Bài giảng Mạng máy tính - Chương 8: Tầng liên kết dữ liệu - Ngô Hồng Sơn

1Chương 8: 
Tầng liên kết dữ liệu
Giảng viên: Ngô Hồng Sơn
Khoa CNTT- ðHBK Hà Nội
Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính
2Tổng quan

 Tuần trước: Tầng ứng dụng

 Mô hình: client-server vs. P2P

 Case study: HTTP, Mail, FTP

 Tuần này: Tầng liên kết dữ liệu

 Dịch vụ:

 ðóng gói, ñịa chỉ hóa

 Phát hiện và sửa lỗi

 Kiểm soát luồng

 Kiểm soát truy nhập ñường
truyền

 Công nghệ mạng LAN (Local 
Area Network)

 Ethernet

 Wireless LAN

 Công nghệ mạng WAN (Wide 
Area Network)

 Frame relay

 ATM

 .
3Giới thiệu về
Tầng liên kết dữ liệu
4Nút mạng và liên kết

 Nút mạng:

 PCs, Laptop, Routers, 
Server

 Liên kết:

 Kênh truyền thông giữa
các nút kế tiếp

 Hữu tuyến: Ethernet LAN, 
ADSL, fiber optic

 Không dây: Wi-fi, Wi-Max, 
vệ tinh,

 Tầng liên kết dữ liệu: 
Truyền dữ liệu giữa các
thành phần kế tiếp
“link”
5Tầng liên kết dữ liệu và kiến trúc
phân tầng
LLC
(Logical Link Control)
MAC
(Media Access Control)
Application
Transport
Network
Data-link
Physical
802.2 LLC
802.3
Ethernet
802.4
Token Bus
802.5
Token Ring
802.11
Wi-Fi
802.16
Wi-Max
..
IEEE 802.x series
Media independent 
sub-layer
Media dependent 
sub-layer
6Tổng quan về các chức năng
Framing
Addressing
Flow control
Error control
Media Access Control
Datalink layer
7Các chức năng (1)

 ðóng gói - Framing:

 ðơn vị dữ liệu: Frame (khung tin)

 Bên gửi: ñặt gói tin tầng mạng vào khung tin, 
thêm phần ñầu, phần ñuôi

 Bên nhận: Bỏ phần ñầu, phần ñuôi và lấy gói tin 
truyền lên tầng mạng

 ðịa chỉ hóa - Addressing: 

 ðịa chỉ vật lý ñặt trong phần ñầu gói tin ñể ñịnh
danh nút nguồn, nút ñích
8Các chức năng (2)

 ðiều khiển truy nhập ñường truyền

 Nếu là mạng ña truy nhập, cần có các giao thức
truy nhập ñường truyền cho nhiều máy trạm

 Kiểm soát luồng: 

 Kiểm soát tốc ñộ truyền của bên gửi sao cho bên
nhận hoạt ñộng tốt, không bị quá tải

 Kiểm soát lỗi: 

 Phát hiện và sửa các lỗi bít

 e.g. parity check, checksum, CRC check
9Kiểm soát lỗi
Phát hiện lỗi
Phát hiện và sửa lỗi
10
Nguyên lý phát hiện lỗi
EDC= Error Detection Code (redundancy)
Mã phát hiện lỗi
Data
Data EDC
Data
Data’ EDC’
All bit in 
Data’ OK?
Y
N
Error
Link with bit errors
11
Mã chẵn lẻ

 Mã ñơn

 Phát hiện lỗi bít ñơn

 Mã hai chiều

 Phát hiện và sửa lỗi bít ñơn

 Khái niệm về checksum của
Internet?
101011
111100
011101
001010
101011
101100
011101
001010
12
Internet checksum (nhắc lại)

 Mã kiểm tra lỗi ñộ dài 16 bit

 Tại bên gửi

 ðặt 16 bit của checksum = 0

 Tổng theo các số 16 bits

 ðảo bit tất cả

 Tại bên nhận

 Tổng tất cả theo các số 16 bit

 Phải thu ñược toàn các bit 1

 Nếu không, gói tin bị lỗi
13
CRC: Cyclic Redundancy Check
Mã vòng

 Dữ liệu ñược xem như một số nhị phân: D

 Chọn một chuỗi r+1 bit, G (chuỗi sinh – Generator)

