Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính

101 trang vanle 4460

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

mang_may_tinh_chuong_1_tong_quan_ve_mang_may_tinh.pdf

Nội dung text: Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Mục đích hình thành mạng máy tính (MMT) Nhược điểm trong phương thức trao đổi thông tin cũ – Dư thừa tài nguyên thiết 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 Æ Nhu cầu chia sẻ tài nguyên, thông tin và dịch vụ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Ứng dụng • Được xây dựng trên các dịch vụ truyền thông • E-mail đượccxâyd xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • Web browser được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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, + Tiện nghi: cáp đồng, servers, swihitches, cáp đồng trục, cáp multiplexers, hubs, quang, ống dẫn, modems, •Ví dụ: Mạng điện thoại, mạng di động, mạng máy tính, Internet, Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 •Kiến trúc mạng: Chỉ ra phương thức xây dựng và hoạt động của mạng •Kiến trúc mạng phụ thuộc dịch vụ mạng •Kiến trúc mạnggq chia các quá trình tru yền thông trên mạnggg thành các vùng chức năng gọi là phân lớp (layers) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 5
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 9 Packet switching and computer applications • Next-generation internet 9 Multi-service packet switching networks Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Telegraph networks và message switching • Electric telegraph 9 -Trường điện từ đuợc tạo ra từ miếng lõi sắt quấn dây đồng khi có dòng điệnchn 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 6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Telephone networks và circuit switching • Signaling 9 Cầnthin thiết để thiếtlt lậpcup cuộcgc gọi 9 Bell’s telephone (1875) • N2 problem 9 Kết nối trực tiếp N users, cần N(N-1)/2 liên kết 9 Lãng phí, kích thước cáp lớn 9 Giải quyết bằng switch Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 7
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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: Thiết lập kết nối cuộc gọi Thiết lập các dịch vụ: Caller ID, voice mail, Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • Số hóa mạng điện thoại 9 Tín hiệu thoại PCM (Pulse Code Modulation) Voice: 8bit/sample x 8000 samples/sec = 64 kbps 9 Time Division Multiplexing (TDM) cho tín hiệu thoại 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,,y truyền số liệu, Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 thi ếttb bị đầucuu cuốicóthi có thể truy nhậpcácmáychp 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) Transmission Control Protocol (TCP) Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 9
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • Mạng Internet 9 Các kiểu MMT khác nhau được kết nối với nhau để trao đổi dữ liệu giưa MT 9Mỗi MMT có th ể có kiếntrúcvàn trúc và đượcxâydc 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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 10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Các cấu trúc (topology) của mạng - Topology mạng định nghĩa cấu trúc mạng - Topology vật lýý( (phy sical) , được xem là kết nối thực của dây dẫn hay phương tiện truyền dẫn - 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. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 1. Mạng hình sao (star topology) •Thiết bị trung tâm: switch, router, hub hoặc thiết bị tích hợp • PihbBPassive hub: Bộ tập ttáátíhthàhrung các máy tính thành mạng đơn hthay segment • Active hub: Bộ tập trung có khả năng khuếch đại tín hiệu Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 2. Mạng hình bus (bus topology) •Sử dụng một đường truyền chung cho tất cả các máy tính • Máy tí nh k ết nốiài vào mạng sử dụng T-CtConnector • Terminator: ngăn chặn khả năng dội tín hiệu Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 3. Mạng hình vòng (ring topology) • Các máy tính liên kết với nhau thành vòng tròn theo nguyên tắc điểm-điểm • Máy tí nh t rao đổiid dữ liệu theo mộtthi chiều •Dữ liệu truyền dạng gói Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 12
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 5. Mạng Mesh • Full - Mesh hoặc Partial - Mesh Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 13
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 k ỹ thuật chuyểnmn mạch 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) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Local-area networks (LANs) Một số công nghệ mạng LAN: - Ethernet - Token Ring - FDDI (Fiber Data Distributed Interface) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 14
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Wide-area networks (WANs) Mộtst số công nghệ mạng WAN: - 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) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Metropolitan-area networks (MANs) MAN thường mở rộng trong phạm vi 1 thành phố và có thể chứa nhiều mạng LAN Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 15
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Mô hình tham chiếu và giao thức trên mạng • Giao thức, dịch vụ và phân tầng 9 Layers, Service & Protocols o Quá trình giao tiếp truyền thông trên mạng rất phức tạp o Phân tầng chia quá trình giao tiếp thành các nhóm chức năng tiện quản lý (layer) oTầng dưới cung cấp dịch vụ (service) cho tầng trên oMỗi tầng làm việc theo giao thức (protocol) của tầng đó 9 Ví dụ: Web browsing application o World Wide Web (()ppgWWW) cho phép người sử dụnggy truy nhập các tài nguyên của mạng dưới dạng văn bản HTML oBrowser là chương trình để truy nhập web (IE, Netscape, Firefox ) o Trong văn bản HTML có link tới các tài nguyên khác oMỗi link tham chiếu tới Uniform Resource Locator (URL) cung cấp tài nguyên yêu cầu Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Ví dụ: Access to a web 1. Domain Name Server (DNS) DNS server A: 209.191.93.52 HTTP server Q: www.yahoo.com ? User Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 16
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 2. Transport Control Protocol (TCP) DNS server ACK HTTP server ACK, TCP connection request From: 209.191.93.52 Port 80 To: 192.168.1.2 Port 2070 TCP connection request From: 192 . 168. 1. 2 Por t 2070 To: 209.191.93.52 Port 80 User Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 3. Hyper Text Transport Protocol (HTTP) DNS server Content HTTP server 200 OK GET / HTTP/1.1 User Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 17
