Bài giảng Mạng máy tính - Chương 5: Giao thức tầng liên kiết dữ liệu (Data link) (Tiếp theo) - Trần Quang Diệu

Chương 5.Giao thức tầng liên kiết dữ liệu (data link) 
Quang Dieu Tran, PhD 
Faculty of Information Technology 
University of Communication and Transport ( Branch in Ho Chi Minh City) 
Email : dieutq@gmail.com 
Website: sites.google.com/sites/tranlectures 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
2 
23/8-10/10/2010 
Ch5. Giao thức tầng liên kết dữ liệu 
5.1 - Introduction and services 
5.2 - Error detection and correction 
5.3 - Multiple access protocols & LAN 
5.4 - Link-layer addressing & ARP 
5.5 - Specific link layer technologies 
Ethernet 
PPP 
Wireless Networks 
ATM 
Frame Relay 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
3 
23/8-10/10/2010 
Ethernet 
Tác giả: Bob Metcalfe và David Boggs. 
Ethernet là kiến trúc LAN phổ biến nhất hiện nay 
Ưu điểm: đơn giản, rẻ, tốc độ 10 ,100Mbps,1Gbps 
Bản thiết kế 
khai sinhEthernet 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
4 
23/8-10/10/2010 
Ethernet Star Topology example 
Ethernet là mạng 
Broadcast 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
5 
23/8-10/10/2010 
Ethernet Frame Structure 
Destination & Source Address (6B): địa chỉ vật lý của nút gửi và nhận. 
Data (16-1500B). Ethernet MTU = 1500B nếu IP datagram >1500 thì sẽ phải chia nhỏ ra. 
Type (2B): Giao thức tầng trên (IP, Novell IPX, Apple Talk). 
CRC (4B): Mã CRC 
Preamble (8B): Đồng bộ hoá sender/receiver, gồm 7 bytes đầu tiên là 10101010 , byte tiếp theo là 10101011 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
6 
23/8-10/10/2010 
Ethernet: CSMA/CD 
Ethernet sử dụng giao thức truy cập đường truyền CSMA/CD. 
Ethernet CSMA/CD: 
Khi NIC nhận được datagram từ tầng trên, đóng frame rồi gửi vào buffer. 
Nếu kênh truyền rỗi (96 bit times) thì truyền. Nếu không, chờ đợi. 
Trong quá trình truyền, nếu phát hiện xung đột, dừng và gửi đi 48-bit jam signal để báo cho các nút khác rồi chuyển sang pha exponential backoff. 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
7 
23/8-10/10/2010 
Ethernet: CSMA/CD (cont) 
jam signal: 
một số nút có thể không cảm nhận được do những điều kiện khác nhau!!! 
jam signal thông báo cho mọi nút biết rằng mạng đang bị xung đột. 
exponential backoff algorithm: giải thuật này khiến các nút chịu khó chờ lâu hơn khi mức độ xung đột cao. 
bit time: thời gian truyền 1 bit. 
n là số lần xung đột khi truyền một frame nào đó. 
sau n lần xung đột, nút sẽ đợi 512 x K bit time rồi truyền lại; K được chọn ngẫu nhiên trong tập {0,1,2,,2 m – 1} với m:=min (n,10). 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
8 
23/8-10/10/2010 
Ethernet Technologies 
Công nghệ Ethernet: 10Base2;10BaseT;100BaseT. 
10Base2: 
10Base2 = 10Mbps; cáp đồng trục (coaxial) < 200m. 
Bus topology. 
Rất rẻ. 
Cáp: <185m (185 ~ 200). Có thể dùng repeater để tăng k/c. 
Không còn phổ biến. 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
9 
23/8-10/10/2010 
Ethernet Technologies: 10BaseT & 100BaseT 
10BaseT và 100BaseT là công nghệ Ethernet LAN phổ biến hiện nay (còn gọi là Fast Ethernet) 
10Mbps; 100Mbps; sử dụng cáp đôi xoắn (Twisted pair). 
