1 frame dữ liệu chứa từ data được mã hóa

1. kết dữ liệu 1
2. quát về tầng liên kết dữ liệu 2. Kiểm soát lỗi 3. Điều khiển truy nhập đường truyền 4. Chuyển tiếp dữ liệu 5. Mạng cục bộ (LAN) 6. Mạng diện rộng (WAN) 2
3.
4. dữ liệu trên mô hình TCP/IP 4 Application Transport Network Data-link Physical Logic Link Control sublayer • Kiểm soát luồng • Dồn kênh, phân kênh các giao thức Media Access Control sublayer • Đóng gói dữ liệu • Định địa chỉ vật lý • Phát hiện và sửa lỗi • Điều khiển truy nhập đường truyền 802.3 Ethernet 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.11 WiFi … 802.16 WiMax
5. truyền dữ liệu trên liên kết vật lý giữa 2 nút mạng kế tiếp • Triển khai trên mọi nút mạng • Các thức triển khai và cung cấp dịch vụ phụ thuộc vào đường truyền(WiFi, Wimax, 3G, cáp quang, cáp đồng...) • Truyền thông tin cậy (cơ chế giống TCP nhưng đơn giản hơn) hoặc không • Đơn vị truyền: frame (khung tin) 5 application transport network data link physical 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 network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical Triển khai trên hệ thống mạng
6. các nút mạng •Tầng liên kết dữ liệu được đặt trên cạc mạng (NIC-Network Interface Card) hoặc trên chip tích hợp •Cùng với tầng vật lý •NIC được kết nối với hệ thống bus 6 controll er physical transmission cpu memor y host bus (e.g., PCI) network adapter card application transport network link link physical
7. chính • Đóng gói: • Đơn vị dữ liệu: khung tin (frame) • Bên gửi: thêm phần đầu cho gói tin nhận được từ tầng mạng • Bên nhận: bỏ phần đầu, chuyển lên tầng mạng • Địa chỉ hóa: sử dụng địa chỉ MAC • Điều khiển truy nhập đường truyền: nếu mạng đa truy nhập, cần có giao thức điều khiển đa truy nhập • Kiểm soát luồng: đảm bảo bên nhận không bị quá tải • Kiểm soát lỗi: phát hiện và sửa lỗi bit trong các khung tin • Chế độ truyền: simplex, half-duplex, full-duplex 7
8. (Đơn công): Mỗi thiết bị trên liên kết vật lý chỉ thực hiện 1 chức năng (phát tín hiệu hoặc thu tín hiệu). Ví dụ: Hệ thống truyền hình tương tự, truyền thanh •Half-duplex (Bán song công): Mỗi thiết bị trên liên kết vật lý có 2 chức năng phát và thu, nhưng chỉ thực hiện 1 chức năng tại mỗi thời điểm. Ví dụ: truyền thông bằng bộ đàm •Full-duplex (Song công đầy đủ): Mỗi thiết bị trên liên kết vật lý có thể phát và thu đồng thời. Ví dụ: truyền thông trong hệ thống mạng, hệ thống điện thoại 8
9. chỉ MAC •Địa chỉ MAC: 48 bit, được quản lý bởi IEEE •Mỗi cổng mạng được gán một MAC • Không thể thay đổi 🡺 địa chỉ vật lý •Không phân cấp, có tính di động • Không cần thay đổi địa chỉ MAC khi host chuyển sang mạng khác •Địa chỉ quảng bá trong mạng LAN: FF-FF-FF-FF-FF-FF 9
10. lỗi 10
11. hiện lỗi 11 Data Data H EDC Data’ H EDC’ Tính EDC Phát hiện lỗi bit Kênh truyền có lỗi bit N Y Báo lỗi EDC: Error Detection Code • Mã parity • Mã checksum • Mã vòng CRC (được sử dụng chủ yếu trong các giao thức trên tầng liên kết dữ liệu) Data’
12. Phát hiện lỗi bít đơn • Không phát hiện nếu nhiều hơn 1 bit lỗi • Mã hai chiều: • Phát hiện và sửa lỗi bít đơn • Phát hiện lỗi trên nhiều bit? 12 101011 111100 011101 001010 101011 101100 011101 001010 fedc (Pgửi ) != fedc (Pnhận ) ∀ Pgửi != Pnhận Mã chẵn lẻ (parity) (khái niệm hàm băm!!!)
13. dữ liệu thành các phần có kích thước n bit • Tính tổng các phần. Nếu kết quả tràn quá n bit, cộng các bit tràn vào phần kết quả • Đảo bit kết quả cuối cùng được checksum • Truyền checksum kèm theo dữ liệu • Nhận: • Tách dữ liệu và checksum • Chia dữ liệu thành các phần có kích thước n bit • Tính tổng các phần và checksum. Nếu kết quả tràn quá n bit, cộng các bit tràn vào phần kết quả • Nếu kết quả cuối xuất hiện bit 0 🡺 dữ liệu bị lỗi 13 Mã Checksum
14. 0110 1000 Tính checksum 4 bit: 0011 0110 1000 10001 1 0010 Đảo bit 🡪 mã checksum: 1101 Chuỗi bit truyền: 0011 0110 1000 1101 14 + Bít tràn Mã checksum: Ví dụ
15. 0011 0110 1000 1101 Kiểm tra: 0011 0110 1000 1101 11110 1 1111 🡪 Không có lỗi bit 15 + Bít tràn Mã checksum: Xử lý nhận
16. (Cyclic Redundancy Check) • Phía gửi • Chọn 1 đa thức sinh bậc k • Biểu diễn đa thức dưới dạng chuỗi bit P • Thêm k bit 0 vào frame dữ liệu F được Fk • Chia Fk cho P, lấy phần dư R (có kích thước k bit) • Ghép phần dư vào chuỗi dữ liệu được FR • Phía nhận : lấy FR chia cho P • Nếu chia hết 🡺 truyền đúng • Nếu chia có dư, căn cứ vào số dư (syndrom) để phát hiện và sửa lỗi (nếu được)
17. Ví dụ Frame : 1101011011 Generator : G(x) = x4 + x + 1 🡺 P = 10011 Dividend : Fk = 11010110110000 R = Fk mod P = 1110 Send : 11010110111110 17
18. số dư: mã CRC 18 Mã CRC – Ví dụ
19. Kiểm tra 11010110111110 11010110111110 10011 10011 010011 10011 0000010111 10011 0010011 10011 000000 🡪 Không có lỗi 19
20. Kiểm tra 11010010111110 20 11010010111110 10011 10011 010010 10011 000011011 10011 010001 10011 00010110 10011 00101 🡪 có dư 🡪 có lỗi