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • Mô hình tham chiếu OSI 9 Open system for interconnection oKiến trúc mạng định nghĩa dựa vào các tầng với giao thức mỗi tầng o 1970s: Nhiều hãng thi ếttk kế kiến tútrúc p hân tầng riêng Î khó khăn trong kết nối mạng giữa các máy tính của các hãng khác nhau oISO 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 tri ển các giao th ức o TCP/IP được xây dựng dựa trên mô hình tham chiếu OSI Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Mô hình tham chiếu OSI - Open Systems Interconnection) 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 n¨m 1984. HÖ thèng më lµ g× ? ý nghÜa cña nã ? Inputs Open System Phân tầng Outputs và chuẩn hóa Open System Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 18
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Ý nghÜa ph©n tÇng 7 Application z Gi¶m ®é phøc t¹p khi ph©n tÝch vµ thiÕt kÕ. 6 Presentation z DÔ tiªu chuÈn hãa c¸c giao diÖn 5 Session z T¹o kh¶ n¨ng m«dul hãa cao 4 Transport z §¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc gi÷a c¸c c«ng nghÖ kh¸c nhau 3 Network z Gia tèc cho nh÷ng h−íng ph¸t triÓn míi 2 Data Link z DÔ häc vµ gi¶ng d¹y 1 Physical Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 HÖ thèng ES vµ IS 7. Application 7. Application 6. Presentation 6. Presentation 5. Session 5. Session 4. Transport 4.4. TransportTransport 3. Network 3. Network 2. Data Link Data Link 2. Data Link 1. Physical Physical 1. Physical Transmission Media Transmission Media Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 19
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 tÇng trªn. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Network processes to 7 Application applications 6 Presentation Data representation 5 Session Interhost communication 4 Transport End-to-end connections 3 Network Addresses and best path 2 Data Link Access to media 1 Physical Binary transmission Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 20
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Application Application End-to-end Protocols Application Application Layer Layer PttiPresentation PttiPresentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport Layer Layer Network Network Network Network Layer Layer Layer Layer Data Link Data Link Data Link Data Link Layer Layer Layer Layer Physical Physical Physical Physical Layer Layer Layer Layer One or more network nodes Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Tầng vật lý – physical oCơ chế truyền bit o Các giao thức liên quan đến điện áp và cơ khí o ĐờĐường truyền vậtlýTt lý: Twi s ted -paiblilbltilfibir cable, coaxial cable, optical fiber, radio, infrared, 9 Tầng liên kết dữ liệu – data link oTruyền frame qua đường kết nối trực tiếp oCơ chế chia sẻ môi trường truyền dẫn o Phát hiện lỗi bit, truyền lại frame o MAC cho mạng LAN, địa chỉ phần cứng o Điều khiển luồng (flow control) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 21
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Tầng mạng – network oTruyền packet giữa các mạng oCơ chế địa chỉ hóa (địa chỉ logic) o Chon đờđường tối ưu. Các n út mạng (d)(node) sử dụng thuậttt toá n định tuyến để xác định đường đi của packet oKiểm soát, cắt/hợp dữ liệu khi cần thiết Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Tầng giao vận – transport oTruyền dữ liệu theo phương thức end-to-end giữa 2 trạm oTruyền dẫn tin cậy o Cơ chế MUX tạiái các địa chỉ cổng (t(port numb b)er) oThiết lập và hủy bỏ liên kết 9 Tầng phiên – session o Điều khiển phương thức trao đổi dữ liệu, cung cấp phương tiện quảnlýtruyn lý truyền thông giữaacác các ứng dụng oThiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 22
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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) oVí dụ: WWW, e-mail, FTP, telnet, Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Headers và Trailers oMỗi giao thức sử dụng header mang thông tin về địa chỉ, số thứ tự, cờ, độ dài thông tin o Trailer thường chứa thôngpg tin phát hiện lỗi ((yCyclic Redundancy Check - CRC) Application App. Data Application Application Application AH App. Data Layer Layer Presentation Presentation PH AH App. Data Layer Layer Session Session SH PH AH App. Data Layer Layer Transport Transport TH SH PH AH App. Data Layer Layer Network Network NH TH SH PH AH App. Data Layer Layer Data Link Data Link DH NH TH SH PH AH App. Data DT Layer Layer Physical Physical Bits Layer Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 23
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Giao thức trong mạng máy tính Hi TCP connection req. Hi TCP connection Got the reply. time? 2:00 Get time Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 liệu có địnhdh dạng thế nàkhitào khi truyền • 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 Industryy(), Association (TIA), - Electronic Industries Alliance (EIA) - International Telecommunications Union (ITU), formerly known as the Comité Consultati International Téléphonique et Télégraphique (CCITT). Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 24
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 §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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 n+1 n+1 n-SDU n-SDU n-SAP n-SAP n-SDU H n n H n-SDU n-PDU Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 25
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Tương tác giữa các phân lớp Layer N+1 n n n+1 user provider provider user System A System B Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Segmentation và Reassembly oMỗi layer quy định kích thước khối dữ liệu SDU mà nó có thể truyền được oMột 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 Reassembly n-SDU n-SDU n-PDU n-PDU n-PDU n-PDU n-PDU n-PDU Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 26
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Multiplexing o Multiple users tầng n+1 chia sẻ dịch vụ của tầng n oCần có multiplexing ID cho mỗi PDU để xác định SDU cho mỗi user n+1 n+1 n+1 n+1 n-SDU n-SDU n-SDU H n n H n-SDU n-PDU Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 27
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 KiÕn tróc hä giao thøc TCP/IP OSI R ef erence M od el TCP/IP C onceptual L ayers 7 Application 6 Presentation Application 6 5 Session 5 4 Transport Transport 4 3 Network Internet 3 2 Data Link Ethernet, 802.3, Network 802.5, FDDI, and 1 Physical Interface so on. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 TruyÒn tin trªn m« h×nh TCP/IP Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 28
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 §ãng gãi tin trong TCP/IP E-mail message Data Data Stream Segment Data Segment Header Network Segment Data Datagram Header Header Frame Network Segment Frame Frame ((p)medium dependent) Data Header Header Header Trailer Bits 0111111010101100010101101010110001 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Ví dụ về data encapsulation Application Application Layer Header + data Layer 4: Transport Layer Layer 3: Network Layer Layer 2: Network Layer 010010100100100100111010010001101000 Layer 1: Physical Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 29
