Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Cao Đạt - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu

ện kết nối-vật lý 
khác (trong cùng mạng) 
 địa chỉ MAC 48 bit (cho hầu hết LANs) 
• được gán cứng vào NIC ROM, đôi khi có thể thay đổi được 
bằng phần mềm 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
34 
Địa chỉ LAN và ARP 
Mỗi card mạng LAN có một địa chỉ LAN độc nhất 
Địa chỉ quảng bá = 
FF-FF-FF-FF-FF-FF 
= card mạng 
1A-2F-BB-76-09-AD 
58-23-D7-FA-20-B0 
0C-C4-11-6F-E3-98 
71-65-F7-2B-08-53 
 LAN 
(đi dây hoặc 
không dây) 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
35 
Địa chỉ LAN (tt) 
 phân phối địa chỉ MAC được quản lí bởi IEEE 
 các nhà sản xuất mua một phần của không gian địa chỉ 
MAC (để đảm bảo tính độc nhất) 
 ví dụ tương đồng: 
 (a) địa chỉ MAC: số CMND 
 (b) địa chỉ IP: địa chỉ thư tín 
 địa chỉ phẳng MAC ➜ tính di động 
 có thể di chuyển card mạng từ một LAN sang LAN khác 
 địa chỉ phân lớp IP KHÔNG di động 
 địa chỉ phụ thuộc vào mạng con IP mà nốt gắn vào 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
36 
ARP: Giao thức phân giải địa chỉ (Address 
Resolution Protocol) 
 Mỗi nốt (máy, bđt) trên 
LAN có 1 bảng ARP 
 bảng ARP: các ánh xạ địa 
chỉ IP/MAC của một vài 
nốt trong LAN 
 thời gian sống TTL (Time 
To Live): thời gian tồn tại 
của một ánh xạ trong bảng 
ARP, sau t/g này ánh xạ sẽ 
bị xóa đi (thường là 20 
phút) 
Câu hỏi: làm sao để xác định 
địa chỉ MAC của B nếu biết 
địa chỉ IP của B? 
1A-2F-BB-76-09-AD 
58-23-D7-FA-20-B0 
0C-C4-11-6F-E3-98 
71-65-F7-2B-08-53 
 LAN 
137.196.7.23 
137.196.7.78 
137.196.7.14 
137.196.7.88 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
37 
Giao thức ARP: cùng LAN (mạng) 
 A muốn gửi gói tin cho B, và địa 
chỉ MAC của B không nằm trong 
bảng ARP của A. 
 A quảng bá gói truy vấn ARP, 
chưa địa chỉ IP của B 
 địa chỉ MAC đích 
= FF-FF-FF-FF-FF-FF 
 tất cả các máy trên LAN đều 
nhận truy vấn ARP 
 B nhận được gói truy vấn ARP, 
phản hồi cho A với địa chỉ MAC 
của nó (B) 
 khung được gửi tới địa chỉ MAC 
của A (gửi-1-đích) 
 Một bản lưu cặp địa chỉ IP-
sang-MAC được giữ trong bảng 
ARP của A cho đến khi t/tin trở 
nên cũ (hết giờ) 
 trạng thái mềm: t/tin sẽ bị 
xóa khỏi bảng ARP nếu 
không được làm mới 
 ARP “cắm-và-chơi”: 
 các nốt tạo ra bảng ARP của 
chúng mà không có sự can 
thiệp từ phía quản trị viên 
của mạng 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
38 
Đánh địa chỉ: định tuyến tới LAN khác 
các bước: gửi gói tin từ A sang B thông qua R 
 giả sử A biết đ/c IP của B 
 hai bảng ARP trong bđt R, một cho mỗi mạng IP (LAN) 
R 
1A-23-F9-CD-06-9B 
222.222.222.220 
111.111.111.110 
E6-E9-00-17-BB-4B 
CC-49-DE-D0-AB-7D 
111.111.111.112 
111.111.111.111 
A 
74-29-9C-E8-FF-55 
222.222.222.221 
88-B2-2F-54-1A-0F 
B 
222.222.222.222 
49-BD-D2-C7-56-2A 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
39 
 A tạo ra gói IP với nguồn A, đích B 