21. khi phát hiện lỗi 21 •Các loại lỗi • Mất khung dữ liệu • Khung dữ liệu bị lỗi • Thông báo lỗi bị mất •Làm thế nào để báo cho bên gửi? • Báo nhận: ACK (acknowledgements): • Báo lỗi: NAK (negative acknowledgements), báo cho người gửi về một gói tin bị lỗi •Phản ứng của bên gửi? • Truyền lại nếu là NAK • Nếu không nhận được cả ACK/NAK? Timeout
22. báo nhận, phát lại •ARQ: automatic repeat request. •Có 3 phiên bản chuẩn hóa • Dừng và chờ (Stop and Wait) ARQ • Chỉ phát tiếp khi nhận được ACK của gói đã phát • Hoặc nếu gặp timeout mà chưa nhận được ACK thì phát lại gói vừa phát. • Quay lại N (Go Back N) ARQ • Sẽ xem ở tầng 4 • Loại bỏ chọn lọc (Selective Reject) ARQ • Sẽ xem ở tầng 4 22
23. is corrupted rcv ACK send pkt1 rcv NAK resend pkt1 pkt0 is OK Stop-and-wait ARQ Trường hợp thông thường
24. lại • Xử lý việc lặp gói tin ntn? • Thêm Seq.# 24 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 Stop-and-wait ARQ Trường hợp lỗi ACK/NAK Time
25. is OK rcv ACK0 send pkt1 rcv ACK1 send pkt2 pkt0 is OK pkt2 is corrupted pkt2 ACK1 rcv ACK1 resend pkt2 Time Stop-and-wait ARQ Giải pháp không dùng NAK
26. và ACK có thể bị mất • Nếu không nhận được ACK? • Truyền lại như thế nào? • Cơ chế • Các gói được đánh số và bên gửi tự động truyền lại cho đến khi nhận được ACK của gói. • Chờ hết Timeout mới truyền lại • Timeout nên dài bao lâu? • Ít nhất là 1 RTT (Round Trip Time) • Mỗi gói tin gửi đi cần 1 timer • Nếu gói tin vẫn đến đích, chỉ ACK bị mất? • Phía nhận lọc gói tin dư căn cứ số hiệu gói tin trùng lặp 26 Stop-and-wait ARQ: Khi ACK bị mất
27.
28. (tiếp)
29. luồng 29
30. dữ liệu • Mục tiêu: Đảm bảo trạm gửi không làm quá tải trạm nhận • Trạm đích • Lưu trữ các khung dữ liệu trong bộ nhớ đệm • Thực hiện một số thao tác trước khi chuyển dữ liệu lên tầng trên • Bộ nhớ đệm có thể bị đầy, dẫn tới mất khung dữ liệu • Không đặt vấn đề lỗi truyền tin • Các khung dữ liệu luôn luôn được truyền chính xác • Độ trễ truyền tin không đáng kể • Giải pháp • Cơ chế dừng và chờ • Cơ chế cửa sổ trượt (sẽ xem ở tầng 4) 30
31. và chờ • Nguyên tắc • Nguồn gửi một khung dữ liệu • Đích nhận khung dữ liệu, xử lí, sau đó thông báo sẵn sàng nhận các khung dữ liệu tiếp theo bằng một thông báo báo nhận (acknowledgement) • Nguồn phải chờ đến khi nhận được báo nhận mới truyền tiếp khung dữ liệu tiếp theo 31
32. và chờ 32 frame frame frame Packet Packet transmitter receiver
33.
34. và chờ • Ưu điểm • Đơn giản, đặc biệt thích hợp với các khung dữ liệu lớn • Nhược điểm • Với các khung dữ liệu nhỏ, thời gian sử dụng đường truyền bị lãng phí • Không thể sử dụng các khung dữ liệu lớn một cách phổ biến • Bộ nhớ đệm có hạn • Khung dữ liệu dài khả năng lỗi lớn • Trong môi trường truyền tin chia sẻ, không cho phép trạm nào chiếm dụng lâu đường truyền 34
35. một liên kết có tốc độ R=100Mbps • Cần truyền 1 dữ liệu có kích thước tổng tại tầng liên kết dữ liệu là L=100KB • Giả sử kích thước một khung liên kết dữ liệu là: 1KB • RTT giữa 2 nút của liên kết là 3ms • Hỏi thời gian truyền khi áp dụng phương pháp kiểm soát luồng Stop-and-wait. 35
36. với cơ chế dừng và chờ 36 frame frame frame Packet Packet transmitter receiver T transmit RTT
37. với cơ chế dừng và chờ •T tổng = Số frame * (T_transmit + RTT) •T_transmit (F) = L(Frame)/ R •Số frame = L/L(frame) •Với Số liệu đã cho •Số frame =100 KB/1KB =100 •T_transmit (F) = 1KB/100 Mbps =10^3*8/10^8 =8. 10^-5 (s)=0.08 (ms) 37
38. truy nhập đường truyền 38
39. ADSL, Telephone modem, Leased line… • Điểm-đa điểm (point-to-multipoint): • Mạng LAN có dạng bus, mạng LAN hình sao dùng hub • Mạng không dây • Cần giao thức điều khiển truy nhập để tránh xung đột 39 shared wire (e.g., cabled Ethernet) shared RF (e.g., 802.11 WiFi) shared RF (satellite) humans at a cocktail party (shared air, acoustical) Các dạng liên kết
40. tài nguyên sử dụng kỹ thuật chia kênh: • Chia tài nguyên của đường truyền thành nhiều phần nhỏ (Thời gian - TDMA, Tần số - FDMA, Mã - CDMA) • Chia từng phần nhỏ đó cho các nút mạng • Truy nhập ngẫu nhiên: • Kênh không được chia, cho phép đồng thời truy nhập, chấp nhận là có xung đột • Cần có cơ chế để phát hiện và tránh xung đột • e.g. Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, CSMA/CA… • Lần lượt: • Theo hình thức quay vòng • Token Ring, Token Bus…. 40 Phân loại các giao thức đa truy nhập
41. chia kênh •FDMA: frequency division multiple access •TDMA: time division multiple access •CDMA: code division multiple access 41
42. máy Ví dụ:
43.
44. toán học • Các trạm truyền dữ liệu trên n tần số. Mỗi bit dữ liệu được truyền đồng thời bằng n tín hiệu (gọi là một chips) trên n tần số • Mỗi trạm
m được gán một mã code đôi một trực giao: Cm = (cm1 , cm2 ,…, cmn ) cmi = -1,1 Cm x Ck = Σ (cmi x cki ) = 0 với m ≠ k = n với m = k (đương nhiên) • Khi truyền dãy bit dm (-1 hoặc 1), trạm