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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) Router Host A Host B Router Internet Application Application Internet Net Network Transport Network 1 Interface Transport Interface Internet Internet Router Network Network Interface Net Internet Interface 4 Network Net Net Interface 3 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Các giao thức trong bộ giao thức TCP/IP Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Tên và địa chỉ Internet o Tên Internet o Địa Internet Mỗi host có tên duy nhất o Địa chỉ IP riêng cho mỗi kết nối vật lý trong mạng Không phụ thuộc vào địa chỉ vật lý o Định tuyến thực hiện thông qua địa chỉ IP đích Dễ nhớ o Địa chỉ IP gồm Domain name Netid và hostid Host name và user name Netid là duy nhất NtidNetid sử dụng trong định tuyến o Dotted Decimal Notation Octet Ví dụ: 128.100.10.3 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Ví dụ về mạng Internet PC Server Router (2, 1) PPP (1, 3) R Netid = 2 (1, 1) S (2, 2) W Ethernet Netid = 1 Workstation (1, 2) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 31
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Gói IP từ W Î S PC Server Router (2, 1) PPP (1, 3) R (1, 1) S (2, 2) W Ethernet W, S (1, 2), (1, 1) (1, 2) Workstation 1. Goi IP của W có địa chỉ IP nguồn (()1, 2) và địa chỉ IP đích (()1, 1) 2. Từ bảng IP Î W 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Gói IP từ S Î PC S, R (1, 1), (2, 2) PC Server (1, 1), (2, 2) Router (2, 1) PPP (1, 3) R (1, 1) S (2, 2) W Ethernet (1, 2) Workstation 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) 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 32
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • So sánh mô hình OSI và Internet Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 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 33
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 IEEE 802 OSI Network Layer Network Layer LLC 802.2 Logical Link Control Data Link Layer 802.3 802.5 802.11 Other MAC CSMA-CD Token Ring WLAN LAN Physical Various Physical Layer Physical Layer Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 l¾p ®Æt bé ®Þnh tuyÕn+Modem ADSL Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 34
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 35
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 • 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 truy ền thông cho phép tri ển khai các dịch vụ phân tán: Web, E-mail, online Game, v.v 9 Khả năng cung cấp các dich vụ liên kết và không liên kết Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 36
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 Mạng WAN 9 Integrated Services Digital Network (ISDN) o Khái niệm Tích hợp điện thoại số và dịch vụ truyền dữ liệu Số hóa mạng điện thoại để cho phép truyền voice, data, text, graphics, music, video qua mạng điện thoại sẵn có Cung cấp dịch vụ ISDN tốc độ cao: image, file transmission, video conferencing oThiết bị ISDN Terminal: ISDN (TE1) kết nối với ISDN bằng cáp xuắn đôi, non-ISDN (Da ta Term ina l Equ ipmen t - DTE)h) hay TE2, kết nối với mạng ISDN qua TA theo chuẩn vật lý (RS-232C, V24 ) Data Circuit Terminating Equipment (DCE): Modem, MUX Terminal adapter (TA): stand-alone hoặc on-board của DTE2 Network_termination: NT1, NT2, kết hợp Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 37
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Asychronous Transfer Mode (ATM) o Khái niệm Thông tin của các loại dich vụ khác nhau (voice, image, video ) đượctc tảivàoti vào tế bào vớikíchthi kích thướcnhc nhỏ xác định Mạng ATM là loại connection-oriented Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 oThiết bị ATM và môi trường mạng Asychnorous transmission: Time slot được cấp theo yêu cầu căn cứ vào ATM header để xác định source (khác synch.TDM) ATM format: 53 octet ((ybyte) với 5 byte header+48 byypyte payload 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 38
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 9 Frame relay o Khái niệm Giao thức mạng WAN tốc độ cao làm việc ở tầng vật lý và liên kết dữ liệu trong mô hình OSI 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 Là một phiên bản của X25 nhưng không có chức năng windowing và re-transmission oThiết bị Frame relay DTE (PC, router, bridge) và DCE để tạo xung nhịp và cung cấp dịch vụ chuyển mạch (packet switch) 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) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 oTriển khai thiết kế mạng frame relay Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 39
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1/2009 Chương 1. Tổng quan về mạng máy tính Chương 1 o Nguyễn Hữu Quỳnh - ĐT11 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 40
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Giới thiệu Vị trí, chức năng của LAN trong mô hình OSI Giao thức ở tầng liên kết dữ liệu Vấn đề chung của mạng LAN Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên ALOHA CSMA CSMA-CD WLAN: LAN không dây v à c huẩn 802. 11 a, b, g Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2.1 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Giới thiệu • Cấu trúc cơ bản của 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 1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Cấu trúc transceiver và magnetic Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Open System for Interconnection (OSI) 9 Mô hình 7 tầng của International Standard Organization (ISO) 9 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) IEEE 802.x OSI Network Layer Network Layer LLC 802.2 Logical Link Control Data Link Layer 802. 3 802. 5 802. 11 Other MAC CSMA-CD Token Ring WLAN LAN Physical Various Physical Layer Physical Layer Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • MAC sublayer 9 IEEE 802.1: Data Link Layer (DLL) được chia thành: o MAC sublayer Điều khiển thtruy nhập môi trường Cung cấp dịch vụ truyền khung không liên kết Các trạm được phân biệt qua địa chỉ vật lý MAC Broadcast các khung với địa chỉ MAC o Logical Link Control (LLC) sublayer Cung cấp giao diện giữa tầng Network và MAC sublayer (OSI) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • LLC sublayer 9 IEEE 802.2: LLC nâng cấp các dịch vụ do MAC cung cấp A B Reliable Datagram Service AB Unreliable Datagram Service LLC LLC LLC MAC MAC MAC MAC MAC MAC PHY PHY PHY PHY PHY PHY Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 oMột trạm có địa chỉ vật lý MAC duy nhất o Cung cấp các liên kết logic, được phân biệt bởi SAP (Service Access Point) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Cấu trúc của LLC Protocol Data Unit (PDU) 1 hoặc 1 byte 1 byte 2 byte Destination Source Control Information SAP Address SAP Address I/G C/R 1 bit 7 bit 1 bit 7 bit I/G: Individual or group address SAP address: C/R: Command or response frame 06: IP packet E0: Novel IPX FE: OSI packet AA: Subnetwork Access Protocol (SNAP) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Đóng gói MAC frame IP Packet IP LLC Data Header MAC FCS Header Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 5
