Bài giảng Mạng máy tính

11/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Mục đích hình thành mạng máy tính Các dịch vụ truyền thông Ứng dụng Quá trình phát triển kiến trúc mạng truyền thông Các kiến trúc vật lý của mạng Mô hình tham chiếu và các giao thức trên mạng Một số thí dụ về mạng Internet Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Mục đích hình thành mạng máy tính (MMT) Nhược điểm trong phương thức trao đổi thông tin cũ ế Æ Nhu cầu chia sẻ tài nguyên, thông tin và dịch vụ – Dư thừa tài nguyên thi t bị – Hiệu suất trao đổi thông tin thấp – Khó quản lý mạng Mạng máy tính ra đời cung cấp các chuẩn mở cho phần cứng, phần mềm và các thiết bị mạng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 21/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Các dịch vụ truyền thông • Cho phép trao đổi thông tin giũa các user ở các vị trí địa lý khác nhau Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 31/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Ứng dụng • Được xây dựng trên các dịch vụ truyền thông • E mail được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream)- Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Web browser được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 41/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Web browser được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream) và CPTM (cellular phone text mesaging) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Các ví dụ khác • Peer-to-peer: Chia sẻ file của Napster, Gnuitella, Kazza • Audio video streaming – • Network games • Online purchasing • Voice-over-Internet • Video on demand • IP TV Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 51/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Mạng truyền thông là gì? • Là tập hợp các thiết bị (hardware và software) và tiện nghi để có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông cơ bản + Thiết bị: Routers, i h + Tiện nghi: cáp đồng, á đồ á Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications servers, sw tc es, multiplexers, hubs, modems, … c p ng trục, c p quang, ống dẫn, … • Ví dụ: Mạng điện thoại, mạng di động, mạng máy tính, Internet, … 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Kiến trúc mạng: Chỉ ra phương thức xây dựng và hoạt động của mạng • Kiến trúc mạng phụ thuộc dịch vụ mạng • Kiến trúc mạng chia các quá trình truyền thông trên mạng thành các vùng chức năng gọi là phân lớp (layers) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 61/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Quá trình phát triển kiến trúc mạng truyền thông • Telegraph networks 9 Message switching and digital transmission • Telephone networks 9 Circuit switching 9 Analog transmission -> digital transmission 9 Mobile communications • Internet Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 9 Packet switching and computer applications • Next-generation internet 9 Multi-service packet switching networks 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Telegraph networks và message switching • Electric telegraph 9 - Trường điện từ đuợc tạo ra từ miếng lõi sắt quấn dây đồng khi có dòng điện chạy qua 9 Samuel Morse (1835): Xung và dòng làm cong miếng nam châm tạo ra chấm và gạch. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 71/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Electric Telegraph Networks 9 Chuyển mạch thông báo và cơ chế Store-and-Forward 9 Địa chỉ hóa, định tuyến, chuyển tiếp Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Signaling 9 Cần thiết để thiết lập cuộc gọi Telephone networks và circuit switching 9 Bell’s telephone (1875) • N2 problem 9 Kết nối trực tiếp N users, cần N(N-1)/2 liên kết Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 9 Lãng phí, kích thước cáp lớn 9 Giải quyết bằng switch Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 81/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Circuit switching 9 Phát minh năm 1877 9 Người điều hành kết nối khi có yêu cầu cuộc goi: cung cấp dòng điện 9 Chỉ có N kết nối tới tổng đài trung tâm • Manual switching Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Điều khiển kết nối bằng máy tính 9 Yêu cầu có hệ thống báo hiệu riêng 9 Máy tính điều khiển kết nối trong bộ chuyển mạch 9 Các máy tính trao đổi thông báo báo hiệu để: ƒ Thiết lập kết nối cuộc gọi ƒ Thiết lập các dịch vụ: Caller ID, voice mail, … Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 91/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Số hóa mạng điện thoại 9 Tín hiệu thoại PCM (Pulse Code Modulation) ƒ Voice: 8bit/sample x 8000 samples/sec = 64 kbps 9 Time Division Multiplexing (TDM) cho tín hiệu thoại ƒ Ghép kênh T-1 (1961): 24 voice signal = 1.544 Mbps 9 Chuyển mạch số (1980s) 9 Điện thoại số tế bào (1990s) 9 Truyền số liệu quang (1990s) 9 Chuyển mạch số, điều khiển số, truyền số liệu, Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Computer network và packet switching • Khái quát quá trình phát triển MMT 9 1950s: Công nghệ điện báo thích ứng với máy tính 9 1960s: Các thiết bị đầu cuối có thể truy nhập các máy chủ 9 1970s: Các máy tính kết nối trực tiếp với nhau: ARPANET, TCP/IP, Ethernet LAN 9 1980s & 1990s: Các ứng dụng khác và mạng Internet ra đời • Một số giao thức trong mạng Internet Protocol (IP) ƒ Transmission Control Protocol (TCP) ƒ Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 10 