m sử dụng mã của mình để điều chế mỗi bit dmi thành n chips và truyền đồng thời trên n tần số: dm = (dm1 , dm2 ,…) 🡺 dm1 .cm1 dm2 .cm1 f1 dmi = -1,1 dm1 .cm2 dm2 .cm2 f2 … … . . . dm1 .cmn dm2 .cmn fn chips dm1 chips dm2 • Trạm nhận (thường là BTS) nhận được tìn hiệu của nhiều trạm phát đồng thời trên n tần số. Ví dụ trên tần số k, tại thời điểm chip

1: Rk = d11 .c1k + d21 .c2k + d31 .c3k + . . . • Do tính chất đôi một trực giao, giá trị Rk x Cm tổng hợp trên toàn bộ n tần số (k=1,2..n) cho phép xác định bit dmi do trạn

m đã phát: Σ (Rk x Cm ) = Σ (d11 .c1k .cmk + d21 .c2k .cmk + d31 .c3k .cmk + . . .) = d11 Σ (c1k .cmk ) + d21 Σ (c2k .cmk ) + d31 Σ (c3k .cmk ) + . . . = dm1 x n = 0 (m ≠ 1) = 0 (m ≠ 2) = n (m = 1) = n (m = 2) 44
45. Code trực giao, truyền trên 8 tần số: • C1 = (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) • C2 = (-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) • C3 = (-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) • C4 = (-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1) • Dữ liệu truyền: • C1: {1,1,. . .} 🡺 {(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1), (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1), …} • C2: {-1,1,. . .} 🡺 {(+1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 +1), (-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1), …} • C3: {1,-1,. . .} 🡺 {(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1), (+1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 +1), …} •
4 không truyền • Dữ liệu nhận tại BTS: • R (không giải mã) = {(-1 +1 -3 +3 +1 -1 -1 +1), (-1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1), …} • R (giải mã) x C1 = {(+1 -1 +3 +3 +1 +1 -1 +1), (+1 +3 -1 -1 +1 +1 +3 +1), …} 8 8 • R (giải mã) x C2 = {(+1 -1 -3 -3 +1 -1 -1 -1), (+1 +3 +1 +1 +1 -1 +3 -1), …} -8 8 • R (giải mã) x C3 = {(+1 +1 +3 +3 +1 -1 +1 -1), (+1 -3 -1 -1 -1 +1 -3 -1), …} +8 -8 • R (giải mã) x C4 = {(+1 +1 +3 -3 -1 +1 -1 -1), (+1 -3 -1 +1 -1 +1 +3 -1), …} 0 0 45
46. Frame-time: thời gian để truyền hết một frame có kích thước lớn nhất (= MTU/R) • Khi một nút mạng cần truyền dữ liệu: • Frame đầu tiên: truyền ngay. Nếu có đụng độ thì truyền lại với xác suất p • Các frame sau: truyền với xác suất là p • Trong 1 frame-time chỉ được truyền 1 frame • Xác suất truyền thành công là ~18.4% 46 Điều khiển truy nhập ngẫu nhiên
47. như Aloha với các yêu cầu: • Frame-time là như nhau với mọi nút • Tất cả các nút phải đồng bộ về thời gian • Các trạm đồng bộ time slot & Frame chỉ được truyền vào đầu slot 🡺 giảm nguy cơ collision • Xác suất truyền thành công: 36.8% 47 Slotted Aloha
48. nhập sử dụng sóng mang • CSMA: • Carrier Sense Multiple Access • Cảm nhận sóng mang để quyết định đường truyền có bận hay không? • Nghe trước khi nói • Đụng độ xảy ra do trễ trên đường truyền • CSMA/CA: CSMA with Collision Avoidance • CSMA/CD: CSMA with Collision Detection • Phát hiện đụng độ : nghe trong khi nói • Giải quyết đụng độ với backoff (thuật toán quay lui) 48 blah blah blah blah CSMA
49. DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS – Chương 5 • Sóng mang có tần số lớn (năng lượng lớn) để truyền được xa (cả môi trường có dây & không dây) • Song mang là giao động tuần hoàn (không mang thông tin) 49 • Tín hiệu/dữ liệu (mang thông tin) cần được truyền đi xa. Thường có tần số rất thấp (năng lượng yếu) 🡺 dùng sóng mang “cõng” tín hiệu/dữ liệu đầu vào • Phương pháp AM, FM (tín hiệu đầu vào analog) • Các phương pháp Coding (dữ liệu đầu vào digital) Nhắc lại khái niệm sóng mang (Carrier)
50. kênh truyền có 4 nút • Tín hiệu điện từ lan truyền từ nút này đến nút kia mất một thời gian nhất định (trễ lan truyền) • Ví dụ: 50 spatial layout of nodes A B C D Đụng độ trong CSMA
51. WIFI 802.11 •Nếu 2 hay nhiều trạm cùng phát hiện đường truyền bận và cùng chờ thì có khả năng chúng sẽ cùng truyền lại một lúc. • 🡺 xung đột, •Giải pháp CSMA/CA. • Mỗi trạm chờ một khoảng thời gian được tính ngẫu nhiên 🡺 giảm xác xuất đụng độ. 51 CSMA/CA (Collision Avoidance)
52. mạng Ethernet • CSMA có phát hiện xung đột: Listen while talk. • Nếu đường truyền rỗi, truyền • Nếu bận, chờ rồi truyền với xác suất p • Nghe đường truyền trong khi truyền, nếu có xung đột chỉ phát 1 tín hiệu báo xung đột ngắn và dừng ngay • Không tiếp tục truyền như CSMA • Thử truyền lại sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên. 52 CSMA/CD (Collision detection)