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9Channelization: satellite 9Channelization: cellular Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Random access: transmit when ready, need re-transmission 9 Scheduling: polling Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Scheduling: token passing 9 Wireless LAN: ad hoc network, random access and polling Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Channel capture và delay-bandwidth product (a) tprop = d/v A truyền tại A B t = 0 BtruyB truyềntrn trước A B t = tprop và phát hiện xung đột A phát hiện A B xung đột tại t = 2tprop ot = 2tprop : Thời gian cần thiết capture channel oX = L/R: Thời ggyian truyền khung có độ dài L với tốc độ truyền R L 1 1 t o Thông lượng tối đa: R = = R = R , a = prop Eff L/R + 2t 2t R 1+ 2a X prop 1+ prop L R 1 o Thông lượng chuẩn hóa: ρ = Eff = max R 1+ 2a Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 7
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2.2 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên • ALOHA 9 Giới thiệu o Xuất phát từ ĐH Hawaii, kếtnt nốicáckhuvi các khu vựctrc trường nằmtrêncácm trên các hòn đảo vào máy chủ đặt tại khu vực trung tâm oSử dụng re-transmission nếu xảy ra xung đột (coi như lỗi truyền tin) oNếu các trạm gửi lại frame với cùng cơ chế và tham số, khả năng xung đột vẫn có thể xảy ra Î Backoff algorithm oMáy trạm gửi lại frame sau tBackoff (xác định ngẫu nhiên) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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.) oPsuccess: xác suất truyền khung thành công oS = GPsuccess oBắt 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 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Thông lượng của ALOHA −2G oS = GPsuccess = G e o Thông lượng tối đa: ρmax =1/(2e) (~ 18.4%) oNếu 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 oTạo các khe thời gian rộng X sec. o Các trạm chỉ được phép gửi khung khi bắt đầu một khe thời gian o Backoff time là số nguyên lần khe thời gian Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Thông lượng của slotted ALOHA oS = GPsuccess = GP[0 khung xuất hiện trong X sec.] = GP[0 khung xuất hiện trong n khoảng] n n ⎛ G ⎞ = G()1− p = G⎜1− ⎟ → Ge−G ⎝ n ⎠ o Thông lượng tối đa: ρmax =1/ e (~ 36.8%) 9 Ví dụ o BW = 9600 bps o 1 Frame = 120 bit oHệ 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. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 9
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Carrier Sense Multiple Access (CSMA) 9 Máy trạm ‘nghe’ trạng thái đường truyền gian ngẫu nhiên hoặc tbackoff trước khi truyền o Nếubu bận: Đợi trong khoảng th ời đã đượcthic thiếtlt lập oNếu rỗi: Bắt đầu truyền otprop: Thời gian truyền dẫn (do hiệu ứng capture channel) oNếu tprop > X (a>1), hiệu quả như ALOHA và slotted ALOHA Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 1-persistent CSMA throghput oBắt đầu truyền mỗi khi ‘nghe’ thấy đường truyền rỗi o Thông lượng cao hơn ALOHA và slotted ALOHA nếu a nhỏ và ngượclc lại oTrễ nhỏ, hiệu quả thấp Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 oTrễ lớn, hiệu quả cao 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 CSMA with Carrier Detect (CSMA-CD) 9 Kiểm soát xung đột và hủy bỏ quá trình truyền dẫn oMáy trạm khi cần truyền sẽ ‘nghe’ đường truyền oTrước khi bắt đầu truyền, máy trạm tiếp tục nghe để phát hiện xung đột oNếu 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 qyquá trình truyền dẫn Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 CSMA-CD model o Xung đột có thể phát hiện và giải quyết sau 2tprop oTạo các khe thời gian với độ dài 2tprop trong khoảng thời gian tranh chấpcp củacáctra các trạm cùng có yêu cầutruyu truyền n-1 oXác suất truyền thành công của 1 trong n trạm: Psuccess= np(1-p) n−1 n−1 oLấy đạo hàm 2 vế: max 1⎛ 1⎞ ⎛ 1⎞ Psuccess = n ⎜1− ⎟ = ⎜1− ⎟ →1/e khi n = 1/p n ⎝ n ⎠ ⎝ n ⎠ max o:s1/Psuccess = e = 2.718 ố khe thời gian trung bình để giải quyết tranh chấp oThời gian tranh chấp trung bình: 2tprope Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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: X 1 1 ρmax = = = X + tprop + 2etprop 1+ ()2e +1 a 1+ ()2e +1 Rd/vL 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 12
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Ứng dụng của CSMA-CD trong Ethernet LAN o 1-persistent CSMA o R = 10 Mbps o2tprop = 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) k Sau xung đột thứ n, chọn tbackoff trong khoảng {0, 1, , 2 –1} trong đókó k = min(n, 10) 9 Mức ưu tiên khi thăm dò đường truyền o Cung cấp các mức ưu tiên khác nhau khi nghe đường truyền oThiết lập khoảng thời gian interframe theo các lớp ưu tiên o Ứng dụng trong WLAN 802.11 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 IEEE 802.3 và Ethernet o 1-persistent CSMA-CD oThuật toán 1. Nếu đđờường truyền ở trạng thái idle, bắt đầu truyền tin, N ếu 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 (tbackoff), và tiếp tục thử truyền tin oSử dụng TBEB (truncated binary exponential backoff) Backoff time = (0, 2min(k, 10)-1) khe thời gian Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 13
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 oLưu đồ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o IEEE 802.3 Ethernet và thông số hoạt động Slot time: 512 bits times InterFrameGap: 96 µsec Giớihi hạn số lần truyền lại16i: 16 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 Preamble: đồng bộ, 7 bytes of 10101010 Start of Frame Delimiter (SFD): 10101011 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 14
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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) 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 trườnggp pad - NIC huỷ các khung với độ dài sai hoặc FCS sai Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 15
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Original Ethernet và thông số Tốc độ truyền: 10 Mbps Khung tối thiểu: 512 bits = 64 bytes Slo t time: 512 bits / 10 Mb ps = 51. 2 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 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 0x8137: Netware IPX 0x8160: NetBIOS Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 16