Sử dụng hub. 
chuyển tiếp bit (tầng vật lý) 
báo cáo thống kê (bandwidth usage, collision...). 
ngắt các nút gặp sự cố khỏi mạng. 
Độ dài tối đa của cáp từ hub tới host: 100m. 
10/100BaseT sử dụng hub (star) 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
10 
23/8-10/10/2010 
Bấm cáp mạng 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
11 
23/8-10/10/2010 
Ethernet Technologies: Gigabit Ethernet 
1000BaseT: IEEE802.3z 
Tốc độ: 1/10Gbps. 
Sử dụng cấu trúc frame chuẩn của Ethernet. 
Cho phép kết nối kiểu điểm-điểm (sử dụng switch) và quảng bá (chia sẻ đường truyền, sử dụng hub). 
CSMA/CD được sử dụng để truy cập đường truyền chia sẻ. 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
12 
23/8-10/10/2010 
Kết nối các LANs: repeater, hub, bridge, switch 
Repeater (bộ lặp): khôi phục tín hiệu đã bị yếu. 
Hub: 
Hoạt động ở tầng vật lý với chức năng chính là chuyển các bit nhận được từ một cổng tới các cổng còn lại. 
Hub cung cấp các thống kê về tình hình sử dụng mạng. 
Có thể dùng để nối các LAN segments (backbone hub). 
Đơn giản, rẻ, dễ lắp (không cần cấu hình) 
Không có khả năng phân vùng xung đột (một nút ở segment này có thể xung đột với nút ở segment khác). 
Không thể kết nối segment sử dụng kiến trúc khác nhau 10BaseT và 100BaseT 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
13 
23/8-10/10/2010 
Bridge 
Bridge (cầu) được sử dụng để kết nối các đoạn mạng (segment) khác nhau. 
Bridge hoạt động tại tầng data link có khả năng thao tác với các frame (hub chỉ thao tác với bit). 
Chức năng chính: forwarding & filtering. 
Bridge forwarding: khi nhận một frame, bridge căn cứ vào frame header phải quyết định chuyển tiếp frame đó tới cổng ra nào (tra bảng – bridge table). 
Bridge filtering: một số frame được gửi giữa hai nút cùng nối tới một hub sẽ bị bỏ qua. 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
14 
23/8-10/10/2010 
Bridge có bộ đệm cho các frame nên có khả năng phân vùng làm giảm xung đột (nút ở segment này không xung đột với nút ở segment khác). 
Bridge sử dụng CSMA/CD khi gửi frame tới một LAN segment. 
Không có backbone bridge 
EE và SE muốn liên lạc phải đi qua CS 
Khi CS gặp sự cố sẽ khiến EE và SE mất liên lạc 
backbone bridge 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
15 
23/8-10/10/2010 
Bridge forwarding table 
Bridge table cho phép tra cứu cổng (segment) cần gửi frame tới khi biết địa chỉ đích. 
Bảng này được xây dựng dần mỗi khi một cổng nhận được frame gửi tới từ nút nào đó (địa chỉ nút gửi và cổng – segment tương ứng) learning. 
Nếu không tìm thấy địa chỉ nút nhận trong bảng thì gửi frame tới tất cả cổng còn lại. 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
16 
23/8-10/10/2010 
Spanning Tree 
Để tăng độ tin cậy, nhiều bridge được sử dụng nhiều đường đi, các gói tin bị lặp (forward trở lại) . 
Spanning Tree: tạm thời vô hiệu hoá một số interface để đảm bảo không có vòng lặp. 
Disabled 
Chương 5. Tầng liên kết dữ liệu 
17 
23/8-10/10/2010 
Bridge và router 
Cả hai đều là thiết bị store-and-forward. 
Bridge là thiết bị của tầng data link, thao tác với frame còn router là thiết bị tầ