53. truyền dữ liệu 2: Đường truyền bận ? 3: Tổ chức data thành Frame 4: Truyền Frame 5: Có đụng độ ? 6: Tiếp tục truyền 7: Hết dữ liệu cần truyền ? 8: Kết thúc 9: Truyền tín hiệu JAM 10: Inc(attemps) 11: attemps > Max Attemps 12: Error !!! 13: Tính toán khoảng thời gian backoff = t 14: Delay(t) 53 8 Thuật toán CSMA
54. nghe trước khi muốn truyền • Bận: Chờ, tiếp tục nghe • Rỗi: Bắt đầu truyền, vừa truyền vừa “nghe ngóng” xem có xung đột hay không • Nghe trong thời gian bao lâu? • Nếu phát hiện thấy xung đột: Hủy bỏ quá trình truyền và quay lại trạng thái chờ, nghe • Một số biến thể của CSMA • CSMA kiên nhẫn (persistance) • CSMA không kiên nhẫn • CSMA với xác suất p nào đó 54 CSMA/CD: Tóm tắt
55. kênh & truy nhập ngẫu nhiên • Chia kênh • Hiệu quả, công bằng cho đường truyền với lưu lượng lớn • Lãng phí nếu chúng ta cấp kênh con cho một nút chỉ cần lưu lượng nhỏ • Truy nhập ngẫu nhiên • Khi tải nhỏ: Hiệu quả vì mỗi nút có thể sử dụng toàn bộ kênh truyền • Tải lớn: Xung đột tăng lên • Phương pháp quay vòng: Có thể dung hòa ưu điểm của hai phương pháp trên 55
56. trạng thái: rỗi hay bận • Nút mạng nhận được thẻ bài rỗi, không mang dữ liệu : được phép truyền dữ liệu • Thiết lập trạng thái thẻ bài về trạng thái bận • Tổ chức dữ liệu để truyền, thẻ bài trở thành tiêu đề của frame • Sau khi truyền xong dữ liệu: thiết lập trạng thái thẻ bài là rỗi • Nút đích: sao chép dữ liệu trên frame và trả lại frame cho nút nguồn • Token Ring: vòng luân chuyển thẻ bài là vòng vật lý • Token Bus: vòng luân chuyển thẻ bài là vòng logic • Hạn chế
57. D Token bus
58. bài” luân chuyển lần lượt qua từng nút mạng ● Nút nào giữ thẻ bài sẽ được gửi dữ liệu ● Gửi xong phải chuyển thẻ bài đi ● Một số vấn đề ● Tốn thời gian chuyền thẻ ● Trễ ● Mất thẻ bài…. T data (nothing to send) T Token Ring – Mạng vòng dùng thẻ bài
59. ngẫu nhiên •Quay vòng •Phân tích ưu, nhược điểm 59 Tổng kết các phương pháp kiểm soát đa truy nhập
60. dữ liệu 60
61. chỉ MAC • Địa chỉ MAC của host • Cổng kết nối với host • TTL: thời gian giữ lại thông tin trong bảng • Cơ chế tự học • Chuyển mạch • Quảng bá: địa chỉ MAC là FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC Addr. Interface TTL A S1 B S1 C S2 61 Chuyển tiếp dữ liệu tầng 2
62. tự học • Cập nhật địa chỉ MAC nguồn và cổng nhận gói tin vào bảng MAC Table nếu: • Địa chỉ nguồn chưa có trong bảng MAC Table, hoặc • Địa chỉ nguồn đã có nhưng nhận được gói tin trên cổng khác 62 A A ’ B B’ C C’ 1 2 3 4 5 6 A A’ Source: A Dest: A’ MAC addr interface TTL A 1 60 MAC Table (ban đầu rỗng)
63. 1 frame 1. Tìm đ/c cổng vào (tự học) 2. Tìm địa chỉ cổng ra dùng bảng chuyển tiếp 3. if tìm thấy cổng ra then { if cổng ra == cổng vào then hủy bỏ frame else chuyển tiếp frame đến cổng ra } else quảng bá frame đến tất cả các cổng 63 Switch: Cơ chế chuyển tiếp
64. ra: 64 🡺 Quảng bá Đã biết địa chỉ A: 🡺 Chuyển trực tiếp A A ’ B B’ C C’ 1 2 3 4 5 6 A A’ Source: A Dest: A’ MAC addr interface TTL MAC Table (ban đầu rỗng) A 1 60 A A’ A A’ A A’ A A’ A A’ A’ A A’ 4 60 Ví dụ
65. có thể được nối với nhau 65 ● Cũng dùng cơ chế tự học: ● A 🡺 I, S1 học A, quảng bá: B, C, S4 ● S4: học A từ S1, quảng bá: S2, S3 ● S3: học A từ S4, quảng bá: G, H, I A B S1 C D E F S2 S4 S3 H I G Nối chồng các switch với nhau
66. bộ (LAN) 66
67. lặp), Hub (bộ chia) • Đảm nhiệm chức năng tầng 1 • Tăng cường tín hiệu 🡺 mở rộng phạm vi kết nối (broadcast zone) • <=4 repeater / 1 đoạn mạng (đường truyền kết nối 2 nút mạng) • Bridge (Cầu), Switch (Bộ chuyển mạch) • Đảm nhiệm chức năng tầng 1 và 2 • Cho phép kết nối các loại đường truyền vật lý khác nhau • Chia nhỏ miền đụng độ • Chuyển mạch cho khung tin dựa trên địa chỉ MAC • Router (Bộ định tuyến) 67 Các thiết bị kết nối trong mạng LAN
68. gói tin: lưu và chuyển tiếp (store-and-forward) • Router: thiết bị tầng mạng • Switch: thiêt bị tầng liên kết dữ liệu • Chuyển tiếp gói tin: • Router: sử dụng thuật toán định tuyến tính toán bảng chuyển tiếp (Forwarding Table), chuyển tiếp theo địa chỉ IP đích • Switch: sử dụng cơ chế tự học tính toán bảng MAC Table, chuyển tiếp theo địa chỉ MAC đích 68 application transport network link physical network link physical link physical switch datagram application transport network link physical frame frame frame datagram Router vs Switch
