Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Tấn Thành - Bài 5: DataLink Layer (2b)

o đến khi có quyền nói” 15 Giao thức phân chia kênh Phân chia theo thời gian (TDM- Time Division Multiplexing) Chia thời gian thành các khoảng (time frame) Chia các khoảng thành các khe (time slot) Mỗi khe được cấp cho một node 16 Giao thức phân chia kênh Phân chia theo tần số () Phân chia kênh truyền ra các tần số khác nhau Mỗi node được truyền trên một tần số nhất định 17 Giao thức phân chia kênh Phân chia theo mã (CDMA – Code division Multiple Access) Cấp cho mỗi node một code khác nhau Node sử dụng code đó để mã hóa dữ liệu gửi đi Node nhận nhận đúng dữ liệu có code tương ứng với mình 18 Giao thức truy cập ngẫu nhiên Aloha Khi có dữ liệu cần truyền thì lập tức truyền Nếu bị xung đột thì đợi một lúc sau rồi truyền lại. Tốc độ truyền cao nhất 19 ALOHA thuần nhất Aloha không chia slot: đơn giản hơn, không đồng bộ khi frame đến đầu tiên truyền ngay khả năng tranh chấp tăng lên: frame gửi tại thời điểm t0 tranh chấp với các frame khác gửi trong thời điểm [t0-1,t0+1] 20 chia slot ALOHA Những giả thiết tất cả frame có cùng kích thước thời gian truyền được chia thành các slot kích thước như nhau (để truyền 1 frame) các nút bắt đầu truyền các frame chỉ ngay tại lúc bắt đầu slot các nút được đồng bộ hóa nếu 2 nút hoặc nhiều hơn cùng truyền trong slot, tất cả đều phát hiện tranh chấp Hoạt động khi nút lấy frame nó được phép truyền trong slot kế tiếp không tranh chấp, nút có thể gửi frame mới trong slot kế tiếp nếu tranh chấp, nút truyền lại frame trong mỗi slot kế tiếp cho đến khi thành công 21 chia slot ALOHA Ưu điểm nút kích hoạt có thể truyền liên tục với tốc độ tối đa của kênh phân quyền cao: chỉ có các slot trong các nút cần được đồng bộ đơn giản Nhược điểm các tranh chấp lãng phí slot các nút có thể phát hiện tranh chấp với thời gian ít hơn để truyền gói đồng bộ hóa 22 Giao thức truy cập ngẫu nhiên CSMA (Carrier Sense Multiple Access) đa truy cập cảm nhận sóng mang Lắng nghe trước khi truyền: (cảm nhận sóng mang – carrier sense) Lắng nghe trong khi truyền: (cảm nhận xung đột – collision detection) Chuyện gì xẩy ra khi hai node cùng nghe được là “mạng đang rảnh” 23 CSMA/CD CSMA/CD (Collision Detection): trì hoãn như trong CSMA các tranh chấp được phát hiện trong khoảng thời gian ngắn tranh chấp đường truyền được bỏ qua, giảm sự lãng phí kênh phát hiện tranh chấp: dễ dàng trong các mạng LAN hữu tuyến: đo cường độ tín hiệu, so sánh với các tín hiệu đã truyền, đã nhận khó khăn trong các mạng LAN vô tuyến: bên nhận bị tắt trong khi đang truyền 24 CSMA/CD 25 CSMA/CD 26 Giao thức lấy lượt Dùng một thẻ bài (token) để truyền, ai giữ thẻ bài thì có quyền truyền dữ liệu. Khi truyền xong thì trả thẻ lại Chuyện gì xẩy ra khi thẻ bài bị mất, hoặc một node liên tục giữ thẻ 27 Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi Lỗi cụm hoặc lỗi bit Có thể phát hiện nhưng có thể không sửa được 28 Phát hiện lỗi Parity Giá trị của bit parity cho vào sau ký tự 7 bits là 0 nếu có chẳn bit 1 và 1 nếu có lẻ bit 1. Nếu có chẵn số bit lỗi thì không phát hiện ra 29 Phát hiện lỗi Parity hai chiều 30 Phát hiện lỗi Cyclic Redundancy Check (CRC) Với k bit phát, máy phát tạo ra chuỗi n bit kiểm tra FCS (Frame Check Sequence) bằng một hàm F(P) với P là khóa thỏa thuận trước. Gửi k+n bit Máy thu lấy dữ liệu nhận được chia cho F(P), nếu không có dư thì