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Mạng Internet 9 Các kiểu MMT khác nhau được kết nối với nhau để trao đổi dữ liệu giưa MT 9Mỗi MMT có thể có kiến trúc và được xây dựng trên các công nghệ khác nhau 9 Các giao thức liên mạng cần thiết cho trao đổi tin giữa các mạng 9 Internet: mạng của các mạng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Internet Protocol (IP) 9 Routers hoặc gateway liên kết các mạng khác nhau 9 Các máy tram truyền các gói IP trong mạng kết nối 9 Routers chuyển các gói tin qua liên mạng 9 Best-effort IP services, no re-transmission Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 11 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Các cấu trúc (topology) của mạng - Topology mạng định nghĩa cấu trúc mạng - Topology vật lý (physical), được xem là kết nối thực của dây dẫn hay phương ề ẫ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications tiện truy n d n - Topology logic (logical) , được xem là cách thức truy nhập môi trường truyền dẫn của các máy tính khi truyền dữ liệu - Logical topology thể hiện cách thức các máy tính trao đổi thông tin qua môi trường truyền dẫn - Hai loại logical topologies chính là broadcast và token passing. 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 1. Mạng hình sao (star topology) • Thiết bị trung tâm: switch, router, hub hoặc thiết bị tích hợp P i h b Bộ tậ t á á tí h thà h đ h t• ass ve u : p rung c c m y n n mạng ơn ay segmen • Active hub: Bộ tập trung có khả năng khuếch đại tín hiệu Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 12 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 2. Mạng hình bus (bus topology) • Sử dụng một đường truyền chung cho tất cả các máy tính Má tí h kết ối à ử d T C t• y n n v o mạng s ụng - onnec or • Terminator: ngăn chặn khả năng dội tín hiệu Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 3. Mạng hình vòng (ring topology) • Các máy tính liên kết với nhau thành vòng tròn theo nguyên tắc điểm-điểm Má tí h t đổi dữ liệ th ột hiề• y n rao u eo m c u • Dữ liệu truyền dạng gói Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 13 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 4. Mạng kết hợp (star bus, star-ring topology) • Tổ hợp các topology cơ bản tùy theo địa hình nơi thiết kế mạng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 5. Mạng Mesh • Full - Mesh hoặc Partial - Mesh Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Phân loại mạng Theo khả năng cung cấp tài nguyên – Client/Server – Peer-to-peer Theo Mô hình mạng – Mạng LAN – Mạng WAN – Mạng MAN Theo kỹ thuật chuyển mạch Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Theo phương thức kết nối (connectionless - không kết nối hoặc oriented-connection hướng kết nối) Theo dạng kết nối (đơn công, song công, bán song công) 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Local-area networks (LANs) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Một số công nghệ mạng LAN: - Ethernet - Token Ring - FDDI (Fiber Data Distributed Interface) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 15 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Wide-area networks (WANs) Một số công nghệmạng WAN: Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications - Modems - Integrated Services Digital Network (ISDN) - Digital Subscriber Line (DSL) - Frame Relay - US (T) and Europe (E) Carrier Series – T1, E1, T3, E3 - Synchronous Optical Network (SONET) 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Metropolitan-area networks (MANs) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications MAN thường mở rộng trong phạm vi 1 thành phố và có thể chứa nhiều mạng LAN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 16 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Giao thức, dịch vụ và phân tầng 9 Layers, Service & Protocols o Quá trình giao tiếp truyền thông trên mạng rất phức tạp Mô hình tham chiếu và giao thức trên mạng o Phân tầng chia quá trình giao tiếp thành các nhóm chức năng tiện quản lý (layer) o Tầng dưới cung cấp dịch vụ (service) cho tầng trên o Mỗi tầng làm việc theo giao thức (protocol) của tầng đó 9 Ví dụ: Web browsing application o World Wide Web (WWW) cho phép người sử dụng truy nhập các tài Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications nguyên của mạng dưới dạng văn bản HTML o Browser là chương trình để truy nhập web (IE, Netscape, Firefox …) o Trong văn bản HTML có link tới các tài nguyên khác o Mỗi link tham chiếu tới Uniform Resource Locator (URL) cung cấp tài nguyên yêu cầu 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Ví dụ: Access to a web 1. Domain Name Server (DNS) DNS server Q: www.yahoo.com ? A: 209.191.93.52 HTTP server Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications User Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 17 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 2. Transport Control Protocol (TCP) DNS server ACK, TCP connection request From: 209.191.93.52 Port 80 To: 192.168.1.2 Port 2070 TCP connection request F 192 168 1 2 P t 2070 HTTP server ACK Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications User rom: . . . or To: 209.191.93.52 Port 80 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 3. Hyper Text Transport Protocol (HTTP) DNS server HTTP server 200 OK Content Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications User GET / HTTP/1.1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 18 