69. LAN 69 Ví dụ: Gửi dữ liệu từ A tới B qua router R • A soạn một gói tin IP với địa chỉ nguồn là A, địa chỉ đích là B • Gói tin chuyển xuống tầng liên kết dữ liệu: đóng gói thành khung tin tầng 2 với địa chỉ MAC nguồn là A, địa chỉ MAC đích là R 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 74-29-9C-E8-FF-55 A 222.222.222.222 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F B IP Eth Phy IP src: 111.111.111.111 IP dest: 222.222.222.222 MAC src: 74-29-9C-E8-FF-55 MAC dest: E6-E9-00-17-BB-4B Switch Switch
70. được chuyển từ A tới R IP Eth Phy ❖ Tại R: khung tin được bóc bỏ header, chuyển lên cho tầng mạng dưới dạng một gói tin IP MAC src: 74-29-9C-E8-FF-55 MAC dest: E6-E9-00-17-BB-4B IP src: 111.111.111.111 IP dest: 222.222.222.222 IP src: 111.111.111.111 IP dest: 222.222.222.222 Chuyển tiếp dữ liệu tới LAN khác
71. dest: 222.222.222.222 ❖ R chuyển tiếp gói tin với địa chỉ IP nguồn là A, IP đích là B ❖ Gói tin chuyển xuống tầng liên kết dữ liệu: đóng gói thành khung tin tầng 2 với địa chỉ MAC nguồn là R, địa chỉ MAC đích là B MAC src: 1A-23-F9-CD-06-9B MAC dest: 49-BD-D2-C7-56-2A IP Eth Phy IP Eth Phy Chuyển tiếp gói tin trong LAN đích
72. bus (mạng trục) 72 • Tất cả các nút mạng sử dụng chung đường truyền – trục (backbone) • Mỗi nút mạng kết nối vào trục bằng đầu nối chữ T (T-connector) • Terminator hai đầu • Phương thức truyền: điểm – đa điểm (point-to-multipoint) • Dữ liệu truyền theo 2 hướng • Nút nhận: kiểm tra địa chỉ đích của dữ liệu • Ưu điểm • Nhược điểm
73. mạng đóng vai trò thiết bị trung tâm • Hub • Switch • Router • Các nút mạng khác kết nối trực tiếp với thiết bị trung tâm • Phương thức truyền • Điểm – điểm: switch, router • Điểm – đa điểm: hub • Ưu điểm • Nhược điểm 73 Hình trạng LAN: star (hình sao)
74. mạng chung đường truyền khép kín • Phương thức truyền: điểm – điểm (point-to-point) hoặc điểm-đa điểm • Dự phòng: FDDI vòng kép, thường sử dụng cho khu vực mạng xương sống • Ưu điểm • Nhược điểm 74 điểm – đa điểm điểm – điểm repeater Hình trạng LAN: ring (hình vòng)
75. IEEE 802.x • IEEE 802.1 Network Management • IEEE 802.2 Logical link control • IEEE 802.3 Ethernet (CSMA/CD) • IEEE 802.4 Token bus • IEEE 802.5 Token Ring • IEEE 802.6 Metropolitan Area Networks • IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable • IEEE 802.8 Fiber Optic TAG • IEEE 802.9 Integrated Services LAN • IEEE 802.10 Interoperable LAN Security • IEEE 802.11 Wireless LAN 75 • IEEE 802.12 demand priority • IEEE 802.14 Cable modems • IEEE 802.15 Wireless PAN • IEEE 802.15.1 (Bluetooth) • IEEE 802.15.4 (ZigBee) • IEEE 802.16 WiMAX • V.v…
76. trò: • kết nối các giao thức tầng Network: IPX, DCE, IP, v.v.. • với các loại tầng vật lý khác nhau: có dây, không dây, quang • Chức năng: • phân kênh/dồn kênh (multiplexing) • kiểm soát luồng (flow control) theo 3 chế độ làm việc: • Unacknowledged connectionless • Acknowledged connectionless • Connection mode • Cấu trúc gói tin: • DSAP & SSAP: Destination/Source SAP, phục vụ phân kênh/dồn kênh với tầng trên (cho biết thực thể nào trên tầng Network đang thực hiện truyền/nhận gói tin LLC) • Control: định nghĩa phân loại PDU để truyền tin & kiểm soát: • U-frame: gửi/nhận trong chế độ connectionless (U: Unnumbered) • I-frame: frame có thông báo (I: Information), sử dụng trong chế độ acknowledged • S-frame: dùng để kiểm soát (S: Supervisor) 76
77. & cơ chế phân kênh/dồn kênh Tiến trình SAP Nhận data từ tiến trình tầng trên, đóng gói PDU với SAP bên gửi (S.SAP) và SAP bên nhận (D.SAP) rồi chuyển PDU lên “đường truyền” Gửi: Dồn kênh Tầng trên Tầng dưới P2 P1 Tầng trên Tầng dưới P4 Tầng dưới Tầng trên P3 77 Nhận PDU từ “đường truyền”, đọc thông tin trường D.SAP để xác định tiến trình tâng trên & gửi data lên Nhận: Phân kênh
78. & wait, sliding window 78 Sliding window
79. dụng LLC •Chức năng kiểm soát lỗi & luồng (với I-frame & S-frame) được một số giao thức tầng trên sử dụng (NetBIOS). •U-frame đóng gói PDU kiểu không có chỉ số (unnumbered) và như vậy không hỗ trợ kiểm soát lỗi cũng như kiểm soát luồng. •Hầu hết các chồng giao thức bên trên LLC (TCP/IP) đã hỗ trợ kiểm soát lỗi & luồng 🡺 sử dụng LLC chỉ với riêng chức năng phân kênh/dồn kênh ở chế độ “Unacknowledged connectionless” với U-frame. 79
