Bài giảng Các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu

Bài giảng Các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu tìm hiểu giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu; kiểm soát luồng dừng và chờ; sử dụng liên kết dừng và chờ; mô tả cửa sổ trượt; yêu cầu lặp lại tự động (ARQ); kiểm soát liên kết dữ liệu cấp cao (HDLC)... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để nắm chi tiết hơn nội dung kiến thức.

Data Link Control Protocols

CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU

GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt HVTH : Trần Thị Diệu Mỹ

Data Link Control Protocols

Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu

 M t cu c trò chuy n t o thành m t liên k t giao ti p hai chi u; ó là m t th ộ ộ ệ ạ ộ ế ế ề Đ ộ ướ đ đố c o i

x ng gi a hai bên và các thông i p ứ ữ đ ệ đượ c truy n qua l i Có m t ph n ng kích thích ề ạ ộ ả ứ

liên t c, hành ụ độ ng theo chu k ; nh n xét g i lên nh n xét khác, và hành vi c a hai cá ỳ ậ ọ ậ ủ

nhân tr nên hòa h p, h p tác và h ở ợ ợ ướ ng đế n m c tiêu nào ó ây là giao ti p th c s ụ đ Đ ế ự ự

—On Human Communication,

Colin Cherry

Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu

 Yêu cầu và mục tiêu để truyền dữ liệu hiệu quả giữa hai trạm thu - phát được kết nối trực tiếp:

3

Kiểm soát lưu lượng

 Kỹ thuật để đảm bảo rằng một thực thể truyền không sử dụng quá nhiều dữ liệu khi một thực thể nhận

một lần chuyển

định trước khi chuyển dữ liệu đến phần mềm cấp cao hơn

có thể đầy và tràn khi đang xử lý dữ liệu cũ

Mô hình truyền khung

5

Source transmits frame

Destination receives frame and replies with

acknowledgement (ACK)

Source waits for ACK before sending next frame

Destination can stop flow by not sending ACK

Kiểm soát luồng dừng và chờ

 Hình thức kiểm soát dòng chảy đơn

giản nhất

 Thông thường một nguồn sẽ chia một khối dữ liệu lớn thành các khối nhỏ hơn và truyền dữ liệu trong nhiều khung

 Kích thước bộ đệm của máy thu có thể bị giới hạn

 Đường truyền càng dài, càng có nhiều khả năng xảy ra lỗi, bắt buộc phải truyền lại toàn bộ khung hình

 Trên một phương tiện chia sẻ, thông thường không cho phép một trạm đến phương tiện trong một thời gian dài, do đó gây ra sự chậm trễ lâu dài ở trạm gửi khác

Sử dụng liên kết dừng và chờ

7(Thời gian truyền sóng = 1; Thời gian lan truyền = a)

Điều khiển luồng Windows trượt

 Cho phép nhiều khung được đánh số chuyển tiếp

 Máy thu có bộ đệm W dài

 Máy phát gửi tối đa W khung hình mà không cần ACK

 ACK bao gồm số lượng khung hình tiếp theo dự kiến

 Số thứ tự được giới hạn bởi kích thước của trường(k)

Khung được đánh số modulo 2k

Cung cấp kích thước cửa sổ tối đa lên đến 2k – 1

 Máy thu có thể ACK khung mà không cho phép truyền thêm (Nhận chưa sẵn sàng)

 Phải gửi xác nhận bình thường để tiếp tục

 Nếu có liên kết song công, có thể cõng các ACK

Mô tả cửa sổ trượt

9

Ví dụ về Giao thức cửa sổ trượt

Error detection Positive

acknowledgment

Positive acknowledgment

Negative acknowledgment and retransmission

Kỹ thuật kiểm soát lỗi

wait

Stop-and-Go-back-N

reject

Selective-Versions of ARQ

Yêu cầu lặp lại tự động (ARQ)

 Tên tập thể cho các cơ chế kiểm

soát lỗi

 Tác dụng của ARQ là biến một liên

kết dữ liệu không đáng tin cậy

thành một liên kết đáng tin cậy

Source transmits

single frame

Source transmits

single frame

Waits for ACK

• No other data can be sent until destination’s reply arrives

If frame received is damaged, discard it

If frame received is damaged, discard it

• Transmitter has timeout

• If no ACK within timeout, retransmit

If ACK is damaged, transmitter will not recognize

If ACK is damaged, transmitter will not recognize

• Transmitter will retransmit

• Receiver gets two copies of frame

• Use alternate numbering and ACK0 / ACK1

Dừng và chờ ARQ

13

ARQ dừng và chờ

Quay lại-N ARQ

 Kiểm soát lỗi thường được sử dụng nhất

 Dựa trên cửa sổ trượt

 Sử dụng kích thước cửa sổ để kiểm soát số lượng khung hình nổi bật

 Mặc dù không có lỗi nào xảy ra, điểm đến sẽ ghi nhận các khung đến như bình thường

Chọn lọc-Từ chối (ARQ)

 Còn được gọi là truyền lại có chọn lọc

 Chỉ các khung bị từ chối mới được truyền lại

 Các khung tiếp theo được chấp nhận bởi người nhận và được lưu vào

bộ đệm

 Giảm thiểu việc truyền lại

 Máy thu phải duy trì bộ đệm đủ lớn

 Logic phức tạp hơn trong máy phát

 Ít được sử dụng rộng rãi

 Hữu ích cho các liên kết vệ tinh có độ trễ lan truyền dài

Giao thức cửa

sổ trượt ARQ

17

Most important data link control protocol

Specified as ISO 3009, ISO 4335

Basis for other data link control protocols

Station types

Primary - controls operation of link

Secondary - under control of primary station

Combined - issues commands and responses

Link configurations

Unbalanced - 1 primary, multiple secondary

Kiểm soát liên kết dữ liệu cấp cao (HDLC)