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Mô hình tham chiếu OSI 9 Open system for interconnection o Kiến trúc mạng định nghĩa dựa vào các tầng với giao thức mỗi tầng 1970 Nhiề hã thiết kế kiế t ú hâ tầ iê Î khó khăo s: u ng n r c p n ng r ng n trong kết nối mạng giữa các máy tính của các hãng khác nhau o ISO đưa ra mô hình OSI cho phép kết nối các máy tính từ nhiều hãng 9 Mô hình tham chiếu OSI o Mô hình 7 tầng cho kiến trúc mạng o Sử dụng để phát triển các giao thức Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o TCP/IP được xây dựng dựa trên mô hình tham chiếu OSI 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính M« h×nh tham chiÕu liªn kÕt c¸c hÖ thèng më ®−îc tæ chøc tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ ISO (International Standard Organization) ®−a ra vµo Mô hình tham chiếu OSI - Open Systems Interconnection) n¨m 1984. ™ HÖ thèng më lµ g× ? ý nghÜa cña nã ? Open System Inputs ầ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Outputs Open System Phân t ng và chuẩn hóa Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 19 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Ý nghÜa ph©n tÇng z Gi¶m ®é phøc t¹p khi ph©n tÝch vµ thiÕt kÕ. z DÔ tiªu chuÈn hãa c¸c giao diÖn z T¹o kh¶ n¨ng m«dul hãa cao z §¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc gi÷a c¸c c«ng nghÖ kh¸c nhau z Gia tèc cho nh÷ng h−íng ph¸t Application Presentation Session Transport Network 7 6 5 4 3 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications triÓn míi z DÔ häc vµ gi¶ng d¹yData Link Physical 2 1 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính HÖ thèng ES vµ IS 7. Application 6. Presentation 5. Session 4. Transport 3. Network 4. Transport 7. Application 6. Presentation 5. Session 3. Network . r rt Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2. Data Link 1. Physical Data Link Physical 2. Data Link 1. Physical Transmission Media Transmission Media Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 20 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính C¸c nguyªn t¾c ph©n tÇng - §¬n gi¶n hãa (h¹n chÕ sè l−îng c¸c tÇng). - C¸c tÇng t¸ch biÖt bëi c¸c chøc n¨ng ®éc lËp. - C¸c chøc n¨ng gièng nhau ®−îc ®Æt cïng mét tÇng. - C¸c chøc n¨ng ®−îc ®Þnh vÞ sao cho cã thÓ thiÕt kÕ l¹i tÇng mµ kh«ng ¶nh h−ëng tíi c¸c tÇng kh¸c. - T¹o ranh giíi gi÷a c¸c tÇng sao cho cã thÓ chuÈn ho¸ giao diÖn t−¬ng øng. - T¹o mét tÇng khi d÷ liÖu ®−îc xö lý mét c¸ch t¸ch biÖt. - Mçi tÇng sö dông dÞch vô cña tÇng d−íi nã, cung cÊp dÞch vô cho c¸c Ç Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications t ng trªn. 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Network processes to applicationsApplication7 Data representation Interhost communication End-to-end connections Addresses and best path Access to media Presentation Session Transport Network Data Link 6 5 4 3 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Binary transmissionPhysical1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 21 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Application Layer P t ti Application Application Layer P t ti Application End-to-end Protocols resen a on Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Network Layer Data Link Layer Network Layer Data Link Layer resen a on Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Physical Layer Physical Layer Physical Layer Physical Layer One or more network nodes 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Tầng vật lý – physical o Cơ chế truyền bit o Các giao thức liên quan đến điện áp và cơ khí Đ ờ t ề ật lý T i t d i bl i l bl ti l fibo ư ng ruy n v : w s e -pa r ca e, coax a ca e, op ca er, radio, infrared, … 9 Tầng liên kết dữ liệu – data link o Truyền frame qua đường kết nối trực tiếp o Cơ chế chia sẻ môi trường truyền dẫn Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Phát hiện lỗi bit, truyền lại frame o MAC cho mạng LAN, địa chỉ phần cứng o Điều khiển luồng (flow control) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 22 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Tầng mạng – network o Truyền packet giữa các mạng o Cơ chế địa chỉ hóa (địa chỉ logic) Ch đ ờ tối Cá út ( d ) ử d th ật t á đị ho on ư ng ưu. c n mạng no e s ụng u o n n tuyến để xác định đường đi của packet o Kiểm soát, cắt/hợp dữ liệu khi cần thiết Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Tầng giao vận – transport o Truyền dữ liệu theo phương thức end-to-end giữa 2 trạm o Truyền dẫn tin cậy C hế MUX t i á đị hỉ ổ ( t b )o ơ c ạ c c a c c ng por num er o Thiết lập và hủy bỏ liên kết 9 Tầng phiên – session o Điều khiển phương thức trao đổi dữ liệu, cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 23 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Tầng trình diễn – presentation o Chuyển đổi cú pháp dữ liệu. o Cung cấp biểu diễn dùng chung trong truyền thông (mã hoá, nén, định dạng, xác thực, mật mã hoá) 9 Tầng ứng dụng – application o Cung cấp các dịch vụ của người sử dụng trực tiếp o Cung cấp giao diện tương tác vào các hệ thông đầu cuối (end system) o Giao diện lập trình ứng dụng API (application programming interface) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Ví dụ: WWW, e-mail, FTP, telnet, … 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Headers và Trailers o Mỗi giao thức sử dụng header mang thông tin về địa chỉ, số thứ tự, cờ, độ dài thông tin … o Trailer thường chứa thông tin phát hiện lỗi (Cyclic Redundancy Check - CRC) Application Layer Presentation Layer Session Layer Application Application Layer Presentation Layer Session Layer Application App. Data App. Data App. Data App. Data AH AH AH PH PHSH Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer App. Data App. Data App. Data AH AH AH PH PH PH SH SH SH TH TH TH NH NHDH DT Bits Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 24 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Giao thức trong mạng máy tính Hi Hi Got the time? 2:00 TCP connection req. TCP connection reply. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications time Get 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Giao thức điều khiển toàn bộ quá trình trao đổi thông tin bao gồm: • Kết nối vật lý được xây dựng thế nào • Các máy tính kết nối tới mạng ra sao Dữ liệ ó đị h d thế à khi t ề• u c n ạng n o ruy n • Cách thức truyền dữ liệu • Xử lý lỗi khi truyền thế nào Ví dụ về một số tổ chức đưa ra giao thức mạng: - Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), - American National Standards Institute (ANSI), - Telecommunications Industry Association (TIA), Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications - Electronic Industries Alliance (EIA) - International Telecommunications Union (ITU), formerly known as the Comité Consultati International Téléphonique et Télégraphique (CCITT). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 25 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính §Þnh nghÜa giao thøc (Protocol) Giao thøc (protocol) lµ tËp quy t¾c quy ®Þnh ph−¬ng thøc truyÒn nhËn/th«ng tin gi÷a c¸c m¸y tÝnh trªn m¹ng. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính n+1 n+1 n n n-SDU H n-SAP n-SAP n-SDU n-SDU Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications n-SDUH n-PDU Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 26 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Layer 9 Tương tác giữa các phân lớp N+1 user n+1 user n provider n provider Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications System A System B 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Segmentation và Reassembly o Mỗi layer quy định kích thước khối dữ liệu SDU mà nó có thể truyền được o Một SDU của layer n có thể lớn hơn SDU của layer n-1 o Phía truyền: SDU phân đoạn thành nhiều PDUs o Phía nhận: các PDUs được kết hợp lại thành SDU Segmentation n-SDU Reassembly n-SDU Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications n-PDU n-PDU n-PDU n-PDU n-PDU n-PDU Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 27 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Multiplexing o Multiple users tầng n+1 chia sẻ dịch vụ của tầng n o Cần có multiplexing ID cho mỗi PDU để xác định SDU cho mỗi user n+1 n+1 n+1n+1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications n n n-SDU H n-SDUH n-PDU n-SDU n-SDU 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Giíi thiÖu hä giao thøc TCP/IP Vµo cuèi nh÷ng n¨m 1960, Trung t©m nghiªn cøu cÊp cao (Advanced Research Projects Agency - ARPA) thuéc bé quèc phßng MÜ (Department of Defense - DoD) ®−îc giao tr¸ch nhiÖm ph¸t triÓn m¹ng ARPANET bao gåm m¹ng cña nh÷ng tæ chøc qu©n ®éi, c¸c tr−êng ®¹i häc vµ c¸c tæ chøc nghiªn cøu vµ ®−îc dïng ®Ó hç trî cho nh÷ng dù ¸n nghiªn cøu khoa häc vµ qu©n ®éi §Çu nh÷ng n¨m 1980, mét hä giao thøc míi ®−îc ®−a ra lµm giao thøc chuÈn cho m¹ng ARPANET vµ c¸c m¹ng cña DoD mang tªn DARPA Internet protocol suit, th−êng ®−îc gäi lµ hä giao thøc TCP/IP hay cßn gäi t¾t lµ TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 28 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính KiÕn tróc hä giao thøc TCP/IP OSI R f M d l TCP/IP C l L Application Presentation Session Transport Network 7 6 5 4 3 Application Transport Internet e erence o e 6 5 4 3 onceptua ayers Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Data Link Physical 2 1 Network Interface Ethernet, 802.3, 802.5, FDDI, and so on. 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính TruyÒn tin trªn m« h×nh TCP/IP Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 29 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính §ãng gãi tin trong TCP/IP Network Segment Frame Segment Header Data Data Frame Network Header Segment Header Data E-mail message Data Stream Segment Datagram Frame (medium dependent) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Header Header TrailerDataHeader 0111111010101100010101101010110001 Bits 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Application Header + data Ví dụ về data encapsulation Application Layer Layer 4: Transport Layer Layer 3: Network Layer Layer 2: Network Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 010010100100100100111010010001101000… Layer Layer 1: Physical Layer Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 30 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Internet protocol o Các gói tin IP truyền thông tin qua mạng Internet qua các giao diện của mạng: Host A IP Î router Î router Î… Î router Î host B IP o Layer IP trong mỗi router sẽ xác định chặng tiếp theo (router tiếp theo) 1 Net Transport Application Host A Transport Application Host B Internet Network Interface Router Internet Network Interface Router Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4 Net 2 Net 3 Net Internet Network Interface Internet Network InterfaceInternet Network Interface Router 