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 oLớp vật lý IEEE 802.3 Cáp dầy: cứng, khó lắp đặt T-connection Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Ethernet hub & switch Twisted Pair: rẻ Twisted Pair: rẻ, dễ lắp đặt với độ Sử dụng switch tăng khả năng mở rộng tin cậy cao Chia thành nhiều vùng xung đột (Colision Star-topology CSMA-CD domain) Hoạt động ở cơ chế song công (Full duplex) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 17
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 oCơ chế song công (full duplex - FDX) Ethernet truyền thống sử dụng Half Duplex (HDX) Sử dụng FDX, một trạm có thể đồng 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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: 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 18
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Gigabit Ethernet Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 1 Gbps Slot time = 512 bytes (4096 bits) Carr ier ex tens ion: khung kíc h thước nhỏ được mở rộng thàn h 512 bytes Frame bursting: cụm các khung ngắn hợp lệ (giới hạn burst : 216 bits) Cấu trúc khung giữ nguyên Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o 10 Gigabit Ethernet Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 10 Gbps Chỉ hoạt động ở mode FDX Cấu trú c kh ung g iữ nguyên 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 19
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Mô trình triển khai mạng Ethernet điển hình Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2.3 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Phương pháp truy nhập Scheduling trong MAC 9Hệ thống đặt chỗ (Reservation system) oHệ thống tập trung: Bộ điều khiển trung tâm nhận yêu cầu từ các máy trạmvàqum và quảnlývin lý việccc cấp phép truy ền 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 oHệ 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 20
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 - Quá trình truyền dẫn từ các trạm được thực hiện trong các chu trình (độ dài chu trình có thể thay đổi) -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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Tuỳ chọn trong hệ thống đặt chỗ oHệ thống tập trung và phân tán Hệ thống tập trung : Bộ điều khiển nghe thông tin đặt chỗ, quy định trật tự truyền Hệ thống phân tán: Mỗi 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 Đặtcht chỗ truy nhậpngp ngẫu nhiên và đặtcht chỗ phân kênh 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 21
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9Hệ thống hỏi vòng (Polling system) oHệ 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 :Quy: Quyềntruyn truyền khung được chuyển từ trạm này sang trạm khác theo trật tự nào đó (token) oCần có quá trình báo hiệu để có thể thiết lập thứ tự Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9Tuỳ chọn trong hệ thống hỏi vòng oGiới 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 oCơ chế ưu tiên: Cấpbp băng thông và thiếtlt lậptrp trễ bé hơn cho các trạmxum xuấthit hiện 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 22
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Token Frame Format SD AC ED Data Frame Format 141 1 2 or 6 2 or 6 1 1 Destination Source SD AC FC Information FCS FS Address Address ED Starting J K 0 J K 0 00 J, K non-data symbols (line code) delimiter Access PPP Priority; T Token bit control P P P T M R R R M Monitor bit; RRR Reservation Frame FF frame type FFF F ZZZZZZZ Z Z Z Z Z control ZZZZZZ control bit bi Ending I intermediate-frame bit J K 1 J K 1 IE delimiter E error-detection bit A address-recognized bit Frame A C x x A C x x xx undefined status C frame-copied bit Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Fi 6 61 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Ứng dụng: Token-passing rings o Poll = Free token (thẻ bài) o Frame delimiter chính là token Free = 01111110 Token bit trong header của khung Busy = 01111111 Mode truyền Mode lắng nghe (listen) Input Delay Output Delay To device From device Một trạm tìm được thẻ bài rỗng Bắt đầu truyền các khung Chuyển token bit sang trạng thái bận Thiết lập token bit về rỗng sau khi kết thúc Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 23
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 Free token được chèn vào khi trạm phát nhận được bit cuối cùng trong frame Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 oSingle-token A A A A t=0, A begins frame t=90, return t=210, return of t=400, last bit enters of first bit header ring, reinsert token oSingle-frame A A A A t=0, A begins frame t=90, return t=400, transmit t=490, reinsert of first bit last bit token Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 24
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Thông lượng của token ring o Định nghĩa τ ': Ring latency - thời gian để bit đi qua 1 vòng của ring 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 MX 1 1 ρ = = = max τ' +MX 1+ τ' /MX 1+ a'/M τ ' a' = : Ring latency chuẩn hóa X Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Single-token operation Thời gian truyền khung hiệu quả = max(X,τ ' ) MX 1 ρ = = max τ' + Mmax(X, τ' ) max(1, a' )+ a'/M o Single-frame operation Thời gian truyền khung hiệu quả = X + τ ' MX 1 ρ = = max τ' +M()X + τ' 1+ a' ()1+1/M Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 25
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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) oTất cả các mạnggy LAN này đều sử dụng cơ chế token ppyriority Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2.4 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • 802.11 wireless LAN 9 Wireless communication có nhiều triển vọng oDễ triển khai, giá thành thấp oCó khả năng truy nhập thông tin mạng ở mọi nơi oHỗ trợ các thiết bị cá nhân o Công suất tín hiệu thay đổi theo không gian và thời gian oTín hiệu có thể bị truy nhập trái phép oPhổ tín hiệu bị giới hạn và thường được điều chỉnh Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 26
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 phạmvinhm 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 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 WLAN topo - Independent Basic Service Set (IBSS): các thiết bị trong BSS có thể kết nối với nhau không cần 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 tập hợp của nhiều BSS kết nối vớihi nhau. Mỗi 1 ESS c ó 1 SSID. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 27
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Một số tiêu chuẩn 802.11 Protocol Release Date Frequency Range (Indoor) Bandwidth IEEE 802.11 1997 2.4 GHz 1, 2 Mbps ~30 meters (~100 feet) 6, 9, 12, 18, 24, IEEE 802.11a 1999 5 GHz 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 , IEEE 802.11g 2003 2.4 GHz 36, 48, 54 Mbps IEEE 802.11n 2007 2.4 GHz ~50 meters (~160 feet) 540 Mbps Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 28