Normal Response Mode (NRM)

• Used with an unbalanced configuration

• Primary initiates transfer

Asynchronous Balanced Mode (ABM)

• Used with a balanced configuration

• Either station initiates transmission

• Has no polling overhead

• Most widely used

Asynchronous Response Mode (ARM)

• Used with unbalanced configuration

• Secondary may transmit without permission from primary

• Rarely used

Chế độ truyền dữ liệu HDLC

19

Cấu trúc khung HDLC

Trường cờ

 Các trường cờ phân định khung ở cả hai đầu bằng mẫu duy nhất 01111110

 Nhồi bit

 Để cho phép sự hiện diện của các mẫu bit tùy ý (độ trong suốt của dữ liệu), một thủ tục được gọi

là nhồi bit được sử dụng

 chèn thêm một bit 0 sau mỗi lần xuất hiện năm giây 1 trong khung

Đảm bảo rằng mẫu 01111110 sẽ không xuất hiện ở đâu đó bên trong khung, do đó phá hủy sự đồng

bộ hóa

21

Trường địa chỉ

 Xác định trạm phụ đã truyền hoặc sẽ nhận khung

 Thường dài 8 bit

 Có thể được mở rộng thành bội số của 7 bit

 Bit ngoài cùng bên trái cho biết có phải là octet cuối cùng (1) hay không (0)

 Địa chỉ 11111111 cho phép một cơ quan chính phát một khung để tất cả

người thứ hai tiếp nhận

Các loại khung

 HDLC xác định ba loại khung, mỗi loại có một định dạng trường điều khiển khác nhau

 Khung thông tin (I-frames)

 Mang dữ liệu được truyền cho người dùng

 Dữ liệu kiểm soát luồng và lỗi, sử dụng cơ chế ARQ, được gắn trên khung thông tin

 Khung giám sát (S-frames)

 Cung cấp cơ chế ARQ khi không sử dụng tính năng cõng

 Khung không được đánh số (U-frames)

 Cung cấp các chức năng điều khiển liên kết bổ sung

23

Trường kiểm soát

 Việc sử dụng bit thăm dò / cuối cùng (P / F) phụ thuộc vào ngữ cảnh

 Trong khung lệnh, bit P được đặt thành 1 để trưng cầu (thăm dò) phản hồi từ thực thể HDLC ngang hàng

 Trong các khung phản hồi, bit F được đặt thành 1 để chỉ ra khung phản hồi được truyền do kết quả của một lệnh trưng cầu

 Trường điều khiển cơ bản cho S- và I-frame sử dụng số thứ tự 3 bit

 Trường điều khiển mở rộng có thể được sử dụng sử dụng số thứ tự 7 bit

 Khung chữ U luôn chứa trường điều khiển 8 bit

The normal code is the 16 bit CRC-CCITT

Optional 32-bit FCS, using CRC-32, may be employed if the frame length or the line reliability dictates this choice

Optional 32-bit FCS, using CRC-32, may be employed if the frame length or the line reliability dictates this choice

Trường trình tự kiểm tra thông tin và khung (FCS)

25

Supervisory (S)

Receive ready (RR) C/R Positive acknowledgment; ready to receive

I-frame Receive not ready (RNR) C/R Positive acknowledgment; not ready to receive

Reject (REJ) C/R Negative acknowledgment; go back N

Selective reject (SREJ) C/R Negative acknowledgment; selective reject

Unnumbered (U)

Set normal response/extended mode

(SNRM/SNRME)

C Set mode; extended = 7-bit sequence numbers

Set asynchronous response/extended

mode (SARM/SARME) C Set mode; extended = 7-bit sequence numbers

Set asynchronous balanced/extended

mode (SABM, SABME) C Set mode; extended = 7-bit sequence numbers

Set initialization mode (SIM) C Initialize link control functions in addressed

station Disconnect (DISC) C Terminate logical link connection

Unnumbered Acknowledgment (UA) R Acknowledge acceptance of one of the set-mode

commands Disconnected mode (DM) R Responder is in disconnected mode

Request disconnect (RD) R Request for DISC command

Request initialization mode (RIM) R Initialization needed; request for SIM command

Unnumbered information (UI) C/R Used to exchange control information

Unnumbered poll (UP) C Used to solicit control information

Reset (RSET) C Used for recovery; resets N(R), N(S)

Exchange identification (XID) C/R Used to request/report status

Test (TEST) C/R Exchange identical information fields for testing

Specifies which of the three

modes (NRM, ABM, ARM) is

requested

Specifies whether 3- or 7-bit

sequence numbers are to be used

I-An HDLC module will number them sequentially

Receive Ready (RR) is used when there is no reverse user data

Either module can initiate

• Either on its own initiative if there is some sort of fault, or at the request of its higher-layer user

Sends disconnect (DISC) frame Remote entity replies with a UA Any outstanding unacknowledged I-frames may be lost

• Recovery is the responsibility of higher layers

Hoạt động HDLC

 Bao gồm trao đổi khung I, khung S và khung U

 Bao gồm ba giai đoạn :

27

Ví dụ về hoạt động HDLC

Tóm lược

 Kiểm soát lưu lượng

 Kiểm soát luồng dừng và chờl

 Kiểm soát luồng cửa sổ trượt

 Kiểm soát lỗi