Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 4: Nghi thức liên kết dữ liệu

Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 4: Nghi thức liên kết dữ liệu trình bày các nội dung chính sau: Kiểm soát lỗi, cấu trúc khung Idle -RQ, Hệ số sử dụng đường truyền của nghi thức idle RQ, hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi, hiệu suất truyền Idle RQ- có lỗi, RQ liên tục.

Chương 4 Nghi thức liên kết dữ liệu

 Kiểm soát lỗi

 IRQ/ ARQ

 Go back n

 Selective repeat

 HDLC

Kiểm soát lỗi – IDLE RQ

 Hoạt động ở chế độ bán song công

 Khi P gởi cho S một Frame thì P phải chờ S báo khung trước đó đã nhận đúng hay sai Và P sẽ

truyền khung mới hay khung cũ tùy thuộc vào việc nhận đúng hay sai của S

 Có hai loại IDLE –RQ:

 Truyền hiểu ngầm

 Truyền tường minh

IDLE-RQ –

stop and wait ARQ hiểu ngầm

 Việc truyền lại hiểu ngầm

 S: chỉ xác nhận khung truyền nào đúng

 P: tự hiểu ngầm có khung truyền của nó bị sai hoặc mất

 S: khi phát hiện khung đúng nó sẽ truyền lại

khung xác nhận ACK (acknowledgement)

 S: phát hiện khung sai hoặc bị mất thì nó không làm gì cả và khi đó P tự hiểu ngầm và truyền lại

IDLE-RQ –

stop and wait ARQ hiểu ngầm

hiểu ngầm

 P: gởi một I-frame đến S

 P đợi phản hồi từ đích

 ACK-frame: P sẽ gởi một I-frame mới cho P

 //NAK-frame: P sẽ gởi lại I-frame cũ

 Không nhận được trả lời: P gởi lại I-frame cũ

sau thời gian time out

Cấu trúc khung Idle -RQ

 Số chứa trong mỗi I-frame gọi là N(S)- send sequence number

 Số chứa trong mỗi ACK/ NAK frame gọi là N(R) – receive sequence number

 Các ký tự điều khiển vẫn được sử dụng

 SOH, STX, ETX

Cấu trúc khung Idle -RQ

 Mỗi I-frame phải chứa một N(S) sau SOH (start of header), kế tiếp là cấu trúc thông thường trong truyền bất đồng bộ Trong đó

ký tự cuối cùng là BCC (kiểm tra tổng khối)

để phía thu biết nhận đúng hay sai

 Ba khung cơ bản I-frame, ACK-frame, frame là các đơn vị dữ liệu PDU (protocol data units) của nghi thức idle –RQ

NAK-Cấu trúc khung Idle -RQ

NAK N(R) BCC Dạng thức

Khung ACK Dạng thức Khung NAK

Hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi

 Xét khung truyền thứ N từ P sang S không bị sai Phía S sau khi xử lý sẽ truyền ACK

frame từ S sang P

 Tp thời gian truyền sóng từ P S

 Tix thời gian phát một khung

 Tip thời gian xử lý của S cho I-frame

 Tax thời gian xử lý của P cho ACK frame

 Tt thời gian kể từ khi P phát một khung đến khi xử

Hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi

ix

ix ix

2

2 set up =

t

p ip

p p

T T T

v



• Thời gian phát một khung:

• N: tổng số bit trong khung

• R: tốc độ bit của kênh truyền

ix

N T

R



•Nếu cự ly đường truyền là lớn, hệ số

a lớn  hiệu suất đường trường thấp

Hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi

 Ví dụ 4.1: các khung truyền liên tiếp, có chiều dài

1000bits được truyền dùng nghi thức idle RQ Xác định hệ số sử dụng đường truyền cho các loại

đường truyền khác nhau sau đây (giả sử xét các tốc bit 1kbps, và 1Mbps, vận tốc truyền sóng là

2.10^8m/s, đường truyền không bị lỗi)

 A cáp xoắn có chiều dài 1km

 B đường dây thuê bao riêng 2000km

 C đường truyền vệ tinh 50000km

Hiệu suất truyền Idle RQ- có lỗi

 Trong cơ chế Idle RQ, nếu truyền sai thì truyền lại

 Giả sử truyền được một khung thì có trung bình Nr khung được thực hiện truyền

Hiệu suất truyền Idle RQ- có lỗi

 Xác suất sai một khung:

P N P P

Ví dụ 4.2

 Hướng dẫn câu a – b&c sv tự làm

 Hiệu suất đường truyền:

R= 1kbps

R= 1Mbps

4 6

 S trả về P một ACK khi nhận được một khung

không sai

 Mỗi I-frame chứa một định danh duy nhất sẽ được trả về trong các ACK tương ứng

RQ –liên tục – Selective repeat

 S phát hiện và chỉ yêu cầu truyền lại đối với những khung nào bị sai

 Có hai cách:

 Selective repeat hiểu ngầm

 Selective repeat tường minh

Selective repeat hiểu ngầm

Selective repeat hiểu ngầm

 Trong mô hình truyền gói I(N+1) bị lỗi

 S trả về ACK cho mỗi I-frame nhận tốt ở trước đó (ACK N, N+2, N+3)

 Khi P nhận ACK(N+2) thì nó tự hiểu ngầm rằng S

đã không xác nhận I-frame I(N+1)

 P tự động loại bỏ những I-frame được lưu trữ

trong FIFO mà nó có xác nhận ACK tương ứng

 P tự động truyền lại I-frame I(N+1) trước khi nó phát I-frame I(N+5)

Selective repeat hiểu ngầm

Selective repeat hiểu ngầm

 Mô hình selective repeat trong trường hợp

gói ACK(N) bị lỗi

 Khi nhận được ACK(N+1) thì P phát hiện chưa có

sự xác nhận của I(N) tức là ACK(N) nên nó sẽ

truyền lại I(N)

 S nhận lại I(N) thấy hai bản I-frame giống nhau về chỉ số tự động loại bỏ 1

 S loại bỏ khung I(N) nhưng cũng phải trả về ACK

để cho P biết và P tự động loại bỏ I(N) trong danh

Selective repeat tường minh

 S dùng NAK-frame để yêu cầu P truyền lại

khung cụ thể, NAK xem như việc loại bỏ có lựa chọn

 Một khung ACK xác nhận tốt tất cả các

khung trong danh sách truyền lại từ thấp đến

số thứ tự của khung ACK hiện hành – tức là

P sẽ loại bỏ tất cả các khung trong danh sách truyền lại tương ứng

Selective repeat tường minh

Selective repeat tường minh

 Trường hợp gói I(N+1) bị lỗi

 S trả về khung ACK cho I(N)

 Khi S nhận được khung I(N+2), nó phát hiện I(N+1) nên nó trả về P khung NAK(N+1)

 Khi P nhận NAK(N+1) thì hiểu rằng S đang chờ khung

I(N+1) nên P sẽ truyền lại khung này

 Khi S trả về P khung NAK, nó rời vào trạng thái truyền lại

có nghĩa là nó phải đợi cho được khung dữ liệu ứng với NAK mà nó đã gởi đi Sau khi nhận được khung này rồi nó

sẽ gởi ACK tương ứng khung mà nó nhận lại được (theo mong muốn do mất)

Selective repeat tường minh

 Trường hợp gói I(N+1) bị lỗi

 Trong suốt quá trình trạng lại S không truyền ACK hay

NAK nào cho P.(Trạng thái treo)

 Khi S bắt đầu nhận lại được I(N+1) thì nó sẽ bắt đầu gởi lại các khung ACK tương ứng

 ACK(N+1) sẽ xác nhận tốt cho tất cả các khung đánh số đến N+1

 Một bộ định thì được sử dụng với mỗi khung NAK để đảm bảo nếu khung này bị mất thì nó phải được truyền lại cho đến khi chính xác

Go back n

 Khi S phát hiện một khung không đúng thứ

tự, nó yêu cầu P truyền lại tất cả các khung bắt đầu từ một vị trí cụ thể S thực hiện điều này bằng cách trả về P một khung NAK đặc biệt được xem như loại bỏ

Go back n

Go back n

 I-frame I(N+1) bị lỗi

 S nhận I(N+2) không đúng thứ tự

 Khi S nhận I(N+2), S trả về NAK(N+1) để thông báo

P truyền lại I(N+1)

 S rơi vào trạng thái truyền lại và đợi I(N+1)

 Khi S nhận được I(N+1) thì rời khỏi trạng thái truyền lại và tiếp tục nhận như trước đó

 Để ngăn ngừa NAK frame bị lỗi, S bắt đầu định thì

để nhận khung I(N+1) trong khoảng thời gian đặt

Go back n

Go back n

 Xét trường hợp ACK(N) và ACK(N+1) sai, P không nhận được

 S nhận đúng thứ tự các khung I-frame, nó

không yêu cầu truyền lại

 Khi P nhận ACK(N+2) mà trước đó không hề nhận được NAK từ S thì tự biết rằng tất cả các I-frame cho đến I(N+2) đều đã đúng và

tự động xóa các I-frame có chỉ số <= N+2

Các nghi thức định hướng bit

 SDLC: Synchronous Data Link Control

 IBM phát triển năm 1975

 HDLC: High Level Data Link Control

 Phát triển dựa trên SDLC

 Dựa vào HDLC ITU-T phát triển thêm một số nghi thức:

 LAPB, LAPD, LAPM, LAPF, Frame relay, PPP

 Các nghi thức thiên hướng bit ngày nay đều có nguồn

HDLC

 Các cấu hình

 Bất cân bằng: cấu hình dạng Master/Slave

Thông thường là cấu hình trong mạng multi-point

 Đối xứng: mỗi trạm vật lý chứa cả hai P và S

 Cân bằng: hai trạm kết nối theo dạng p2p

 Cả ba loại cấu hình đều được truyền cả hai dạng song công và bán song công

HDLC – các cấu hình

HDLC: Các cấu hình

Cấu hình cân bằng

Command/response

Command/response combined combined

cùng

HDLC: ABM

 Tất cả các trạm bằng nhau và

được nối p2p

 Bất cứ trạm kết hợp (combined) nào cũng có thể khởi động truyền với trạm kết hợp khác mà không cần xin phép

Các khung của HDLC

 I-frames: khung thông tin

 S-frames: khung giám sát

 U-frames: khung không đánh số

HDLC: Trường của khung

 Mỗi khung trong HDLC chứa sáu trường:

 Trường Flag bắt đầu (cờ mở đầu – opened flag)

 Trường Address (địa chỉ)

 Trường Control (điều khiển)

 Trường Information (thông tin dữ liệu)

 Trường FCS (Frame Check Sequence – thông tin kiểm tra tuần tự)

Trường Flag cuối (cờ đóng – closed flag)

Flag

 Gồm một chuổi 8 bit “01111110” có vai trò

bắt đầu và kết thúc một khung

 Có tác dụng như là mẫu đồng bộ của bộ thu

 Vấn đề đặt ra là: dữ liệu của “Control” và

“Information” có thể chứa cờ “Flag” Khi đó

bộ thu “nhầm rằng đã kết thúc khung dẫn đến nhận sai”, bộ phát phải làm thế nào?

Flag

 HDLC (phía phát) tự động chèn thêm bit:

 Khi bộ gửi muốn truyền một chuổi bit có từ 5 bit “1” liên tiếp

Trường địa chỉ (Address Field-AF)

 Chứa địa chỉ của trạm secondary

 Primary tạo AF đến

 Secondary tạo AF đi

 AF có thể chứa một byte hoặc nhiều byte phụ thuộc vào nhu cầu của mạng

 Một byte chỉ đến 128 trạm

 Các mạng lớn hơn yêu cầu nhiều hơn một byte cho AF

 AF có một byte thì bit cuối cùng phải là “1”

 AF có hơn một byte thì byte cuối cùng kết thúc là “1” và các byte còn lại kết thúc là “0”

Trường điều khiển

(Control Field – CF)

 Chứa một hoặc hai byte (dùng trong trường hợp mở rộng) để quản lý luồng

Trường điều khiển - CF

 P/F: có một bit và chỉ có ý nghĩa khi bit

 Poll: khung được gửi bởi một trạm Primary

đến một trạm Secondary (trường AF chứa

 Final:khung được gửi bởi một trạm

Secondary đến một trạm Primary (trường

AF chứa địa chỉ của bộ nhận)

Trường thông tin – IF

 Chứa dữ liệu của người dùng trong I-frame

 Chứa thông tin quản lý trong U-frame

 Chiều dài IF trong những mạng khác nhau là khác nhau, nhưng trong một mạng là cố định

 Đối với song công hoặc bán song công thì có

sự kết hợp dữ liệu được gửi chung với điều khiển gọi là Piggybacking

Trường FCS

trường kiểm tra phát hiện sai

 Gồm 2 byte hoặc 4 byte

 Được tính dựa trên các bit của khung – trừ Flag

 Là các mã:

 CRC16 bit (CRC – CRCITT)

 CRC32 bit

Hoạt động của HDLC

 Là quá trình trao đổi I-frame,

U-frame, S-frame giữa hai bên P và

S

 Gồm 3 giai đoạn

Trao đổi dữ liệu

Khởi tạo trong hoạt động HDLC

 Gởi U-frame khởi tạo một trong 6 chế độ:

 SNRM/SNRME

 SARM/SARME

 SABM/SABME

 Chế độ truyền và số bit đánh chỉ số frame

 Nếu đồng ý kết gởi lại U-frame UA –

Unnumbered acknowdged

 Nếu không đồng ý kết nối gởi lại U-frame DM

Trao đổi dữ liệu trong HDLC

 Xãy ra sau khi đã có kết nối

 Cả hai bên đều có thể gởi I-frame chỉ số tuần tự bắt đầu từ 0

 Các S-frames có thể nhận được để điều khiển dòng

và điều khiển lỗi

 RR – ACK

 RNR – bên nhận bận, sau đó phải phát RR để tiếp tục

nhận dữ liệu

Ngắt kết nối trong HDLC

(disconect)

gởi lại frame UA – unnumbered

acknowdged

phục hồi phải do các lớp trên)