 A sử dụng ARP để lấy địa chỉ MAC của R với IP là 
111.111.111.110 
 A tạo khung tầng-liên kết với địa chỉ đích là đ/c MAC của R, 
khung chứa gói tin IP A-tới-B 
 NIC A gửi khung 
 NIC R nhận khung 
 R gỡ bỏ gói IP từ khung Ethernet, thấy nó gửi cho B 
 R sử dụng ARP để lấy địa chỉ MAC của B 
 R tạo ra khung chứa gói tin IP A-tới-B ,gửi cho B 
R 
1A-23-F9-CD-06-9B 
222.222.222.220 
111.111.111.110 
E6-E9-00-17-BB-4B 
CC-49-DE-D0-AB-7D 
111.111.111.112 
111.111.111.111 
A 
74-29-9C-E8-FF-55 
222.222.222.221 
88-B2-2F-54-1A-0F 
B 
222.222.222.222 
49-BD-D2-C7-56-2A 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
40 
Tầng liên kết dữ liệu 
 5.1 Giới thiệu và dịch vụ 
 5.2 Sự phát hiện và sửa lỗi 
 5.3 Các giao thức đa truy cập 
 5.4 Đánh địa chỉ tầng-Liên kết 
 5.5 Ethernet 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
41 
Ethernet 
công nghệ “thống trị” của LAN đi dây: 
 rẻ, $20 cho mỗi NIC 
 công nghệ LAN đầu tiên được dùng rộng rãi 
 đơn giản hơn, rẻ hơn LAN dùng thẻ và ATM 
 theo kịp nhịp tăng tốc: 10 Mbps – 10 Gbps 
bản phác thảo Ethernet 
của Metcalfe 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
42 
Sơ đồ hình Sao 
 sơ đồ buýt phổ biến suốt những năm 90 
 tất cả nốt trong cùng miền đụng độ (có thể đụng độ với với nhau) 
 ngày nay: sơ đồ Sao chiếm ưu thế 
 bộ chuyển mạch hoạt động tại trung tâm 
 mỗi “nan hoa” chạy một giao thức Ethernet riêng lẻ (nốt không va 
chạm với nhau) 
bộ chuyển mạch 
buýt: cáp đồng trục hình sao 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
43 
Cấu trúc khung Ethernet 
Nic gửi đóng gói gói IP (hoặc là gói tin của giao thức 
tầng khác) vào Khung ethernet 
Phần khởi đầu: 
 7 byte với mẫu 10101010 theo sau bởi 1 byte với 
mẫu 10101011 
 sử dụng để đồng bộ hóa tốc độ đồng hồ của người 
gửi với người nhận. 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
44 
Cấu trúc khung Ethernet (tt) 
 Địa chỉ: 6 bytes 
 nếu NIC nhận được khung với đúng địa chỉ MAC của nó hoặc là địa 
chỉ phát tán rộng (vd gói tin ARP), nó sẽ đẩy dữ liệu trong khung 
lên giao thức tầng mạng 
 ngoài ra, NIC bỏ khung 
 Loại: xác định giao thức tầng cao hơn (hầu hết là IP nhưng 
thỉnh thoảng có những g/t khác, vd, Novell IPX, AppleTalk) 
 CRC: kiểm tra tại người nhận, nếu có lỗi, khung sẽ bị bỏ 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
45 
Ethernet: không tin cậy,không kết nối 
 không kết nối: không có bắt tay giữa các NIC gửi và nhận 
 không tin cậy: NIC nhận không gửi ACK hoặc là NACK cho 
NIC gửi 
 luồng gói tin truyền tới tầng mạng có thể có chỗ gián đoạn (các gói 
tin bị mất) 
 các chỗ gián đoạn có thể được lấp đầy nếu ứ/d dùng TCP 
 ngoài ra, ứ/d sẽ thấy các chỗ gián đoạn này 
 Giao thức MAC của Ethernet: CSMA/CD không-chia-ô 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
46 
Giải thuật CSMA/CD Ethernet 
1. NIC nhận được gói tin từ 
tầng mạng, tạo ra khung 
2. Nếu NIC thấy kênh truyền 
rỗi, bắt đầu truyền khung. 