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Tại sao CSMA-CD không thể áp dụng cho WLAN? o Khó phát hiện xung đột trong môi trường vô tuyến o TittdókhTransmitted power có khả năng lấn át rece ive d power n ên 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 chúng 2 trạm ở khoảng cách tương đối xa, không nghe được tín hiệu Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 S¬ ®å 1 S¬ ®å 2 A B C D A B C D - A ®ang truyÒn d÷ liÖu sang B - B ®ang truyÒn d÷ liÖu sang A - C n»m ngoµi tÇm sãng cña tr¹m A - C n»m trong tÇm sãng cña tr¹m B - CòC còng mu ètèn truy ÒdÒn d÷ liÖu sang B - CètÒdC muèn truyÒn d÷ liÖu sang D -C ®−a ra kÕt luËn sai vÒ tr¹m B -C ®−a ra kÕt luËn sai vÒ m«i tr−êng truyÒn th«ng - C vÉn truyÒn d÷ liÖu sang tr¹m B - C kh«ng truyÒn d÷ liÖu sang D Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 29
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 So sánh kỹ thuật truy nhập đường dùng trong WLAN DCF RTS/CTS - Tồntn tạimi mộtkhetht khe thờigiangii gian giữacáca các - Tồntn tạikhethi khe thờigiangii gian giữa các khung khung truyền liên tiếp. truyền liên tiếp. - 2-way handshaking: truyền DATA – - 4- way handshaking: truyền RTS- ACK. CTS- DATA- ACK. - Data được truyền khi có thể vẫn xảy - Data được truyền khi hoàn toàn ra collision. không có collision. -Chưa giải quyết được vấn đề ẩn -Giải quyết được vấn đề ẩn node node (hidden node problem). Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 31
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 lạihi nhảy sang mộtbt băng tần con khác. - 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 dụngg, 2,402GHz ->2480 GHz Dãy tần số đó được chia làm 79 băng con gọi là các kênh.Các kênh cách nhau 1MHz Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 32
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 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 33
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 34
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Một số mô hình phát triển mạng WLAN Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 9 Một số mô hình phát triển mạng WLAN 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 35
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 1. Thắng ĐT12 2. Chung ĐT12 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 36
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Tầng liên kếtdữ liệu • Chứcnăng củatầng liêt kếtdữ liệu(DLL) • Địachỉ MAC và tính chất • Phương pháp framing • Điềukhiểnluồng • Kiểmsoátlỗi • Các giao thứccủatầng liên kếtdữ liêu: HDLC và PPP • Bridge: transparent và sourouting Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 • Chứcnăng củatầng liên kếtdữ liệu 9 Khả năng truyềnkhungtin cậytrênđường liên kếtvật lý không tin cậy Source node Destination node Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Intermediate node Transport Layer Layer Packets Network Network Network Layer Layer Layer Data Link Frames Data Link Data Link Layer Layer Layer Physical Bits Physical Physical Layer Layer Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Địachỉ MAC và tính chất: IEEE 802.3 MAC Frame 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 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 • Phương pháp Framing 9 DLL tổ chức bit stream thành các frame 9 Bắt đầuvàkết thúc của frame đượcxácđịnh: Character count, control character, flag, 9 Character count oSố ký tự đượcchỉ ra trong vị trí xác định của header o Bên nhận đếmsố ký tựđểxác định nơikết thúc frame oVídụ: DDCMP (Digital data comm. message protocol) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Control character oMỗi frame bắt đầuvàkết thúc vớichuỗikýtựđặcbiệt Ví dụ: bắt đầuvới DLE STX (data link escape start of text) và kết thúc với DLE ETX (end of text) oPhầndữ liệuphảilàsố nguyên lần các ký tự o Character stuffing: chèn DLE trướcmỗikýtự DLE trong dữ liệu, ngănchặnkhả năng xuấthiện các ký tự bắt đầuvàkết 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 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Flagging oMỗi frame bắt đầuvàkết thúc bằng chuỗikýtựđặcbiệt–flag o Flag byte: 01111110 (0x7E) oPhầndữ liệucủa frame có thể chứasố bit bấtkỳ o Bit stuffing: chèn bit 0 vào sau mỗichuỗi 5 bit 1 liên tiếp oVídụ: SDLC, HDLC, LAPB 01111110111101011111011110111110001111110 Flag Frame Flag Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 • Điềukhiểnluồng (flow control) 9 Khái niệm điềukhiểnluồng oKíchthướcbộđệm đêlưugiữ các frame nhận đượcbi giớihạn oTrànbộđệmcóthể xảyranếutốc độ xử lý tại phía thu chậmhơn tốc độ truyền frame o Điềukhiểnluồng ngănchặntrànbộđệmbằng cách điềukhiểntốc độ truyềndẫntừ 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 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 X-ON/X-OFF oRx truyền X-OFF (DC3) nếubộđệm đầy oTxdừng truyền khi nhận đượcX-OFF oRx truyền X-ON (DC1) khi bộđệm đượcgiải phóng oTxbắt đầutruyềnlạikhinhận đượcX-ON oCóthể sử dụng các frame RR (Receive Ready) và RNR (Receive not Ready) oNếusố bit trong bộđệmvượt quá ngưỡng 2tprop·R, X-OFF được gửitớiTx oPhương pháp: Stop-and-wait, sliding window Threshold Transmitter Receiver X-OFFX-ON Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Stop-and-wait Tx ngừng truyền frame tiếp theo cho đến khi nhận đượcACK từ Rx Rx truyền frame ACK khi đãsẵn sàng nhận frame tiếp theo Đơngiản, nhưng không hiệuquả khi trễđáp ứng đường truyềnlớn Utilization: Tx Rx t 1 tprop d / v U = frame = , a = = 2t + t 2a +1 Data prop frame tframe L / R tframe t Satellite link: t = 270 ms, L = 500 byte T prop prop R = 56 kbps Î tframe = 4/56 = 71 ms, ACK Î a = tprop / tframe = 270/71 = 3.8, Data 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, ACK 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 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Sliding window Window WS bằng kích thướcbộđệmcủa bên nhậncóthể sử dụng để nhận các frame liên tiếptừ Tx không cầnACK Có thể tránh hiệntượng tràn bộđệmcủaRx PhảichọnWS lớnhơn a (delay of bandwidth) System A System B F0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 F1 F2 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 ACK3 F3 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 F4 F5 F6 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 ACK6 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 5