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Các giao thức trong bộ giao thức TCP/IP Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 31 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Tên và địa chỉ Internet o Tên Internet ƒ Mỗi host có tên duy nhất o Địa Internet o Địa chỉ IP riêng cho mỗi kết nối vật lý trong mạng™ Không phụ thuộc vào địa chỉ vật lý ™ Dễ nhớ ™ Domain name ƒ Host name và user name o Định tuyến thực hiện thông qua địa chỉ IP đích o Địa chỉ IP gồm ƒ Netid và hostid ƒ Netid là duy nhất N tid ử d t đị h Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ e s ụng rong n tuyến o Dotted Decimal Notation ƒ Octet ƒ Ví dụ: 128.100.10.3 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Ví dụ về mạng Internet Server Router PC PPP (2, 1) Netid = 2 (2, 2) (1, 3) R(1, 1) W (1, 2) S Workstation Ethernet Netid = 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 32 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Gói IP từ W Î S Server Router PC PPP (2, 1) (2, 2) (1, 3) R(1, 1) W (1, 2) S Workstation Ethernet 1. Goi IP của W có địa chỉ IP nguồn (1, 2) và địa chỉ IP đích (1, 1) W, S (1, 2), (1, 1) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2. Từ bảng IP ÎW và máy có địa chỉ đích ở cùng mạng. Đóng gói IP trong khung Ethernet với các địa chỉ (W, S) 3. Khung Ethernet được truyền lên mạng nhờ NIC của W và NIC của server sẽ nhận được gói tin 4. NIC phân tích trường TYPE và truyền gói tin tới lơp IP 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Gói IP từ S Î PC Server Router PC PPP (1 3) R (2, 1) S, R (1, 1), (2, 2) (1, 1), (2, 2) (2, 2) , (1, 1) W (1, 2) S Workstation Ethernet 1. Goi IP của W có địa chỉ IP nguồn (1, 1) và địa chỉ IP đích (2, 2) 2. Từ bảng IP Î gói tin phải gửi đến R, đóng gói IP trong khung Ethernet với các địa chỉ (S, R) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 3. NIC của R sẽ nhận gói tin IP, phân tích TYPE và gửi tới lớp IP 4. Lớp IP phân tích IP đích và định tuyến đến (2, 2) 5. Bảng IP của R chỉ ra (2, 2) được kết nối trực tiếp với R qua PPP 6. Đóng gói gói IP vào khung PPP và gửi tới PC 7. PPP tại PC phân tích TYPE và truyền gói IP tới lớp IP của PC Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 33 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • So sánh mô hình OSI và Internet Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Một số ví dụ về mạng • Mạng cục bộ (Local Area Network – LAN) 9 Môi trường truyền dẫn 9 Network Interface Card (NIC) 9 Mỗi NIC có địa chỉ vật lý duy nhất Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 34 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính IEEE 802 OSI Network Layer 802.2 Logical Link Control 802.3 CSMA-CD 802.5 Token Ring 802.11 WLAN Other LAN Various Physical Layer LLC MAC Physical Layer Data Link Layer Network Layer Physical Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính l¾p ®Æt bé ®Þnh tuyÕn+Modem ADSL Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 35 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Ethernet 9 1970: radio network ALOHA in Hawaii 9 1973: Metcaff và Boggs phát minh Ethernet, random access, wired net 9 1979: DIX (Digital, Intel và Xerox ) Ethernet II standard 10 Mbps 9 1985: IEEE 802.3 LAN 10 Mbps 9 1995: Fast Ethernet 100 Mbps 9 1998: Gigabit Ethernet 9 2002: 10 Gigabit Ethernet Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 36 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính • Internet 9 Mạng của liên mạng 9 Host và End-System: chạy các ứng dụng 9 Giao thức: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP 9 Liên kết truyền thông: Cáp, vệ tinh, vô tuyến 9 Router: Định tuyến cho các gói tin 9 Chuẩn Internet: RFC (Request for Comments), IETF (Internet Engineering Task Force) 9 Cơ sở hạ tầng truyền thông cho phép triển khai các dịch vụ phân tán: Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Web, E-mail, online Game, v.v… 9 Khả năng cung cấp các dich vụ liên kết và không liên kết 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 37 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính ƒ Mạng WAN 9 Integrated Services Digital Network (ISDN) o Khái niệm ƒ Tích hợp điện thoại số và dịch vụ truyền dữ liệu ƒ Số hóa mạng điện thoại để cho phép truyền voice, data, text, graphics, music, video … qua mạng điện thoại sẵn có ƒ Cung cấp dịch vụ ISDN tốc độ cao: image, file transmission, video conferencing … o Thiết bị ISDN ƒ Terminal: ISDN (TE1) kết nối với ISDN bằng cáp xuắn đôi, ISDN (D t T i l E i t DTE) h TE2 kết ối Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications non- a a erm na qu pmen - ay , n với mạng ISDN qua TA theo chuẩn vật lý (RS-232C, V24…) ƒ Data Circuit Terminating Equipment (DCE): Modem, MUX … ƒ Terminal adapter (TA): stand-alone hoặc on-board của DTE2 ƒ Network_termination: NT1, NT2, kết hợp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 38 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Asychronous Transfer Mode (ATM) o Khái niệm ƒ Thông tin của các loại dich vụ khác nhau (voice, image, video ) được tải vào tế bào với kích thước nhỏ xác định… ƒ Mạng ATM là loại connection-oriented Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính ƒ Asychnorous transmission: Time slot được cấp theo yêu cầu căn cứ vào ATM header để xác định source (khác synch.TDM) ƒ ATM format: 53 octet (byte) với 5 byte header+48 byte payload o Thiết bị ATM và môi trường mạng ƒ Thiết bị ATM ™Mạng ATM dựa