Nếu NIC thấy kênh bận, 
đợi đến khi kênh rỗi, sau 
đó truyền 
3. Nếu NIC gửi toàn bộ khung 
đi mà không phát hiện ra 
sự truyền tải nào khác, NIC 
hoàn thành việc gửi khung! 
4. Nếu NIC phát hiện sự 
truyền tải khác trong khi 
đang truyền: hủy bỏ và 
gửi tín hiệu nghẽn 
5. Sau khi hủy bỏ việc gửi, 
NIC bước vào thoái lui 
hàm mũ - exponential 
backhôngff: sau lần 
đụng độ thứ m, NIC chọn 
K ngẫu nhiên từ 
{0,1,2,…,2m-1}. NIC chờ 
K·512 t/gian bít, quay lại 
bước 2 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
47 
CSMA/CD Ethernet (tt) 
Tín hiệu tắc nghẽn: đảm bảo rằng 
tất cả các người gửi khác biết về 
sự đụng độ; 48 bits 
T/g bít: .1 microsec cho mạng 
Ethernet 10 Mbps; 
với K=1023, thời gian chờ vào 
khoảng 50 msec 
thoái lui hàm mũ: 
 Mục tiêu: thay đổi thời gian chờ 
truyền lại cho phù hợp với tải 
hiện tại 
 tải nặng: thời gian chờ ngẫu 
nhiên sẽ dài hơn 
 đụng độ đầu tiên: chọn K từ 
{0,1}; độ trễ là K· 512 t/g bít 
 đụng độ lần 2: chọn K từ 
{0,1,2,3}… 
 sau va chạm lần 10, chọn K từ 
{0,1,2,3,4,…,1023} 
Xem/tương tác với vi mã 
Java trên Web AWL: 
rất khuyến khích ! 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
48 
Hiệu suất CSMA/CD 
 Tlan truyền = độ trễ lan truyền tối đa giữa 2 nốt LAN 
 ttruyền tải = thời gian để truyền tải khung lớn nhất 
 Hiệu suất tiến tới 1 khi 
 tlan truyền tiến tới 0 
 ttruyền tải tiến tới vô cùng 
 Hiệu suất tốt hơn ALOHA: và đơn giản, rẻ , không tập 
trung! 
truyentailantruyen/t+
=Hieusuat
5t1
1
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
49 
Chuẩn Ethernet 802.3: Tâng Liên Kết và Vật Lý 
 nhiều chuẩn Ethernet khác nhau 
 giao thức MAC và định dạng khung phổ biến 
 vận tốc khác nhau: 2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10G bps 
 môi trường vật lý khác nhau: cáp quang, cáp TH 
ứng dụng 
truyền tải 
mạng 
liên kết 
vật lý 
giao thức MAC 
và định dạng khung 
100BASE-TX 
100BASE-T4 
100BASE-FX 100BASE-T2 
100BASE-SX 100BASE-BX 
tầng vật lý sợi quang tầng vật lý dây 
đồng (cặp xoắn) 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 1 - Chương 5: Tầng liên kết dữ liệu 
50 
Chuyển mã Manchester 
 sử dụng trong 10BaseT 
 mỗi bit có một sự chuyển đổi 
 cho phép các đồng hồ ở phía nhận và gửi đồng bộ 
hóa với nhau 
 không cần đồng hồ tập trung, tổng quát cho các nốt! 
 Nhưng, đây là vấn đề của tầng-vật lý!