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Utilization: ⎧1 N ≥ 1+ 2a Nt ⎪ tprop d / v U = frame = ⎨ N , a = = 2t + t N < 1+ 2a tframe L / R prop frame ⎩⎪1+ 2a Tx Rx Data tframe N frames t T prop ACK Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 • Kiểmsoátlỗi (error control) 9 Khái niệm oLỗi do môi trường truyềndẫn o Quá trình kiểm soát lỗicó2 chứcnăng: phát hiệnvàsửalỗi o2 loạilỗiphổ biến: mất frame và lỗi frame 9 Các phương pháp kiểmsoátlỗi o Forward error control: sửalỗitại phía Rx (Forward Error Correction) o Backward error control: truyềnlại frame (Automatic Repeat Request) Î cần backward channel Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Automatic Repeat reQuest (ARQ) oCơ chế Phát hiệnlỗi Positive acknowledgement (ACK): frame nhậnOK tạiRx Truyềnlại sau timeout Negative acknowledgement (NACK): truyềnlại 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 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Stop and wait ARQ Tx gửi 1 frame và đợiACK từ Rx trướckhitruyền next frame Tx phảigiữ bảncopy của frame đãgửi đến khi nhận đươcACK Sử dụng timeout cho các frame hoặcACK bị mất Đánh số các frame gửivànhận để nhậnbiếtkhilặp frame Ví dụ: sử dụng 1 bit để đánh số frame Frame lost ACK 0 lost A retransmits A retransmits Timeout Timeout A F F F F F F F r 1 r 0 r 1 0 0 r r r a a r a a a a a m K m K m K m K m K m m C C C C e C e e e * e e e A A A A A 0 1 0 1 1 0 0 * B B discards duplicated frame Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 7
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Go-back-N ARQ Tx có thể truyền liên tiếp các frame Rx gửi negative acknowledgement (REJ) khi phát hiệnlỗi Tx phảitruyềnlạitấtcả các frame từ frame bi lỗi Tx phảigiữ bảncopy củatấtcả các frame đãgửi Frame 2, 3, 4 retransmitted Tx F F F F F F F r r F r r r F a a a a r a r r r a a m m a m m m a m m m m e e e e e e e e 4 2 3 e 0 1 4 2 3 5 1 2 2 3 4 5 K K K K C K K C C C * A C C A A A N A A Rx Discarded by Rx Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Selective-repeat ARQ Tx có thể truyền liên tiếp các frame Rx gửi negative acknowledge (SREJ) khi phát hiệnlỗi Rx lưulạitấtcả các frame OK sau frame bị lỗi Tx chỉ gửilại duy nhất frame bị lỗi Rx phảisắpxếplại các frame đãlưusaukhinhận được frame truyềnlại Frame 2 retransmitted F Tx F F F F r F F F r r F r F a a r a r a r r r r a m a a a m m a m a m m m m m e m e e e e e e e e e 1 4 5 0 2 6 2 3 7 0 2 1 2 5 6 7 0 K K K K C K K K C C C * A C C C A A A N A A A Rx Error Buffered Frame 2, 3, 4 by Rx released Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Performance: Stop-and-wait ARQ Tx Rx P: xác suấtlỗi khung tframe N = số lầntruyền khung trung bình tprop f NACK 1 U = Uerror−free Nr 1 NACK N = i⋅Pi−1(1−P) = r ∑ 1−P 1 1 1−P Î U = ⋅ = ACK Nr 1+ 2a 1+ 2a Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Performance: Go-back-N ARQ P: xác suấtlỗi khung Nf = số lầntruyền khung trung bình Tx Rx 2 Nr ≈ 1⋅(1−P) + (1+K)⋅P⋅(1−P) + (1+ 2K)⋅P ⋅(1−P) +L+ 1+P(K −1) tf = 0 1−P t p 1 •N ≥ 1+ 2a : K = 1+ 2a 2 NACK • N < 1+ 2a : K = N 3 ⎧ 1−P 1−P 0 ⎪ = , N ≥ 1+ 2a ⎪1+P(K −1) 1+ 2aP 1 Î U = ⎨ 1−P N N(1−P) 2 ⎪ ⋅ = , N < 1+ 2a ⎪1+P(K −1) 1+ 2a (1+ 2a)(1−P +NP) 3 ⎩ 4 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 9
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Performance: Selective-repeat ARQ P: xác suấtlỗi khung Nf = số lầntruyền khung trung bình Tx Rx 1 N = i⋅Pi−1(1−P) = r ∑ 1−P tf 0 t p ⎧1-P, N ≥ 1+ 2a 1 ⎪ 2 U = ⎨N(1−P) NACK ⎪ , N < 1+ 2a 3 ⎩ 1+ 2a 0 4 5 6 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 • Các giao thứccủatầng liên kếtdữ liệu 9 High Level Data Link Control (HDLC) o ISO phát triểntừ IBM sychronous DLC (SDLC) oCơ chế chèn bit (bit-stuffing), data transparency oHỗ 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) oTạokếtnối điểm-điểm Router-router leased line (PPP), dial-up host-router (PPP, SLIP) oChuẩnchínhthứccủa Internet, làm việc ở tầng liên kếtdữ liệu o Làm việc trên dial-up tel line, SONET, ADSL, X25, ISDN, oChứcnăng: error detection, IP address negotiation, authentication Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 HDLC oHọ 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 oChếđộhoạt động củaHDLC 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 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 NRM: polling multidrop lines Commands Primary Response Secondary Secondary Secondary ABM: Asynchronous Balanced Mode Primary Commands Responses Secondary Secondary Responses Commands Primary Mode đượcchọnkhithiếtlập liên kết Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o HDLC frame format Flag (01111110): Bắt đầuvàkết 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 hoặc32 Flag Address Control Information FCS Flag 8 8 8/16 Variable 16/32 8 Extendable Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o HDLC frame types: I-frame, U-frame, S-frame 8-bit control field format I frame 0 N(S) P/F N(R) N(S): send sequence # N(R): receive sequence # S: super functions bits S frame 1 0 S S P/F N(R) M: Unnumbered functions bits P/F: Poll / Final bits U frame 1 1 M M P/F M 16-bit control field format I frame 0 N(S) P/F N(R) S frame 1 0 S S 0 0 0 0 P/F N(R) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 12
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 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 củaframe đợinhậntiếp theo, xác nhận đãnhận OK các frame có số thứ tựđếnN(R)-1 Sử dụng 3 hoặc7 đánh số thứ tự các frame: Kích thước cửasổ cực đạilà7 hoặc127 P/F: Trong NRM, chếđộhỏi vòng của primary (P=1), secondary thiếtlậpF=1 khigửi đáp ứng với khung I cuối cùng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 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 đãnhận OK N(R)-1 frame REJ: SS = 01, NACK frame N(R) đầutiêncólỗi, Tx phải gửilại frame N(R) và các frame sau đó RNR: SS = 10, ACK đãnhận OK frame N(R)-1, không nhậntiếp các I frame SREJ: SS = 11, NACK cho frame N(R) và yêu cầutruyền lại frame này Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 13
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 U-frame: Link initialization, maintenance, disconnection Cung cấp commands + response: mode settings, recovery Mode settings: thiếtlậpchếđộliên kết + SABM: Set Asynchronous Balanced Mode + UA: ACK đãchấpnhậncáclệnh thiếtlậpchếđộ + DISC: Hủybỏ liên kếtlogic đãthiếtlập Truyềntin giữacáctrạmsử dụng unnumbered info (UI) Recovery: khi error/flow control không thựchiện được + FRMR: frame có FCS đúng, nhưng sai cú pháp + RSET: Tx khởitạolạisố thứ tự các frame đượcgửi Data SABMUA transfer DISC UA Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Ví dụ: HDLC sử dụng NRM (polling) Primary A Secondary B, C A hỏi vòng B B, RR, 0, P N(R) N(S) N(R) B, I, 0, 0 B truyền3 I-frame B, I, 1, 0 * B, I, 2, 0, F A từ chốiframe 1 B, SREJ, 1 A hỏi vòng C C, RR, 0, P C, RR, 0, F C không truyềngì A hỏi vòng B B, SREJ, 1, P yêu cầutruyền lạiframe 1 B, I, 1, 0 B truyềnlại B, I, 3, 0 frame 1, 3, 4 B, I, 4, 0, F A truyềnframe 0 tớiB, ACK đã B, I, 0, 5 nhậnOK đến frame 4 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 14
