Bài giảng Mạng máy tính - Chương 6: Tầng giao vận - Ngô Hồng Sơn

1Chương 6: 
Tầng giao vận
Giảng viên: Ngô Hồng Sơn
Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính
Khoa CNTT- ðHBK Hà Nội
2Tổng quan

 Các tuần trước : Giao thức IP 

 ðịa chỉ, gói tin IP

 ICMP

 Chọn ñường

 Hôm nay: Tầng giao vận

 Nguyên lý tầng giao vận

 Giao thức UDP

 Giao thức TCP
3Các khái niệm cơ bản
Nhắc lại kiến trúc phân tầng
Hướng liên kết vs. Không liên kết
UDP & TCP
4Nhắc lại về kiến trúc phân tầng
Application
(HTTP, Mail, )
Transport
(UDP, TCP )
Network
(IP, ICMP)
Datalink
(Ethernet, ADSL)
Physical
(bits)
Hỗ trợ các ứng dụng trên mạng
Truyền dữ liệu giữa các ứng dụng
Chọn ñường và chuyển tiếp gói tin giữa
các máy, các mạng
Hỗ trợ việc truyền thông cho các thành
phần kế tiếp trên cùng 1 mạng
Truyền và nhận dòng bit trên ñường
truyền vật lý
5Tổng quan về tầng giao vận (1)

 Cung cấp phương tiện
truyền giữa các ứng dụng
cuối

 Bên gửi: 

 Nhận dữ liệu từ ứng dụng

 ðặt dữ liệu vào các ñoạn tin và
chuyển cho tầng mạng

 Nếu dữ liệu quá lớn, nó sẽ
ñược chia làm nhiều phần và
ñặt vào nhiều ñoạn tin khác
nhau

 Bên nhận: 

 Nhận các ñoạn tin từ tầng
mạng

 Tập hợp dữ liệu và chuyển lên
cho ứng dụng
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
logical
 end
-end
 transport
6Tổng quan về tầng giao vận (2)

 ðược cài ñặt trên các hệ
thống cuối

 Không cài ñặt trên các
routers, switches

 Hai dạng dịch vụ giao vận

 Tin cậy, hướng liên kết, e.g
TCP

 Không tin cậy, không liên kết, 
e.g. UDP
application
transport
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
logical
 end
-end
 transport
7Tại sao lại cần 2 loại dịch vụ?

 Các yêu cầu ñến từ tầng ứng dụng là ña dạng

 Các ứng dụng cần dịch vụ với 100% ñộ tin cậy như
mail, web

 Sử dụng dịch vụ của TCP

 Các ứng dụng cần chuyển dữ liệu nhanh, có khả
năng chịu lỗi, e.g. VoIP, Video Streaming

 Sử dụng dịch vụ của UDP
8Ứng dụng và dịch vụ giao vận
Ứng dụng
e-mail
remote terminal access
Web 
file transfer
streaming multimedia
Internet telephony
Giao thức
ứng dụng
SMTP
Telnet
HTTP
FTP 
giao thức riêng
(e.g. RealNetworks)
giao thức riêng
(e.g., Vonage,Dialpad)
Giao thức
giao vận
TCP
TCP
TCP
TCP
TCP or UDP
thường là UDP
9Các chức năng chung
Dồn kênh/phân kênh
Mã kiểm soát lỗi
10
Dồn kênh/phân kênh - Mux/Demux
Multiplexing Demultiplexing
Giao thức tầng mạng
HTTP FTP Chat HTTP FTP Chat
Giao thức
giao vận
Giao thức
ứng dụng
11
Mux/Demux hoạt ñộng ntn?

 Tại tầng mạng, gói tin IP 
ñược ñịnh danh bởi ñịa chỉ IP

 ðể xác ñịnh máy trạm

 Làm thế nào ñể phân biệt các
ứng dụng trên cùng một
máy?