vào ATM switch và ATM endpoint ™ATM switch nhận cell từ ATM switch và ATM endpoint, cập nhật header và chuyển tiếp tới đích Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 39 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính 9 Frame relay o Khái niệm ƒ Giao thức mạng WAN tốc độ cao làm việc ở tầng vật lý và liên kết dữ liệu trong mô hình OSI ƒ Cho phép các trạm đầu cuối chia sẻ môi trường và băng thông linh hoạt dựa vào: gói tin với kích thước thay đổi và dồn kênh dựa trên mô hình thống kê ƒ Là một phiên bản của X25 nhưng không có chức năng windowing và re-transmission o Thiết bị Frame relay Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ DTE (PC, router, bridge) và DCE để tạo xung nhịp và cung cấp dịch vụ chuyển mạch (packet switch) ƒ Kết nối giữa DTE và DCE thực hiện ở cả 2 tầng: Vật lý (chủ - yếu là RS-232) và tầng liên kết cung cấp giao thức kết nối giữa DTE (router) và DCE (switch) 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính o Triển khai thiết kế mạng frame relay Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 40 1/2009 Chương 1Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính o Nguyễn Hữu Quỳnh - ĐT11 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Giới thiệu ƒ Vị trí, chức năng của LAN trong mô hình OSI ƒ Giao thức ở tầng liên kết dữ liệu ƒ Vấn đề chung của mạng LAN Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên ƒ ALOHA ƒ CSMA ƒ CSMA-CD WLAN LAN khô dâ à h ẩ 802 11 b Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ : ng y v c u n . a, , g Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • Cấu trúc cơ bản của LAN 9 Môi trường truyền dẫn 9 Network Interface Card (NIC) Giới thiệu 2.1 9 Mỗi NIC có địa chỉ vật lý duy nhất Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 Cấu trúc transceiver và magnetic Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • Open System for Interconnection (OSI) 9 Mô hình 7 tầng của International Standard Organization (ISO) 9 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Network Layer 802.2 Logical Link Control 802 3 802 5 802 11 Other LLC IEEE 802.x Data Link Layer Network Layer OSI Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications . CSMA-CD . Token Ring . WLAN LAN Various Physical Layer MAC Physical Layer Physical Layer Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • MAC sublayer 9 IEEE 802.1: Data Link Layer (DLL) được chia thành: o MAC sublayer Điề khiể t hậ ôi t ờƒ u n ruy n p m rư ng ƒ Cung cấp dịch vụ truyền khung không liên kết ƒ Các trạm được phân biệt qua địa chỉ vật lý MAC ƒ Broadcast các khung với địa chỉ MAC o Logical Link Control (LLC) sublayer ƒ Cung cấp giao diện giữa tầng Network và MAC sublayer (OSI) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • LLC sublayer 9 IEEE 802.2: LLC nâng cấp các dịch vụ do MAC cung cấp Unreliable Datagram Service A B Reliable Datagram Service A B LLC LLC LLC Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications MAC PHY MAC PHY MAC PHY MAC PHY MAC PHY MAC PHY Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • LLC Services 9 Type 1: Unacknowledged connectionless service o Unnumbered frame mode of HDLC (High-level Datalink Link Control) 9 Type 2: Reliable connection-oriented service o Asynchronous balanced mode of HDLC 9 Type 3: Acknowledged connectionless service 9 Additional addressing o Một trạm có địa chỉ vật lý MAC duy nhất ấ ế Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Cung c p các liên k t logic, được phân biệt bởi SAP (Service Access Point) Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • Cấu trúc của LLC Protocol Data Unit (PDU) Destination Source 1 byte 1 byte 1 hoặc 2 byte SAP Address SAP Address Control Information I/G C/R 1 bit 7 bit 1 bit 7 bit Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications I/G: Individual or group address C/R: Command or response frame SAP address: ƒ 06: IP packet ƒ E0: Novel IPX ƒ FE: OSI packet ƒ AA: Subnetwork Access Protocol (SNAP) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 5Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • Đóng gói MAC frame IPIP Packet DataLLCHeader MAC Header FCS Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • Vấn đề chung của mạng LAN 9 Vấn đề cơ bản: Làm sao chia sẻ được môi trường ? 9Các phương pháp chia sẻ môi trường Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 6Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9Channelization: satellite 9Channelization: cellular Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 Random access: transmit when ready, need re-transmission 9 Scheduling: polling Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 7Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 Scheduling: token passing 9Wireless LAN: ad hoc network, random access and polling Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 Channel capture và delay-bandwidth product (a) A B tprop = d/v A truyền tại t = 0 B truyền trước A B A BA phát hiện xung đột tại t = 2tprop t = tprop và phát hiện xung đột o t = 2tprop : Thời gian cần thiết capture channel o X = L/R: Thời gian truyền khung có độ dài L với tốc độ truyền R Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Thông lượng tối đa: o Thông lượng chuẩn hóa: X t a ,R 2a1 1R L R2t 1 1 2tL/R LR prop propprop Eff =+=+ =+= 2a1 1 R R ρ Effmax +== Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 8Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 • ALOHA 9 Giới thiệu o Xuất phát từ ĐH Hawaii kết nối các khu vực trường nằm trên các Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên 2.2 , hòn đảo vào máy chủ đặt tại khu vực trung tâm o Sử dụng re-transmission nếu xảy ra xung đột (coi như lỗi truyền tin) o Nếu các trạm gửi lại frame với cùng cơ chế và tham số, khả năng xung đột vẫn có thể xảy ra Î Backoff algorithm o Máy trạm gửi lại frame sau tBackoff (xác định ngẫu nhiên) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 ALOHA model o X - Transmission time ( X= L/R) o S – Throughput (số frame truyền thành công trong X sec.) o G – Load (số yêu cầu truyền trung bình trong X sec.) o Psuccess: xác suất truyền khung thành công o S = GPsuccess o Bắt đầu truyền khung trong X sec. sẽ có khả năng bị xung đột, ngược lại sẽ thành công nếu bắt đầu truyền sau 2X sec. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 9Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 Thông lượng của ALOHA o S = GPsuccess = G o Thông lượng tối đa: Ge 2− %)4.18(~)2/(1max e=ρ o Nếu G nhỏ, S ≈ G; nếu G lớn, S → 0 o Xung đột có thể giảm thông lượng về 0 9 Slotted ALOHA o Mô hình ALOHA có thể giảm xác suất xung đột khung o Tạo các khe thời gian rộng X sec. o Các trạm chỉ được phép gửi khung khi bắt đầu một khe thời gian Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Backoff time là số nguyên lần khe thời gian Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 Thông lượng của slotted ALOHA o S = GPsuccess = GP[0 khung xuất hiện trong X sec.] = GP[0 khung xuất hiện trong n khoảng] n⎞⎛ o Thông lượng tối đa: ( ) Gn Ge n G1Gp1G −→⎟⎠⎜⎝ −=−= 9 Ví dụ o BW = 9600 bps o 1 Frame = 120 bit %)8.36(~/1max e=ρ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Hệ thống truyền 9600 x 1frame/120 = 80 frames/sec. o Thông lượng của ALOHA: 80 x 18.4% = 15 frames/sec. o Thông lượng của slotted ALOHA: 80 x 36.8% = 30 frames/sec. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 10 Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 ƒ Carrier Sense Multiple Access (CSMA) 9 Máy trạm ‘nghe’ trạng thái đường truyền gian ngẫu nhiên hoặc tbackoff trước khi truyền o Nếu bận: Đợi trong khoảng thời đã được thiết lập o Nếu rỗi: Bắt đầu truyền o tprop: Thời gian truyền dẫn (do hiệu ứng capture channel) o Nếu tprop > X (a>1), hiệu quả như ALOHA và slotted ALOHA Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 9 1-persistent CSMA throghput o Bắt đầu truyền mỗi khi ‘nghe’ thấy đường truyền rỗi o Thông lượng cao hơn ALOHA và slotted ALOHA nếu a nhỏ và ngược lại o Trễ nhỏ, hiệu quả thấp Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Simpo PDF Merge and 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 ƒ 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. ƒ Một khe thời gian: 512 bits = 64 byte ƒ Cung cấp trong khoảng cách 2.5 km sử dụng 4 repeater o Truncated Binary Exponential Backoff (TBEB) ƒ 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) ƒ 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 ƒ Slot time: 512 bits times ƒ InterFrameGap: 96 µsec Giới h ố lầ t ề l i 16ƒ ạn s n ruy n ạ : ƒ Giới hạn giá trị Backoff: 10 ƒ Kích thước tín hiệu jam: 32 bits ƒ Kích thước khung tối đa: 1518 bytes ƒ Kích thước khung tối thiểu: 512 bits (64 bytes) o IEEE 802.3 MAC Frame Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ Preamble: đồng bộ, 7 bytes of 10101010 ƒ 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 ƒ Đơn (Single) ƒ Group (Nhóm) ƒ Quảng bá (Broadcast) o Địa chỉ ƒ Cục bộ (local) hoặc toàn cục (global) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications o Địa chỉ toàn cục (đối đa 246 ) ƒ 24 bit đầu gán cho nhà sán xuất (OUI) ƒ 24 bit tiếp theo được gán ở nhà sản xuất ƒ CISCO: 00-00-0C ƒ 3COM: 02-60-8C Chương 2Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 o Khung IEEE 802.3 MAC ƒ 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) ƒ Pad: đảm bảo khung tối thiểu là 64 byte ƒ 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 ƒ Tốc độ truyền: 10 Mbps ƒ Khung tối thiểu: 512 bits = 64 bytes Sl t ti 512 bit / 10 Mb 51 2ƒ 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) ƒ Độ dài cực đại: 2500 meters + 4 repeaters ƒ 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 ƒ DIX: Digital, Intel, Xerox: chuẩn chung của 3 hãng ƒ Loại (Type): Xác định giao thức của PDU trong trường thông tin, ví dụ: IP, ARP … ƒ 0x0800: IP ƒ 0x0806: ARP Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ 0x8137: Netware IPX ƒ 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 ƒ Cấu hình bus ƒ Tất cả các trạm chia sẻ dung lượng bus (ví du: 10 Mbps) ƒ Chỉ 1 trạm thực hiện phiên truyền dẫn tại một thời điểm ƒ Hub kết nối các trạm theo hình sao ƒ Mọi phiên truyền dẫn đều đi qua hub ƒ Chỉ 1 trạm được truyền tại một thời điểm o Cơ chế song công (full duplex - FDX) ƒ Ethernet truyền thống sử dụng Half Duplex (HDX) ể ồ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ Sử dụng FDX, một trạm có th đ ng thời nhận và gửi tin ƒ 100 Mbps Ethernet FDX Î tốc độ truyền 200 Mbps (lý thuyết) ƒ Các trạm kết nối phải có FDX adapter cards ƒ 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 ƒ Để đảm bảo tính tương thích với 10 Mbps Ethernet: Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ Cùng định dạng khung, giao diện, giao thức (cùng tham số) ƒ Sử dụng topo HUB với cáp đôi xoắn và cáp quang ƒ 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 ƒ 