Bài giảng mạng máy tính lớp liên kết dữ liệu

Các hoạt ñộng trong lớp 2 3/3 Nếu là mạng ña truy nhập, cần có cơ chế ñiều khiển việc truy nhập ñường truyền Phát hiện và sửa lỗi Các phương pháp như parity bit,... Phân loại các cơ c

NỘI DUNG

broadcast domain

TỔNG QUAN VỀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU

Các hoạt ñộng trong lớp 2 (1/3)

Các hoạt ñộng trong lớp 2 (2/3)

Bên máy truyền: encapsulation

Bên máy nhận: decapsulation

xác ñịnh ñịa chỉ nguồn và ñịa chỉ ñích

Các hoạt ñộng trong lớp 2

(3/3)

Nếu là mạng ña truy nhập, cần có cơ chế ñiều khiển việc truy nhập ñường truyền

Phát hiện và sửa lỗi

Các phương pháp như parity bit,

ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP ĐƯỜNG TRUYỀN

Các dạng liên kết

Point-to-point: ADSL, Leased line

Broadcast: LAN truyền thống dạng bus hay

sao, WLAN, HFC(hybrid fiber coaxial)

Các môi trường quảng bá cần ñiều khiển truy

nhập ñể tránh xung ñột

Phân loại các cơ chế ñiều khiển ña truy nhập

Cho phép truy nhập một cách ngẫu nhiên, chấp nhận có thể xảy

ra xung ñột, có cơ chế phát hiện và tránh xung ñột

Ví dụ Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, CSMA/CA

Lấy lượt:

Các phương pháp phân kênh

Collision Detection: ña truy nhập cảm nhận sóng mang với phát hiện xung ñột

Một người muốn nói, khi nào nói?

Trong khi nói cũng có thể nghe ñược người

Nếu kênh trống thì truy nhập ñể truyền

Nếu kênh bận thì chờ

Xung ñột trong CSMA

Giả sử kênh truyền có 4

nút

Tín hiệu ñiện từ lan

truyền từ nút này sang

nút kác mất một khoảng

thời gian nhất ñịnh

Giải quyết xung ñột

bằng thuật toán vãn hồi

Phát hiện xung ñột

Khi quát hiện xung ñột

node dừng truyền frame,

truyền mẫu 32bit jam

Sau Tp B phát hiện xung

Giải thuật backoff

Lãng phí nếu cấp kênh cho nút có lưu lượng nhỏ

Truy nhập ngẫu nhiên

Hiệu quả khi tải nhỏ

Khi tải lớn xung ñột sẽ gia tăng

Phương pháp lấy lượt sẽ dung hòa cả hai

phương pháp trên

Token Ring-Mạng vòng dùng thẻ ñiều khiển

Thẻ luân chuyển qua từng nút

Nút nào giữ thẻ sẽ ñược phép

Mạng cục bộ LAN

Ca c tuy chon cua Ethernet hay

100-Mbps Ethernet (1)

100-Mbps Ethernet ñược xem như Fast Ethernet va 100Base-T Ethernet, co 4 dang triên khai vât ly:

100BASE-TX Two pairs of Category 5 (or better) UTP cabling (phô dung, dug câu hinh dây giông 10Base-T)

100BASE-T2 Two pairs of Category 3 (or better) UTP

cabling (dung PAM-5 signaling)

100BASE-T4 Four pairs of Category 3 (or better) UTP cabling (1 ñôi phat hiên collision, 8B/6T signaling)

100BASE-FX Two multimode optical fibers

Anh hưởng RTT >ñường kinh tôi ña cua 100Mbps

Gigabit Ethernet (1/2)

building va campus backbone

100Mbps

nôi giữa cac switch va router.

Gigabit Ethernet (2/2)

ña mode va backbone

campus backbone

thông ñê nôi cac thiêt bi cach nhau ≤ 25m

10-Gbps Ethernet

backbone cho ISP va Enterprise

network Dung trong server farm,

SAN va digital video studio

quang

Mạng hình sao

Trước ñây mạng bus là phổ biến, các nút mạng cùng chia sẻ một ñường trục

Mạng hình sao chiếm ưu thế

Dùng thiết bị trung tâm hub hay switch có nhiều cổng

Switch tạo liên kết ñộc lập cho 2 nút mạng bất kỳ, do ñó không có xung ñột

Định dạng Ethernet Frame

Preamble: ñánh dấu ñầu frame (8byte 101010 11)

Dest Address (6byte): ñịa chỉ vật lý của nút ñích

Source Address: ñịa chỉ vật lý của nút nguồn, 6 byte

Type (2 byte) chỉ giao thức lớp trên

Data chứa gói tin lớp trên, qui ñịnh MTU

CRC: mã kiểm soát lỗi

minimum frame size = 64 byte,

Tại sao?

Địa chỉ MAC

Địa chỉ MAC còn gọi là ñịa chỉ vật lý, thuộc lớp 2

Lược ñồ ñịa chỉ phẳng, 48 bit, gồm 24 bit ñầu là OUI ( Organizational Unique Identifier )

Internet Multicast Address

Địa chỉ multicast cũng gồm OUI và một số riêng, nhưng trong trường hợp IPv4 thì OUI luôn là0x01005E (OUI gán cho IETF) và số riêng là danh ñịnh của nhóm ñược suy ra từ ñịa chỉ multicast lớp 3

Các ñịa chỉ multicast lớp 3 ñược ánh xạ sang các ñịa chỉ lớp 2 khi các ñịa chỉ IP multicast ñược dùng

ARP và RARP

Vai trò của ARP ?