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Ví dụ: HDLC sử dụng ABM Station A Station B B truyền5 frame B, I, 0, 0 A, I, 0, 0 B, I, 1, 0 A, I, 1, 1 A ACK đãnhận B, I, 2, 1 * A, I, 2, 1 OK frame 0 B, I, 3, 2 B, REJ, 1 A từ chốiframe 1 B, I, 4, 3 A, I, 3, 1 B gửilạiframe 1 B, I, 1, 3 B, RR, 2 A ACK frame 1 B, I, 2, 4 B, RR, 3 A ACK frame 2 B, I, 3, 4 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 PPP TCP/IP connection using PPP Modem or SLIP Dial-up User’s home tel. line ISP’s office Flag Address Control Flag Protocol Information CRC 01111110 11111111 00000011 01111110 Integer # of bytes oGiống HDLC, nhưng là giao thứchướng byte Flag 01111110 được coi như là ký tự 0x7E Chèn byte (byte stuffing) sử dụng ký tựđặcbiệt: 0x7D o Address: luôn luôn là 11111111 Î các trạm đềunhận được frame o Control: U-frame (không có thứ tự các frame đượctruyền) o Protocol: cho biếtloại packet chứa trong information (IP, IPX, LCP, NCP ) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 15
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Link Control Protocol (LCP): Quảnlýkếtnối, hỗ trợ multilink (kết hợp nhiềukếtnốivậtlývào1 đường kếtnối 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 xuấthiện flag hoặc control escape bên trong frame, chèn vào 0x7D (01111101) và dữ liệutương ứng đươc XOR với 0x20 (00100000) Dữ liệucầntruyền 41 7D 42 7E 50 70 46 Sau khi stuffing và framing 7E 41 7D 5D 42 7E 5E 50 70 46 7E Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o PPP phase Home PC kếtnốivớiISP 7. Carrier Dead 1. Carrier dropped detect 1. PC calls router via modem 2. PC and router exchange LCP Failed packets to negotiate PPP Terminate Establish 3. Check on identities 4. NCP packets exchanged to 2. Options configure the network layer 6. Done negotiated Failed TCP/IP (require IP address assignment) 5. Open Authentication 5. Data transport: send/receive IP packets 6. NCP used to tear down the 4. NCP network layer connection (free 3. Authentication configuration Network up IP address); LCP used to completed shut down data link layer connection 7. Modem hangs up Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 16
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 • Bridge: transparent và source routing 9 Repeater, bridge: làm việc ở tầng liên kếtdữ liệu để liên kết nhiều phân lớpmạng với MAC format khác nhau, data rate khác nhau, kích thước frame khác nhau 9 Tổng quát về bridge Network Network LLC LLC MAC 802.3 802.3 802.5 802.5 MAC PHY 802.3 802.3 802.5 802.5 PHY 802.3 802.5 CSMA/CD Token Ring Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Transparent bridge oKếtnối IEEE LAN đảmbảo data transparency oSử dụng bảng tham chiếu (table lookup) oSử dụng phương pháp họcsauđể xây dựng bảng tham chiếu Theo dõi địachỉ nguồncủamạng LAN gửi đến Theo dõi sự thay đổicấutrúcmạng để cậpnhậtbảng tham chiếu S1 S2 S3 LAN 1 Bridge LAN 2 S4 S5 S6 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 17
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 oVídụ S1 S2 S3 S4 S5 LAN 1 LAN 2 LAN 3 B1 B2 Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 Address Port Address Port Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 S1 Î S5 S1 S2 S3 S4 S5 S1 Î S5 LAN 1 LAN 2 LAN 3 S1 Î S5 S1 Î S5 Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 B1 B2 Address Port Address Port S1 1 S1 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 18
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 S3 Î S2 S1 S2 S3 S4 S5 S3 Î S2 LAN 1 LAN 2 LAN 3 S3 Î S2 S3 Î S2 Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 B1 B2 Address Port Address Port S1 1 S1 1 S3 2 S3 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 S4 Î S3 S1 S2 S3 S4 S5 S4 Î S3 LAN 1 LAN 2 LAN 3 S4 Î S3 S4 Î S3 Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 B1 B2 Address Port Address Port S1 1 S1 1 S3 2 S3 1 S4 2 S4 2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 19
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 S2 Î S1 S1 S2 S3 S4 S5 S2 Î S1 LAN 1 LAN 2 LAN 3 Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 B1 B2 Address Port Address Port S1 1 S1 1 S3 2 S3 1 S4 2 S4 2 S2 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Ngănchặnvònglặpsử dụng spanning tree algorithm oChọn bridge có root ID thấpnhấtlàmroot bridge (RB) oXácđịnh root port (R) cho từng bridge, trừ RB: port có đường đingắnnhất(least-cost) tới RB oChọn designated bridge (D) cho từng mạng LAN: + bridge có đường đingắnnhấttừ mạng LAN tới RB + Designated port: nốimạng LAN với D oTấtcả các root port R và designated port D đượcthiếtlập trạng thái chuyểntiếp(forwarding). Chỉ các port này được phép chuyểntiếp frame. Các port còn lại đượcthiếtlậptrạng thái khóa (blocking) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 20
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 o Ví dụ: Giả sử cost cho mỗiLAN đềubằng nhau 1. B1 đượcchọnlàmroot bridge LAN1 LAN1 11 11 RB B1 B2 ID = 1 B1 B2 1 1 2 2 3 2 2 3 B3 B3 LAN2 LAN2 1 2 1 2 B4 B4 2 2 LAN3 1 LAN3 1 B5 B5 2 2 LAN4 LAN4 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 2. Root port đượcchọnchotừng bridge trừ RB 3. Chọn designated bridge cho mỗiLAN 4. Thiếtlập root port và designated port LAN1 LAN1 11R D 11R RB RB ID = 1 B1 B2 ID = 1 B1 B2 R 1 R 1 2 2 3 D 2 2 3 B3 B3 D LAN2 R LAN2 R 1 2 1 D 2 B4 B4 2 2 LAN3 R 1 LAN3 R 1 B5 B5 2 2 LAN4 LAN4 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 21
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Network analyzer: Ethereal o Do Gerald Combs gerald@ethereal.com , www.ethereal.com o Ethereal có thể bắt, hiểnthị và phân tích các frame qua Ethernet NIC oChuỗi các frame và nội dung của frame có thể được phân tích chi tiết ở mứcbyte oRấthữuhiệu khi phân tích lỗimạng, đồng thờilàphầnmềmdạy học oChọn website www.vnexpress.net làm ví dụ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Ethereal window Top pane Middle pane Frame/packet Encapsulation for sequence a given frame Bottom pane Giá trị Hexa & text tương ứng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 22
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Top pane: Frame sequence DNS query TCP Connection Setup HTTP request & response Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 9 Middle pane: Encapsulation Protocol type Ethernet destination and source addresses Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 23
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 IP packet Protocol type Ethernet destination and source addresses Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 TCP segment Source and destination port numbers GET HTTP request Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 24
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2008 Chương 3. Kếtnốimạng ở lớp2 -tầng liên kếtdữ liệu Chương 3 Tổng kết • Tầng liêt kếtdữ 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 thứccủatầng liên kếtdữ liệu 9 HDLC: HDLC frame format, operation mode 9 PPP: PPP frame format • Kêt nốivàmở rộng mạng ở tầng liên kếtdữ liệu 9 Transparent bridge: self-learning củabảng tham chiếu 9 Spanning tree algorithm: ngănchặnvònglặp trong kếtnốimạng Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 25