80. năng: • Kiểm soát truy nhập đường truyền (Data-link) • Mã hóa tín hiệu đường truyền có dây (Physical) • Cài đặt CSMA/CD • Hỗ trợ đường truyền: • Cáp đồng trục • 10BASE-TX: cáp xoắn đôi tốc độ 10Mbps • 100BASE-TX (fast ethernet): cáp xoắn đôi tốc độ 100Mbps • Giga Ethernet FX: cáp quang tốc độ Gbps
81. byte): 101010… đánh dấu bắt đầu một Ethernet frame • SFD (1 byte): Start frame delimiter = 10101011. Ngăn cách Preamble với frame • MAC Address (6 byte): địa chỉ vật lý các trạm nguồn & đích • EtherType (2 byte): xác định giao thức tầng trên (IP, Novell IPX, AppleTalk, …) • FCS (4 byte): Frame check sequence. Mã kiểm soát lỗi theo cơ chế CRC. Phối hợp với LLC (i-frame & s-frame) để xử lý báo lỗi & truyền lại. Trường hợp sử dụng LLC với u-frame, FCS chỉ để kiểm tra lỗi nhận frame và hủy frame bên nhận (không thông báo, không phát lại) 81 Cấu trúc gói tin Ethernet
82. Kiểm soát truy nhập đường truyền (Data-link): • PCF: dựa vào một thiết bị trung tâm (Access Point – AP) để điều phối truy nhập đường truyền của tất cả các trạm • DCF: điều phối truy nhập phân tán • Mã hóa tín hiệu đường truyền không dây (Physical): • Tia hồng ngoại: 902-928MHz • Dải tần 2.4GHz • Dải tần 5GHz • Cài đặt CSMA/CA
83. khai WLAN 83 ad-hoc network AP AP AP wired network AP: Access Point
84. thống • Station (STA): Trạm làm việc, với kết nối không dây đến Access Point • Access Point: Điểm điều phối các STA, đồng thời liên kết với hệ thống điều phối phân tán (Distributed System) • Basic Service Set (BSS): nhóm các trạm làm việc chung trên một dải tần (với một AP hoặc nhiều AP) • Bridge: cầu kết nối với hệ thống có dây (Ethernet, Bus, v.v..) • Distribution System: • Liên kết nhiều BSS để tạo nên một ESS (Extended Service Set) • Không được chuẩn hóa trong IEEE802.11, hoạt động tùy theo nhà sản xuất 84 Distribution System Bridge 802.x LAN Acces s Point 802.11 LAN BSS2 802.11 LAN BSS1 Acces s Point STA1 STA2 STA3 ESS
85. trên 802.11 • STA muốn truyền dữ liệu, nghe kênh truyền xem có bận không? • Nếu kênh truyền trống với một khoảng thời gian lớn hơn hoặc bằng Distributed Inter-Frame Space (DIFS), STA bắt đầu truyền • Nếu kênh truyền bận, STA phải đợi để tìm được một DIFS trống, sau đó đợi thêm một khoảng ngẫu nhiên số slot time (gọi là khoảng back-off time) để chống đụng độ nếu có STA khác cũng đang muốn truyền (collision avoidanc) • Nếu có STA khác chiếm dụng đường truyền trong khoảng back-off time, trạm STA hiện tại hủy cơ chế back-off timer và đợi DIFS trống khác để truyền 85 t Kênh truyền bận DIFS DIFS Frame tiếp theo Cửa sổ tranh chấp (contention window): đợi ngẫu nhiên một số slot (CA!!!) slot time (20µs) Truy nhập kênh truyền nếu kênh trống ≥ DIFS
86. trên 802.11 86 t busy b oe station1 station2 station3 station4 station5 Có yêu cầu truyền gói tin DIFS b oe b oe b oe busy backoff time hợp lý (elapsed) b or backoff time còn dư (residual) busy Chiếm dụng đường truyền b or bor DIFS b oe b oe b oe b o r DIFS busy busy DIFS b o e busy b o e b o e bor bor
87. Khả năng di động • Triển khai dễ dàng • Khả năng mở rộng • Nhược điểm: • Bảo mật • Phạm vi • Độ tin cậy • Tốc độ • Đọc thêm: • Roaming: STA thay đổi AP bên trong một BSS hoặc giữa các BSS (trong một ESS) • Wired Equivalent Privacy (WEP): Hỗ trợ bảo mật tương đương mạng có dây. 87 Tổng kết Wireless LAN
88. thực tế • Chia sẻ tài nguyên (file, máy in, v.v..) giữa các trạm trong LAN (broadcast zone) • Vấn đề trạm “xa nhau” • Bảo mật thông tin nội bộ giữa các phòng ban • Giải pháp mạng LAN ảo • Nhóm các trạm vào các broadcast zone (LAN ảo) • Broadcast zone không bị ràng buộc về mặt địa lý của các trạm • Broadcast zone độc lập với các ứng dụng mạng 88 VLAN1 VLAN2 VLAN3 Mạng LAN ảo – VLAN (Virtual LAN)
89. một switch hoặc liên kết các switch để thiết lập broadcast zone (tương ứng VLAN) • Một switch có thể chứa một hoặc nhiều VLAN Vai trò của Switch
