Bài giảng Computer Networking - Chapter 5: Link Layer and LANs - Lê Ngọc Sơn
Chapter 5
Link Layer and LANs
A note on the use of these ppt slides:
We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers).
They’re in PowerPoint form so you can add, modify, and delete slides
(including this one) and slide content to suit your needs. They obviously
represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the
following:
ꢀ If you use these slides (e.g., in a class) in substantially unaltered form,
that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!)
ꢀ If you post any slides in subst
you note that they are adapted fr
note our copyright of this material.
Computer Networking:
2009.
Thanks and enjoy! JFK/KWR
All material copyright 1996-2009
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
5: DataLink Layer
5-1
Chapter 5: The Data Link Layer
Our goals:
ꢁ
understand principles behind data link layer
services:
•
•
•
•
error detection, correction
sharing a br
link layer addressing
reliable data transfer, flow control: done!
ꢁ
layer technologies
5: DataLink Layer
5-2
Link Layer
ꢁ
ꢁ
ꢁ
ꢁ
ꢁ
5.1 Introduction and
services
5.2 Error detection and
correction
5.3Multiple access
protocols
5.4 Link-layer
Addressing
ꢁ
ꢁ
ꢁ
5.6 Link-layer switches
5.7 PPP
5.8 Link virtualization:
MPLS
5.9 A day in the life of a
web request
ꢁ
5.5 Ethernet
5: DataLink Layer
5-3
Link Layer: Introduction
Vài thuật ngữ:
ꢁ
hosts, routers gọi chung là nút [nodes]
ꢁ
Kênh truyền thông kết nối các nút kề
nhau theo đường truyền được gọi là
liên-kết [links]
• Liên-kết hữu tuyến [wired links]
• Liên-kết vô tuyến [wireless links]
• LANs
ꢁ
Gói tin tầng 2 gọi là khung [frame],
chứa datagram
Tầng data-link chịu trách nhiệm
chuyển giao datagram từ một nút
đến một nút kế dọc theo liên-kết
5: DataLink Layer
5-4
Link layer: context
transportation analogy
ꢁ
Các datagram có thể được
chuyển giao theo các giao-
thức-tầng-2 khác nhau khi
đi qua các liên-kết khác
nhau
ꢁ
trip from Princeton to Lausanne
•
•
•
limo: Princeton to JFK
plane: JFK to Geneva
train: Geneva to Lausanne
ꢁ
atagram
transport segment =
communication link
•
e.g., Ethernet on first link,
frame relay on intermediate
links, 802.11 on last link
ꢁ
Mỗi giao-thức-tầng-2 cung
cấp các dịch vụ khác nhau
ꢁ
ꢁ
layer protocol
algorithm
•
Chẳng hạn, có thể có/không
cung cấp dịch vụ truyền dữ
liệu đáng tin cậy qua liên-
kết
5: DataLink Layer
5-5
Link Layer Services
ꢁ
Đóng gói, truy cập kênh truyền:
•
•
•
Đóng gói datagram vào các frame, bổ sung header, trailer
Truy cập kênh truyền nếu môi trường truyền dẫn là dùng chung
Địa chỉ MAC được sử dụng trong frame header để xác định
nguồn gửi, đích nhận.
o Địa chỉ MAC khác với địa chỉ IP
ꢁ
Chuyển giao đáng tin cậy giữa các nút kề nhau
•
Đã đề cập trong chương 3 (giao thức rdt)
•
quang, cáp xoắn đôi)
•
Đường vô tuyến: mức độ lỗi cao
o Q: why both link-level and end-end reliability?
5: DataLink Layer
5-6
Link Layer Services (more)
ꢁ
flow control:
•
Điều tiết tốc độ giữa 2 nút gửi/nhận kề nhau.
ꢁ
Phát hiện lỗi [error detection]
:
•
Lỗi phát sinh do sự suy yếu tín hiệu, nhiễu tín hiệu.
•
Khi kên nhận phát hiện có lỗi
o Báo cho bên gửi truyền lại hoặc vứt bỏ frame
ꢁ
ꢁ
Tự sửa lỗi [error correction]:
•
truyền lại.
half-duplex and full-duplex
•
Với haft duplex, các nút ở đầu liên-kết có thể truyền cho
nhau, nhưng không thể cùng lúc.
5: DataLink Layer
5-7
Where is the link layer implemented?
ꢁ
ꢁ
Tên mạng: tầng link được
triển khai ở tất cả các nút.
Trên máy tính: tầng link được
host schematic
triển khai ở cạc mạng
cpu
memory
(
network inter
•
Ethernet card, PCMCI card,
802.11 card
host
bus
(e.g., PCI)
•
Cạc mạng được gắn vào hệ
thống bus của máy tính (VD
PCI) hoặc dạng built-in.
ꢁ
Chức năng của tầng link
được cài đặt ở phần cứng,
phần mềm và firmware
network adapter
card
5: DataLink Layer
5-8
Link Layer
ꢁ
ꢁ
ꢁ
ꢁ
ꢁ
5.1 Introduction and
services
5.2 Error detection and
correction
5.3Multiple access
protocols
5.4 Link-layer
Addressing
ꢁ
ꢁ
ꢁ
5.6 Link-layer switches
5.7 PPP
5.8 Link virtualization:
MPLS
5.9 A day in the life of a
web request
ꢁ
5.5 Ethernet
5: DataLink Layer 5-10
Error Detection
EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)
D = Data protected by error checking, may include header fields
• Chức năng phát hiện lỗi không hoàn toàn đáng tin cậy 100%!