 Sử dụng số hiệu cổng (16 bits)

 Mỗi tiến trình ứng dụng ñược
gán 1 cổng

 Socket: Một cặp ñịa chỉ IP 
và số hiệu cổng
source port # dest port #
32 bits
application
data 
(message)
other header fields
TCP/UDP segment format
12
Checksum

 Phát hiện lỗi bit trong các ñoạn tin/gói tin

 Nguyên lý giống như checksum (16 bits) của giao thức
IP 

 Ví dụ:
1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0
1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
Tổng
Checksum
13
UDP 
User Datagram Protocol
Tổng quan
Khuôn dạng gói tin
14
Giao thức dạng “Best effort”

 Vì sao cần UDP? 

 Không cần thiết lập liên kết (tăng ñộ trễ)

 ðơn giản: Không cần lưu lại trạng thái liên kết ở bên gửi và
bên nhận

 Phần ñầu ñoạn tin nhỏ

 Không có quản lý tắc nghẽn: UDP cứ gửi dữ liệu nhanh
nhất, nhiều nhất nếu có thể

 UDP có những chức năng cơ bản gì?

 Dồn kênh/phân kênh

 Phát hiện lỗi bit bằng checksum
15
Khuôn dạng bức tin 
(datagram) 
source port # dest port #
32 bits
Application
data 
(message)
Khuôn dạng ñơn vị
dữ liệu của UDP
length checksum
ðộ dài toàn
bộ bức tin
tính theo byte

 UDP sử dụng ñơn vị
dữ liệu gọi là –
datagram (bức tin)
16
Các vấn ñề của UDP

 Không có kiểm soát tắc nghẽn

 Làm Internet bị quá tải

 Không bảo ñảm ñược ñộ tin cậy

 Các ứng dụng phải cài ñặt cơ chế tự kiểm soát ñộ
tin cậy

 Việc phát triển ứng dụng sẽ phức tạp hơn
17
Khái niệm về truyền
thông tin cậy
18
Kênh có lỗi bit, không bị mất
tin

 Phát hiện lỗi?

 Checksum

 Làm thế nào ñể báo cho bên gửi?

 ACK (acknowledgements): 

 NAK (negative acknowledgements): báo cho bên
nhận rằng pkt bị lỗi

 Phản ứng của bên gửi?

 Truyền lại nếu là NAK 
19
Hoạt ñộng
Time Time
Sender Receiver
pkt0
pkt1
pkt1
NAK
ACK
send pkt0 
pkt1 is 
corrupted
rcv ACK 
send pkt1 
rcv NAK 
resend pkt1 
pkt1 is 
OK
20
Lỗi ACK/NAK

 Cần truyền lại

 Xử lý việc lặp gói
tin ntn?

 Thêm Seq.#
Time Time
Sender Receiver
pkt0
pkt1
pkt1
ACK
ACK
send pkt0 
pkt1 is 
OK
rcv ACK 
send pkt1 
rcv sth corrupted! 
resend pkt1 
pkt0 is 
OK
rcv pkt1 
duplicate, 
discard it
21
Giải pháp không dùng NAK 
Time Time
Sender Receiver
pkt0
pkt1
pkt0
ACK1
ACK0
send pkt0 
pkt1 is 
OK
rcv ACK0 
send pkt1 
rcv ACK1 
send pkt0 
pkt0 is 
OK
pkt0 is corrupted
pkt0
ACK1
rcv ACK1 
resend pkt0 
22
Kênh có lỗi bit và mất gói tin

 Dữ liệu và ACK có thể bị mất

 Nếu không nhận ñược ACK?

 Truyền lại như thế nào?

 Timeout!

 Thời gian chờ là bao lâu?

 Ít nhất là 1 RTT (Round Trip Time)

 Mỗi gói tin gửi ñi cần 1 timer

 Nếu gói tin vẫn ñến ñích và ACK bị mất?

 Dùng số hiệu gói tin
23
Minh họa
24
Minh họa
25
Truyền theo kiểu pipeline
Sender Receiver
ACKs
Data pkts
Sender Receiver
ACK
1 data pkt
stop-and-wait Pipeline
26
So sánh hiệu quả
0
sender
time
RTT
L / R
ACK
RTT + L / R
Performance = 
L / R 
RTT + L / R 
time
stop-and-wait
L: Size of data pkt
R: Link bandwidth
RTT: Round trip time
receiver
DATA
sender receiver
RTT