không có lỗi, ngược lại thì có lỗi. 31 Kỹ thuật sửa lỗi Sửa lỗi bằng mã Hamming: nghiên cứu chi tiết về kỹ thuật này trong môn Lý thuyết thông tin 32 Thiết bị lớp 2 NIC (Network interface card) Điều khiển liên kết luận lý Định danh: bằng địa chỉ MAC Điều khiển truy xuất môi trường Báo hiệu: bằng tín bộ thu phát tín hiệu 33 Thiết bị lớp 2 Bridge Chia tải thành các segment Lọc gói dựa trên địa chỉ MAC, không quan tâm đến dữ liệu lớp trên Không tránh được broadcasd Thu hẹp miền đụng độ, tăng miền quảng bá 34 Thiết bị lớp 2 Switch Chuyển mạch các frame dữ liệu Duy trì hoạt động chuyển mạch Nhận vào ở cồng này, chuyển ra ở cổng ra tương ứng 35 Phân chia miền đụng độ Bằng Bridge Tăng băng thông, giãm đụng độ Lãng phí thời gian do dùng cơ chế (store and forward) Bằng Switch Giãm bớt sự thiếu hụt băng thông Có thể hoạt động với 100% hiệu suất 36 Hoạt động Switch Forwarding Xác định cổng kế tiếp sẽ chuyển frame đi Filtering Xác định frame được chuyển đi hay loại bỏ Self-Learning Khả năng tự xây dựng bảng chuyển tiếp Giao thức Spanning tree Xác định một tập các đường đi không có vòng lặp 37 Cơ chế của switch Store-and-Forward Switching Khi nhận switch giữ lại, kiểm tra lổi rồi mới gửi đi Cut-Through Switching Nhận và chuyển đi ngay Fragment-Free Switching Vừa nhận, vừa kiểm tra, vừa gửi đi khi nhận chưa đủ frame 38 HUB Nhắc lại về hoạt động của hub 39 SWITCH 40 SWITCH 41 SWITCH 42 Giao thức ARP ARP là gì? Một gói dữ liệu phải chứa địa chỉ IP và địa chỉ MAC Địa chỉ MAC và IP có vai trò kiểm tra và điều phối lẫn nhau. Giao thức ARP dùng để ánh xạ từ một địa chỉ IP thành một địa chỉ MAC RARP là giao thức ngược lại. Tại mỗi thiết bị luôn duy trì một bảng ARP thực hiện công việc này 43 Giao thức ARP Làm thế nào để có bảng ARP? Máy tính không cần cấu hình ARP table Khi gắn vào mạng, máy tính tự động gởi ARP request, broadcast ra toàn mạng, để yêu cầu cập nhật cho nó, và cho máy khác Địa chỉ MAC quảng bá được sử dụng: 	FF-FF-FF-FF-FF-FF 44 Giao thức ARP Default gateway ? Là địa chỉ ip trên interface của router, giao tiếp với host. Địa chỉ ip trên Default gate phải cùng một mạng với segment của máy host. Máy tính tiến hành so sánh địa chỉ đích trong ARP table, nếu không tìm thấy cổng chuyển nó chuyển đến default gateway 45 Cơ chế làm việc của ARP Trong mạng Ngoại mạng 46 Proxy ARP 47 Token Ring (802.5) Tổng quan IBM phát triển 1970 Đặt tả kết nối IEEE 802.5 Data rates: 4 – 16 Mbps Media: STP, UTP Access method: Token Encoding: Manchester 48 Token Ring (802.5) Token Chiều dài: 3 byte Byte xác định ranh giới (start delimiter) Byte điều khiển (access control) Byte xác định ranh giới cuối (end delimiter) Access Control Byte Priority field: trường ưu tiên Reservation field: trường giữ chổ Token bit: xác định đây là token Monitor bit: xem frame có được chạy trên mạng hay không 49 Token Ring (802.5) Cơ chế làm việc Ghi nhớ cơ chế làm việc này !!!! 