•Dù rất hiếm, nhưng giao thức vẫn có thể sót lỗi.
•Field EDC càng lớn thì càng dễ phát hiện và sửa lỗi hơn.
otherwise
5: DataLink Layer 5-11
Parity Checking
Two Dimensional Bit Parity:
Single Bit Parity:
Phát hiện và sửa lỗi bit
Phát hiện có lỗi bit
0
0
5: DataLink Layer 5-12
Internet checksum (review)
Mục tiêu: phát hiện “lỗi” (e.g., sai bit) trong gói tin được
chuyển giao (chú ý: chỉ sử dụng ở tầng transport)
Bên nhận:
Bên gửi:
ꢁ
Tính lại checksum của segment
nhận được.
ꢁ
ꢁ
ꢁ
Xem nội dung
các số nguyên dài 16 bit
Checksum: bù 1 của tổng
các số nguyên 16 bit
Bên gửi phải đặt checksum
vào UDP checksum field
ꢁ
So sánh checksum tính được
bằng với checksum nhận được:
•
KHÁC – có lỗi
•
lỗi.
5: DataLink Layer 5-13
Checksumming: Cyclic Redundancy Check
ꢁ
Xem các bit dữ liệu, gọi là D, như là những số nhị phân.
Chọn mẫu dài (r+1) bit, gọi là bộ sinh (generator), gọi là G
Mục tiêu: chọn r bit CRC, gọi là R, sao cho
ꢁ
ꢁ
• <D,R> chia hết cho G (cơ số 2)
• Bên nhận biết G. Khi nhận được <D,R>, sẽ kiểm phần dư của phép
chia <D,R> ccó lỗi!
• can detect all burst errors less than r+1 bits
ꢁ
Được sử dụng rộng rãi trong thực tế (Ethernet, 802.11 WiFi,
ATM)
5: DataLink Layer 5-14
CRC Example
Muốn tìm R sao cho: tồn tại n nguyên để:
D.2r XOR R = nG
Thực hiện phép (XOR R ) cả 2 vế
:
D.2r = nG XOR R
Tương đương:
5: DataLink Layer 5-15
Link Layer
ꢁ
ꢁ
ꢁ
ꢁ
ꢁ
5.1 Introduction and
services
5.2 Error detection and
correction
5.3Multiple access
protocols
5.4 Link-layer
Addressing
ꢁ
ꢁ
ꢁ
5.6 Link-layer switches
5.7 PPP
5.8 Link virtualization:
MPLS
5.9 A day in the life of a
web request
ꢁ
5.5 Ethernet
5: DataLink Layer 5-16
Multiple Access Links and Protocols
Hai kiểu “liên-kết”:
ꢁ
Điểm-điểm [point-to-point]: một phía của liên-kết là bên gửi,
phía kia là bên nhận.
•
PPP dùng trong truy cập quay số [dialup access]
•
Liên-kết điểm-điểm giữa Ethernet switch và host
ꢁ
Quảng bá [broadcast] nhiều nút gửi và nhận kết nối, tất cả
được nối chung vào cùng môi trường truyền chung
•
Ethernet
•
802.11 wireless LAN
humans at a
cocktail party
(shared air, acoustical)
shared wire (e.g.,
cabled Ethernet)
shared RF
(e.g., 802.11 WiFi)
shared RF
(satellite)
5: DataLink Layer 5-17
Multiple Access protocols
Xét môi trường truyền quảng bá/dùng chung.
ꢁ
Hai hay nhiều cuộc truyền đồng thời từ các nút: tín hiệu từ
các frame bị trộn lẫn, không thể tách rời=> ta nói có hiện
tượng va chạm [collision]
•
Hiện tượng này gây lãng phí kênh tuyền
ꢁ
ꢁ
Vấn đề quan trọng ở tầng link: Làm thế nào để điều khiển
việc nhiều nút cùng gửi và cùng nhận trên một môi trường
truyền chung? (multiple access problem)
cập [multiple access protocol]
5: DataLink Layer 5-18
Multiple Access protocols
Giao thức đa truy cập [multiple access protocol]
ꢁ
Thuật toán phân bố nhằm xác định cách thức các nút dùng
chung kênh truyền, i.e. xác định thời điểm có thể truyền.
ꢁ
Truyền thông về việc dùng chung kênh truyền cũng phải sử
dụng chính k
•
Không có phần kênh truyền dành riêng cho việc điều phối.
5: DataLink Layer 5-19
Ideal Multiple Access Protocol
Lý tưởng, một giao thức đa truy cập kênh truyền quảng
bá có khả năng truyền R bps nên có những đặc tính:
1. Khi chỉ có một nút gửi dữ liệu lên đường truyền, nó
có thể truyền với thông lượng R bps (tức tối đa)
2. Khi có M nút muốn truyền, mỗi nút có thể truyền ở
thông lượng trung bình R/M bps
3. Phi tập trung hoàn toàn
•
lo nút đó bị hỏng sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng.
•
slots
4. Đơn giản, dễ hiện thực hóa.
5: DataLink Layer 5-20
Tải về để xem bản đầy đủ
94 trang
19080
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Computer Networking - Chapter 5: Link Layer and LANs - Lê Ngọc Sơn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_computer_networking_chapter_5_link_layer_and_lans.pdf