90. theo cổng trên switch – VLAN tĩnh (Static VLAN): tất cả các thiết bị gắn với cổng đó phải cùng VLAN • MAC-based: chia theo địa chỉ MAC của thiết bị - VLAN động (Dynamic VLAN): linh hoạt • Protocol-based: chia theo giao thức. Định nghĩa filter trên các switch, dựa trên các trường của gói tin (hay sử dụng Type, LLC, SNAP) để xác định nó thuộc VLAN nào. 90 Các phương pháp chia VLAN
91. Phương pháp thiết lập VLAN theo cổng switch, địa chỉ MAC hoặc ánh xạ từ giao thức là dựa trên cơ chế hoạt động đặc thù của từng switch. • Để các switch (của các hãng sản xuất khác nhau) có thể cùng phối hợp hoạt động VLAN, IEEE chuẩn hóa 802.1Q • 802.1Q bổ sung một số trường dữ liệu vào gói tin Ethernet để switch xác định VLAN cho gói tin này: • Tag Protocol ID (TPID) • User Priority • Canonical Format Indicator (CFI) • VLAN Identifier (VID) 91
92. hỗ trợ VLAN • Access link: • Thuộc về một VLAN đơn lẻ, thường nối trực tiếp từ 1 cổng đến 1 máy trạm. • Switch gỡ bỏ các thông tin VLAN trong frame trước khi chuyển tiếp đến cổng chứa access link. • Các thiết bị nối với access link không thể truyền thông trực tiếp với thiết bị khác VLAN • Trunk link: • Dùng chung cho nhiều VLAN khác nhau, thường nối giữa switch với nhau hoặc giữa switch với router. • Trunk link cho phép 1 cổng thuộc về nhiều VLAN tại cùng một thời điểm để kết nối đến server hoặc với các swtich khác 92
93. VLAN •Giống như kết nối các LAN •Sử dụng router 93 Router kết nối các VLAN
94. nhập sử dụng cáp quang
95. Mạng truy nhập thu thập dữ liệu từ phía người dùng và cung cấp cho mạng lõi • Các dịch vụ phổ biến từ phía người dùng – Điện thoại – Mạng tryền hình cáp – Truyền dữ liệu. Ví dụ trên nền đường truyền điện thoại (xDSL) hoặc cáp quang (FTTH).
96. mạng truy nhập Kiến trúc bao gồm một hub phía nhà cung cấp dịch vụ, các Remote Node đóng vai trò là nút phân phối ở ngoài trời, các NIU (Network Interface Unit) là các nút mạng phía người dùng Ref: R. Ramaswami , K. Sivarajan, G. Sasaki, “Optical Networks: A Practical Perspective”, 3rd Edition
97. truy nhập • Hub – Nằm phía nhà cung cấp • NIU: Network Interface Unit – Nằm phía người sử dụng – Nối với 1 người dùng hoặc 1 doanh nghiệp • Remote Node – Trong mạng broadcast, RN phân phối dữ liệu từ Hub đến mọi NIU – Trong mạng switched, RN nhận dữ liệu từ Hub và phân phối các luồng khác nhau đến các NIU
98. quang: FTTx • Dữ liệu được truyền trên cáp quang trong mạng phân phối (distribution network) cho đến ONU (Optical Network Unit) – Mong muốn: Cáp quang đến gần thuê bao nhất • FTTCab (Fiber To The Cabinet): Cáp quang kết thúc ở một cabinet, dưới 1km cuối đến thuê bao dùng mạng phân phối cáp đồng. • FTTC (Fiber To The Curb) / FTTB(Fiber To The Building); ONU phục vụ một số thuê bao (8 to 64); từ ONU đến NIU dùng cáp đồng (dưới 100m) • FTTH (Fiber To The Home); ONUs thực hiện chức năng của NIUs; • ONU: có thể là modem quang.
99. quang: FTTx Ref: R.Ramaswami , K. Sivarajan, G. Sasaki, “Optical Networks: A Practical Perspective”, 3rd Edition
100. FTTx
101. Note (Distribution nodes) chia dữ liệu về các đích. AON: Active Optical Network - là mạng sử dụng công nghệ chủ động (Remote Node tiêu thụ điện) -Remote node phân tích và định tuyến riêng các gói tin theo địa chỉ đích -Khoảng chạy cáp có thể daì đến 100km PON: Passive Optical Network - Là mạng sử dụng công nghệ thụ động. (Remote Node không tiêu thụ điện) -Remote node (Splitter) không phân tích mà chỉ lặp tín hiệu trên tất cả các cổng ra -Upstream: MUX từ các nguồn khác nhau bằng TDM (TDM PON) hoặc WDM (WDM PON) -Khoảng chạy cáp giới hạn 20km
102. PON vận chuyển dữ liệu là các frame Ethernet • Chiều xuống (down stream) • Quảng bá dữ liệu chung
103. (Upstream): dồn kênh theo thời gian (TDM) trực tiếp các gói Ethernet của người dùng từ các nguồn khác nhau vào kết nối chung OLT-RN • EPON thuộc loại TDM PON
104. PON •GPON có thể dùng để tải nhiều dữ liệu khác nhau: Ethernet, ATM, voice … •Dữ liệu từ OLT đến người dùng chia sẻ kênh chung giữa OLT và RN • Downstream broadcast • Upstream TDM • Các gói được đóng trong khung dữ liệu GPON có trường định danh người nhận (chiều downstream), người gửi (chiều upstream) 104
105. Được phát triẻn bởi các công ty, chưa chuẩn hóa • Mỗi ONT sử dụng một bước sóng để truyền dữ liệu • Remote note là AWG thiết bị có khả năng tách ghép các bước sóng, thực hiện MUX/DEMUX theo bước sóng chiều xuống và lên. • Thuộc loại Wavelength routing PON