Vị trí của ARP và RARP trong mô hình TCP/IP

Network Access

layer

Hoa t ñông cua ARP

ARP packet

Hardware Type - Ethernet

is type 1

Protocol IPv4=x0800

Type-Hardware Length:length of Ethernet

Address (6)

Protocol Length:length of IPv4 address (4)

Đong goi ARP packet

ARP packet ñược ñong goi trong môt Ethernet frame.

Type field cho Ethernet la x0806

Bôn trường hợp dung ARP

Vi du

Proxy ARP

RARP tim logical address cua môt may ña biêt

physical address

Điêu nay thường găp khi cac may tram yêu client workstation) boot may từ ROM nhưng không ghi ñia chi IP vao ROM, khi boot may cân ñia chi IP

(thin-
RARP requests la broadcast, cac RARP reply la

unicast

May tram cung cân subnet mask, router address, DNS address, se cân nhiêu RARP

RARP

RARP packet

Đong goi RARP packet

Các thiết bị kết nối mạng LAN

Hub, bridge và switch

Một thiết bị mạng LAN với nhiều cổng

Hub: Chuyển tiếp tín hiệu ở lớp vật lý (chỉ xử

lý lớp 1)

Nhận tín hiệu từ một cổng (khuyếch ñại) vàchuyển tiếp ñến các cổng còn lai

Không có các dịch vụ của lớp liên kết dữ liệu

Bridge và switch là thiết bị làm việc ñến lớp 2

Thông minh hơn hub

Giao thức Ethernet ñược sử

dụng trên mỗi link, không sợ

xung ñột với các link khác

Mỗi link là một vùng xung ñột

6

So sánh Switch và Router

Lưu và chuyển tiếp

routers: tầng mạng

switches: tầng liên kết dữ liệu

Router quản lý bảng chọn ñường, giải thuật chọnñường, chuyển tiếp gói tin

switches quản lý bảng chuyển tiếp, tự học, lọc frame

Khái niệm bandwidth domain

và broadcast domain

Phạm vi mạng mà các máy

trạm trong ñó tranh chấp

ñường truyền cần phải

ñiều khiển truy cập, vì vậy

ñôi khi còn gọi là collision

Phân chia các domain

Switch hoạt ñộng ở lớp 2 phân chia một

bandwidth domain thành các bandwidth domain

tách biệt, nhưng không chia broadcast domain

Router và swicth lớp 3 thực hiện phân chia

broadcast domain thành các broadcast domain

tách biệt

A A’

Source: A Dest: A’

MAC addr interface TTL

Switch: Cơ chế chuyển tiếp

Khi nhận ñược 1 frame

Ví dụ

MAC addr interface TTL

B ả ng chuy ể n ti ế p (Ban ñ ầ u r ỗ ng)

6

A A’

Source: A Dest: A’

Trở ngại của cơ chế tự học khi có vòng trong topo mạng

Điều gì xảy ra khi A truyền frame cho B?

giả sử ban ñầu các bảng ñều trống

B1

port 1 port 2

B2 port 1 port 2 port 1 port 2

B3

Trở ngại của cơ chế tự học khi có vòng trong topo mạng

B1 truyền frame của A ra port 2 và port 3 B1 học A trên port 1 B3

truyền frame này ra port 2 B2 truyền frame này ra port 1 và

3 Frame ñược nhân bản lên và các switch nhận ñược một số bản.

port 1 port 2

B3

Giải pháp

Cần tạo một topo không có vòng gọi là active

topology

Quyết ñịnh port bị khóa và port nào mở

Tiến hành tự ñộng (plug and play)

Cập nhật khi có sự thay ñổi

Thực hiện bằng giao thức STP (spanning tree

protocol), có các phiên bản:

 Traditional Spanning Tree (802.1d)

 Rapid Spanning Tree hay RSTP (802.1w)

 Multiple Spanning Tree hay MSTP (802.1s)

Giao thức STP (1/2)

Tạo một topo hình cây

Có nhiều cách xây dựng cây trên ñồ thị có thể áp dụng:

Minimum Spanning Tree (giải thuật Prim hay Kruskal)

STP dùng tập các ñường ñi ngắn nhất theo vector

Mỗi bridge/switch có một nhãn, dựa vào MAC address + configurable offset Thiết bị nào có nhãn nhỏ nhất ñược chọn làm gốc “root”.

Mõi LAN giữa các bridge/switch có một cost ,

Giao thức STP (2/2)

STP gán vai trò cho tất cả các port

Root hay ñược mở (designated port), là port ở trạng thái active trên cây

Bị khóa (Blocked) xem như không có trên cây

Root port

Mỗi thiết bị có một

:= port có ñường ñi ngắn nhất ñến root

trong trường hợp có chi phí bằng thì chọn port có id nhỏ nhất

2 3

X

X

X