 Tìm một chuỗi R ñộ dài r bit, sao cho chuỗi ghép của D và R 
là một số nhị phân chia hết cho G (chia modulo 2)

 chia hết cho G 
D
D R
D
D’ R’
 mod G = 0 ?
Y
N
Link with bit errors
 mod G = 0
14
CRC: Cách tìm R

 có thể viết dưới dạng

 D.2r XOR R

 chia hết cho G

 D.2r XOR R = n.G

 D.2r = n.G XOR R

 Có nghĩa là R là số dư khi chia D.2r 
cho G (phép chia modulo 2)
R= D.2r mod G

 Ví dụ
10101001000 1001 
1001 1011110
1110
1001
1110
1001
1111
1001
1100
1001
1010
1001
110
R=110, chuỗi bít gửi ñi là
10101001110
D
G
R
D R
15
CRC biểu diễn dưới dạng ña thức

 1011 : x3 +x +1

 Ví dụ một số mã CRC ñược sử dụng trong thực tế:

 CRC-8 = x8 + x2 + x + 1

 CRC-12 = x12+x11+x3+x2+x

 CRC-16-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1

 CRC-32 = x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5
+ x4 + x2 + x + 1

 G càng dài, mã CRC phát hiện lỗi càng hiệu quả

 CRC ñược sử dụng rộng rãi trong thực tế

 Wi-fi, ATM, Ethernet

 Phép toán XOR ñược cài ñặt bởi phần cứng

 Phát hiện chuỗi bít bị lỗi có ñộ dài nhỏ hơn r+1 bit
16
Kiểm soát truy nhập
ñường truyền
17
Các dạng liên kết

 ðiểm-nối-ñiểm

 ADSL

 Telephone modem

 Leased Line.

 Quảng bá

 Mạng LAN truyền thống với hình trạng bus hay mạng hình
sao dùng hub (công nghệ lỗi thời)

 Wireless LAN, radio network, mobile network

 HFC:

 

 Các mạng quảng bá cần giao thức ñiều khiển truy
nhập ñể tránh xung ñột -> Giao thức ña truy nhập
18
Phân loại các giao thức ña truy
nhập

 Chia kênh: 

 Chia tài nguyên của ñường truyền thành nhiều phần nhỏ
(Thời gian - TDMA, Tần số - FDMA, Mã - CDMA)

 Chia từng phần nhỏ ñó cho các nút mạng

 Truy nhập ngẫu nhiên: 

 Kênh không ñược chia, cho phép ñồng thời truy nhập, chấp
nhận là có xung ñột (collision)

 Cần có cơ chế ñể phát hiện và tránh xung ñột

 e.g. Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, CSMA/CA

 Lần lượt:

 Theo hình thức quay vòng

 Token Ring, Token Bus.
19
Các phương pháp chia kênh

 FDMA: frequency division multiple access

 TDMA: time division multiple access

 CDMA: code division multiple access
20
TDMA và FDMA
FDMA
frequency
time
TDMA:
frequency
time
4 kênh
Ví dụ:
21
TDMA: Ví dụ

 Mạng LAN có 6 máy, 1,3,4 hoạt ñộng. 2, 5, 6 
nghỉ
1 3 4 1 3 4
6-slot
frame
22
FDMA: Ví dụ
f
r
e
q
u
e
n
c
y
b
a
n
d
s
time
FDM cable
23
Các phương pháp
truy cập ngẫu nhiên
24
Aloha

 Packet-Switched Radio Network

 Các nút truyền trên một tần số (f0) 

 Nút trung tâm nhận và truyền lại một
tần số khác (f1)
Nếu có hai nút cùng truyền: Xung ñột

 Nếu có xung ñột, nút vừa truyền sẽ
nhận ñược một gói tin bị lỗi, nó sẽ ñợi
một thời gian ngẫu nhiên trước khi
truyền lại
Central Node
Host 1 Host 3Host 2
f0 f1
25
Slotted ALOHA

 Thời gian ñược chia làm các khe (slot) bằng nhau

 Dữ liệu có cùng kích thước (1 slot)

 Các nút phải ñồng bộ hóa thời gian
26
Pure ALOHA
Hi
u qu kém hn Slotted ALOHA!
27
CSMA/CD

 Carrier Sense Multiple Access with Collision 
Detection (ða truy nhập, có phát hiện xung ñột)

 Thế nào là CSMA/CD: trong một cuộc họp

 Multiple Access: 

 Collision:

 CSM