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 ƒ arr er ex ens on: ung c ư c n ược m r ng n 512 bytes ƒ Frame bursting: cụm các khung ngắn hợp lệ (giới hạn burst : 216 bits) ƒ 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 ƒ Chỉ hoạt động ở mode FDX Cấ t ú kh iữ ê Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ u r c ung g nguy n ƒ LAN PHY cho các ứng dụng mạng cục bộ ƒ WAN PHY cho các liên kết nối ƒ 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 ƒ Frequency Division Duplex (FDD): Dải tần số khác nhau cho uplink và downlink ƒ 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 ƒ Hệ thống tập trung : Bộ điều khiển nghe thông tin đặt chỗ, quy định trật tự truyền ố ỗƒ 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 ƒ Đặt chỗ đơn khung: Chỉ một phiên truyền có thể được đăng ký trong khoảng thời gian đặt chỗ ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ Exhaustive: Truyền cho đến khi bộ đệm rỗng (kể cả khung mới đến) ƒ Gated: Truyền toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm khi trạm nhận được hỏi ƒ Frame-limited: Chỉ được truyền 1 khung /1 vòng ƒ 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 ƒ thường xuyên hơn trong danh sách hỏi vòng (polling list) ƒ 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 ƒ Free = 01111110 ƒ 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 ƒ Free token được truyền ngay sau data bit cuối cùng của frame o Single-token ƒ Free token được chèn vào sau bit cuối cùng của busy token và bít cuối cùng của khung được truyền ƒ Thời gian truyền dẫn tối đa phải nhỏ hơn ring latency o Single-frame Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ƒ 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 ƒ : Ring latency - thời gian để bit đi qua 1 vòng của ring'τ ƒ X: thời gian truyền khung tối đa cho phép trên 1 trạm o Multi-token operation ƒ Giả sử tất cả M trạm trong mạng đều truyền trong X sec. khi nhận được free token ƒ 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 ƒ Thời gian truyền khung hiệu quả = ( )',τXmax ( ) ( ) /Maa1max 1XMmaxMXρ 'max +=+= ''' ττ o Single-frame operation ƒ 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 ƒ IEEE 802.5 Token Ring LAN - 4 Mbps o Single-token ƒ IBM Token Ring - 4 Mbps o Multi-token ƒ IEEE 802.5 and IBM Ring LANs - 16 Mbps ƒ 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 ƒ 2 trạm muốn trao đổi tin với cùng 1 trạm nằm giữa hú Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications c ng ƒ 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 ƒ Single ƒ Group ƒ Broadcast: 11…11 o Addresses ƒ Local or global o Global addresses (246 possible) ƒ First 24 bits assigned to vendors (OUI) ƒ Next 24 bits assigned by vendors ƒ CISCO: 00-00-0C ƒ 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 ƒ 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 ƒ Ví dụ: BISYNC ƒ STX: 0x02, ETX: 0x03 ƒ 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: ƒ X-ON/X-OFF ƒ Stop and wait ƒ 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 ƒ Tx ngừng truyền frame tiếp theo cho đến khi nhận được ACK từ Rx ƒ Rx truyền frame ACK khi đã sẵn sàng nhận frame tiếp theo ƒ 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 +=+= ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ Phát hiện lỗi ƒ Positive acknowledgement (ACK): frame nhận OK tại Rx ƒ Truyền lại sau timeout ƒ Negative acknowledgement (NACK): truyền lại frame o Các phương pháp ARQ ƒ Stop and Wait ARQ ƒ 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 ƒ Tx gửi 1 frame và đợi ACK từ Rx trước khi truyền next frame ƒ Tx phải giữ bản copy của frame đã gửi đến khi nhận đươc ACK ƒ Sử dụng timeout cho các frame hoặc ACK bị mất ƒ Đánh số các frame gửi và nhận để nhận biết khi lặp frame ƒ 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 ƒ Tx có thể truyền liên tiếp các frame ƒ Rx gửi negative acknowledgement (REJ) khi phát hiện lỗi ƒ Tx phải truyền lại tất cả các frame từ frame bi lỗi ƒ 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 ƒ Tx có thể truyền liên tiếp các frame ƒ Rx gửi negative acknowledge (SREJ) khi phát hiện lỗi ƒ Rx lưu lại tất cả các frame OK sau frame bị lỗi ƒ Tx chỉ gửi lại duy nhất frame bị lỗi ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ SDLC: IBM ƒ HDLC: ISO ƒ Link Access Procedure Balanced (LAPB): X25 ƒ Link Access Procedure for D-channel (LAPD): ISDN ƒ PPP: Internet ƒ Logical Link Control (LCC): IEEE ƒ Frame relay o Chế độ hoạt động của HDLC ƒ Configurations: Balanced, unbalanced link ƒ 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 ƒ NRM: polling multidrop lines Primary Secondary Secondary Secondary Commands Response Primary Secondary Commands Secondary PrimaryResponses Responses Commands ƒ ABM: Asynchronous Balanced Mode ƒ 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 ƒ Flag (01111110): Bắt đầu và kết thúc frame, sử dụng trong đồng bộ ƒ Address (có thể mở rộng): xác định secondary trong multidrop link ƒ Control: Xác định dạng frame ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ 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 ƒ Flag 01111110 được coi như là ký tự 0x7E ƒ 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 ƒ Control escape: 0x7D ƒ 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 ƒ Theo dõi địa chỉ nguồn của mạng LAN gửi đến ƒ 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 [email protected] , 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 -