2 Î S1
Address Port
S1 1
S3 2
S4 2
S2 1
Address Port
S1 1
S3 1
S4 2
B1 B2
LAN 3
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Ngăn chặn vòng lặp sử dụng spanning tree algorithm
o Chọn bridge có root ID thấp nhất làm root bridge (RB)
o Xác định root port (R) cho từng bridge, trừ RB: port có
đường đi ngắn nhất (least-cost) tới RB
o Chọn designated bridge (D) cho từng mạng LAN:
+ bridge có đường đi ngắn nhất từ mạng LAN tới RB
+ Designated port: nối mạng LAN với D
o Tất cả các root port R và designated port D được thiết lập
trạng thái chuyển tiếp (forwarding). Chỉ các port này được
phép chuyển tiếp frame. Các port còn lại được thiết lập trạng
thái khóa (blocking)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
21
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
B1 B2
B3
B4
B5
LAN4
LAN3
LAN1
LAN2
1 1
2
1
2
1
2
1
2
2 3
B1 B2
B3
B4
B5
LAN4
LAN3
LAN1
LAN2
1 1
2
1
2
1
2
1
2
2 3
RB
ID = 1
o Ví dụ: Giả sử cost cho mỗi LAN đều bằng nhau
1. B1 được chọn làm root bridge
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
D
B1 B2
B3
B4
B5
LAN4
LAN3
LAN1
LAN2
1 1
2
1
2
1
2
1
2
2 3
RB
ID = 1
R
R
R
R
B1 B2
B3
B4
B5
LAN4
LAN3
LAN1
LAN2
1 1
2
1
2
1
2
1
2
2 3
RB
ID = 1
R
R
R
R
D
2. Root port được chọn cho từng bridge trừ RB 3. Chọn designated bridge cho mỗi LAN
D
D
4. Thiết lập root port và designated port
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
22
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Network analyzer: Ethereal
o Do Gerald Combs gerald@ethereal.com , www.ethereal.com
o Ethereal có thể bắt, hiển thị và phân tích các frame qua Ethernet
NIC
o Chuỗi các frame và nội dung của frame có thể được phân tích chi
tiết ở mức byte
o Rất hữu hiệu khi phân tích lỗi mạng, đồng thời là phần mềm dạy
học
o Chọn website www.vnexpress.net làm ví dụ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Ethereal window
Top pane
Frame/packet
sequence
Middle pane
Encapsulation for
a given frame
Bottom pane
Giá trị Hexa & text tương ứng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
23
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Top pane: Frame sequence
DNS query TCP Connection
Setup
HTTP request &
response
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
9 Middle pane: Encapsulation
Protocol type Ethernet destination
and source addresses
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
24
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Protocol type
IP packet
Ethernet destination
and source addresses
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
TCP segment
Source and destination
port numbers
GET
HTTP
request
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
25
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2008 Chương 3Chương 3. Kết nối mạng ở lớp 2 - tầng liên kết dữ liệu
Tổng kết
• Tầng liêt kết dữ liệu (DLL)
9 Framing
9 Flow control: Stop-and-wait control, sliding window
9 Error control: Stop-and-wait ARQ, Go-back-N ARQ, selective-repeat ARQ
• Giao thức của tầng liên kết dữ liệu
9 HDLC: HDLC frame format, operation mode
9 PPP: PPP frame format
• Kêt nối và mở rộng mạng ở tầng liên kết dữ liệu
9 Transparent bridge: self-learning của bảng tham chiếu
9 Spanning tree algorithm: ngăn chặn vòng lặp trong kết nối mạng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Bài giảng mạng máy tính.pdf