50 Token Ring (802.5) Hệ thống ưu tiên Một host nào đó có quyền ưu tiên cao hơn Sử dụng hai trường Priority field và Reservation field Khi dữ liệu đang truyền, nếu host có ưu tiên cao hơn có quyền đăng ký cho lần truyền kế tiếp 51 Token Ring (802.5) Cơ cấu quản lý Một host đóng vai trò quản lý: active monitor Có quyền xóa frame khi frame bị lặp, cấp lại token mới Một frame có tên là Beaconing Phát hiện và sửa lỗi mạng 52 FDDI Cơ chế hoạt động như Token ring Hổ trợ phân phối băng thông theo thời gian Đồng bộ Tiêu thụ một phần băng thông, trong khi bất đồng bộ tiêu thụ phần còn lại Phân phối cho các trạm truyền liên tục (hình ảnh, âm thanh) Định nghĩa một lượt đồ đăng nhập phân tán để phân phối băng thông 53 FDDI Bất đồng bộ Phân phối nhờ vào lược đồ ưu tiên (có 8 mức) Cho phép mở rộng hội thoại tức là dùng tạm thời tất cả băng thông Có cơ chế để khóa các trạm không dùng băng thông bất đồng bộ hoặc có mức ưu tiên quá thấp 54 FDDI Môi trường Sử dụng cáp quang Sợi đơn mode Sợi đa mode Chỉ định các ring đôi trong kết nối vật lý Có chiều ngược nhau Một ring gọi là sơ cấp, một ring gọi là thứ cấp 55 Ethernet và IEEE 802.3 Ethernet phát triển 1960, sau đó IEEE 802.3 mới phát triển Sử dụng CSMA/CD để truy cập môi trường 56 Ethernet và IEEE 802.3 57 Ethernet và IEEE 802.3 Cấu trúc frame 58 Ethernet và IEEE 802.3 Chia sẻ môi trường 59 Tất cả các node chia sẻ chung một môi trường truy cập Để biết frame nào là của mình, các node căn cứ vào địa chỉ MAC đích Ethernet và IEEE 802.3 Ethernet Frame Unicast Multicast Broadcast 60 Ethernet và IEEE 802.3 Giao thức điều khiển truy cập 61 CSMA/CD là giao thức điều khiển truy cập môi trường, nếu có xung đột xẩy ra thì nó tự phát hiện, và frame đó được truyền lại. Mạng không dây (802.11) Adhoc WLAN 62 Hai node giao tiếp với nhau không cần qua AP Các trạm có thể đóng vai trò là server, chuyển tiếp dữ liệu đến các trạm khác. Các trạm có thể làm việc với nhau ngay cả khi chúng không thấy nhau Mạng không dây (802.11) WLAN có cơ sở hạ tầng 63 Hai trạm làm việc với nhau thông qua AP AP đóng vai trò làm chuyển tiếp, và điều phối hoạt động Mạng không dây (802.11) Điều khiển truy cập Giao thức CSMA/CD không còn hiệu quả, do suy giãm tín hiệu Giải pháp tránh xung đột được lựa chọn (collision avoidance) Tầng MAC Xác lập các host thành một nhóm Cấp phát mã truy cập cho mỗi host 64 Mạng không dây (802.11) IEEE 802.11 (Wifi) 65 802.11b phổ sóng radio không có licence, vùng từ 2.4-5 GHz tốc độ lên đến 11 Mbps phổ lan truyền trực tiếp trong lớp physical tất cả các host dùng cùng mã phổ biến rộng rãi, dùng các trạm cơ sở 802.11a vùng từ 5-6 GHz tốc độ lên đến 54 Mbps 802.11g vùng từ 2.4-5 GHz tốc độ lên đến 54 Mbps tất cả đều dùng CSMA/CA cho cơ chế đa truy cập tất cả đều có trạm cơ sở và các phiên bản mạng ad-hoc Mạng không dây (802.11) Một số vấn đề với mạng không dây Không xác định được phạm vi Môi trường truyền có thể bị nhiễu Độ tin cậy của môi trường kém Độ trễ không cố định Gây ra hiện tượng “trạm ẩn” và “trạm lồi” 66 PPP và HDLC Đây là hai giao thức riêng của tầng Datalink Nhiệm vụ là liên kết dữ liệu Ứng dụng PPP trong mạng: điện thoại quay số (xưa), PSDN, X.25 Ứng dụng HDLC trong mạng: ISDN, Leased line, Frame Relay 67 PPP và HDLC Cấu trúc frame theo PPP Flag đầu và cuối đánh dấu khởi đầu hay kết thúc một frame có giá trị là 01111110 68 Chuyện gì xẩy ra khi phần Infor có chứa dãy bit 01111110 Mạng riêng ảo - VPN Cho phép một người dùng ở bên ngoài có thể đăng nhập vào mạng LAN cục bộ, như thể đang ở trong LAN 69 Mạng riêng ảo - VPN VPN tạo thành một đường ống để chứa dữ liệu gửi qua mạng Frame Relay, ATM, Ipsec, BGP.... 70 VLAN – Mạng riêng ảo Tạo nhiều mạng LAN từ switch 71 Tổng kết Giao thức điều khiển truy cập môi trường Địa chỉ MAC, và giao thức ARP để phân giải địa chỉ MAC Tìm hiểu về mạng: Token ring, FDDI, Ethernet, mạng không dây Tìm hiểu về kiến trúc: PPP, VPN 72 Lab 73