1 frame dữ liệu chứa từ data được mã hóa

m được gán một mã code đôi một trực giao: Cm = (cm1 , cm2 ,…, cmn ) cmi = -1,1 Cm x Ck = Σ (cmi x cki ) = 0 với m ≠ k = n với m = k (đương nhiên) • Khi truyền dãy bit dm (-1 hoặc 1), trạm

1: Rk = d11 .c1k + d21 .c2k + d31 .c3k + . . . • Do tính chất đôi một trực giao, giá trị Rk x Cm tổng hợp trên toàn bộ n tần số (k=1,2..n) cho phép xác định bit dmi do trạn

m đã phát: Σ (Rk x Cm ) = Σ (d11 .c1k .cmk + d21 .c2k .cmk + d31 .c3k .cmk + . . .) = d11 Σ (c1k .cmk ) + d21 Σ (c2k .cmk ) + d31 Σ (c3k .cmk ) + . . . = dm1 x n = 0 (m ≠ 1) = 0 (m ≠ 2) = n (m = 1) = n (m = 2) 44

Bài Viết Liên Quan

Quảng Cáo

Có thể bạn quan tâm

Toplist được quan tâm

Quảng cáo

Xem Nhiều

Quảng cáo

Chúng tôi

Điều khoản

Trợ giúp

Mạng xã hội