Bài giảng Truyền số liệu và mạng - Chương 3: Các nghi thức lớp liên kết dữ liệu

Nội dung text: Bài giảng Truyền số liệu và mạng - Chương 3: Các nghi thức lớp liên kết dữ liệu

1. Chương 3 : Các Nghi Thức Lớp Liên Kết Dư Liệu Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-1
2. Một số ký hiệu I -frame P S ACK frame or NAK frame n P : Primary (phía sơ cấp) là phía gửi đi các frame dữ liệu. n S : Primary (phía thứ cấp) là phía thu các frame dữ liệu từ P. n I : frame (infromation frame): khung thông tin chứa dữ liệu phía phát truyền cho phía thu. n I(N) : Số tuần tự của khung thông tin đó n ACK frame (Acknowledge frame) : S truyền tới P để báo là đã nhận dữ liệu tốt (không bị lỗi). n NAK frame (Negative Acknowledge frame: S truyền tới P để báo là đã nhận dữ liệu sai (bị lỗi). Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-3
3. Kiểm sóat lỗi n Các phương pháp kiểm soát lỗi: n Idle RQ ( Stop and Wait ) n Implicit ( Hiểu ngầm ) n Explicit ( Từơng minh ) n Continuous RQ n Selective Repeat n Implicit ( Hiểu ngầm ) n Explicit ( Từơng minh ) n Go back N Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-5
4. Idle RQ ( Stop and Wait ) PDUs – Protocol Data Units SOH NAK ACK N(S) N(R) N(R) STX BCC BCC . NAK- frame format ACK- frame format ETX N(S) – Send Sequence Number N(R) – Receive Sequence Number BCC SOH – Start of Header STX – Start of Text ETX – End of Text BCC – Block (sum) Check Character ACK – Acknowledge NAK – Negative Acknowledge Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-7
5. Idle RQ ( Stop and Wait ) n Idle RQ - Implicit ( Hiểu ngầm ) n Ví dụ: Khi 1 khung I(N) bị lỗi và khi ACK (N) bị lỗi Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-9
6. Idle RQ ( Stop and Wait ) n Hiệu suất sử dụng đường truyền Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-11
7. Idle RQ ( Stop and Wait ) n Trường hợp truyền không có lỗi, thì thời gian tổng để hoàn thành việc truyền và xử lý một I – frame: Tt = Tix + 2Tp + Tap + Tip + Tax n Thông thường Tap, Tip và Tax rất nhỏ so với Tp và Tix do đó: Tt » Tix + 2Tp n Hiệu suất liên kết được định nghĩa là tỷ số của thời gian P phát một frame Tix trên thời gian tổng để hoàn thành việc truyền một frame đó Tt Với Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-13
8. Continuous RQ n Đặc điểm: n P truyền các I frame tới S một cách liên tục mà không dừng lại để chờ ACK frame truyền về từ S. n Khi có nhiều hơn 1 I-frmae chờ ACK, P giữ lại bản sao của các I frame trong bộ đệm truyền lại (retransmission list) hoạt động theo nguyên tắc FIFO n S trả về ACK frame cho mỗi I frame nhận đúng. n Mỗi I frame chứa số thứ tự được trả về trong ACK n Khi P nhận đựơc ACK thì sẽ loại bỏ I – frame tương ứng ra khỏi danh sách. n Các I frame nhận được không lỗi được S chứa trong bộ đệm thu (link receive list) để chờ xử lý. n S luôn chờ các I frame kế tiếp theo thứ tự để xử lý. Trong trường hợp frame nhận được không đúng thứ tự (giả sử trước đó nhận frame N kế đến nhận frame N+2 ) thì S sẽ giữ lại tất cả các I frame trong bộ đệm thu cho đến khi nhận lại được frame theo đúng thứ tự (frame N+1). Ngoại trừ nghi thức Go Back N, bộ đệm thu bên S luôn luôn chỉ giữ lại đúng 1 I- frame vừa nhận được. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-15
9. Continuous RQ Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-17
10. Continuous RQ Ví dụ: Khi 1 khung I(N+1) bị lỗi Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-19
11. Continuous RQ n Selecttive repeat n Bên phát chỉ phát lại các frame bị lỗi, còn các frame trước đó không bị lỗi sẽ không phát lại. Có 2 cách thực hiện điều này : n Implicit Retransmission: n Giả sử I-frame N+1 bị lỗi : n S trả về ACK frame cho những I-frame đúng (N, N+2, N+3, ). n Khi nhận được ACK của I-frame N+2, P nhận thấy ACK (N+1)chưa nhận được -> bị lỗi -> P xoá I-frame N+2 ra khỏi bộ đệm và truyền lại frame N+1. n Giả sử ACK(N) bị lỗi : n Khi nhận được ACK của frame N+1, P phát hiện ACK(N) chưa nhận được, có nghĩa là frame N bị lỗi do đó P truyền lại frame N. n Khi nhận frame N lần thứ 2, S xác định được sự trùng lắp và do đó bỏ qua, tuy nhiên S vẫn truyền trở về ACK(N) để đảm bảo P xoá I-frame N ra khỏi bộ đệm.â2n bộ đệm thu lớn Ø Bộ đệm thu cần dung lượng lớn. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-21
12. Continuous RQ Ví dụ: Khi 1 khung ACK bị lỗi Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-23
13. Continuous RQ Ví dụ: Khi 1 khung I(N+1) bị lỗi Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-25
14. Continuous RQ n Continuous RQ n Trường hợp đường truyền lỗi n Selective Repeat n K ≥ 1 + 2a : U =1- Pf K K(1- Pf ) n K < 1+2a U := = Nr (1+ 2a) 1+ 2a n Go Back N 1- Pf n K ≥ 1 + 2a : U = 1+ Pf (K -1) K(1- P U = f ) (1+ 2a)(1+ Pf (K -1)) n K < 1+2a Khoa Điệ:n – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-27
15. Continuous RQ Bài giải: -4 n S=10km, BER=10 , R=9600bps S 10*103 n Thời gian lan truyền sóng: T= = = 5*10-5 (s) p V 2*108 L 1000 T= = » 0.1(s) n Thời gian phát một khung dữ liệu: ix R 9600 L 1000 P= 1 - BER = 1 - 10-4 » 0.905 n Xác suất truyền đúng mỗi khung: f ( ) ( ) T *P 0.1*0.905 U =ix f = » 0.905 1 -5 n Hiệu suất liên kết: (Tix+ 2* T p ) (0.1+ 2*5*10 ) -4 n S=100km, BER=10 , R=10Mbps -4 T*Pix f 10 *0.905 UU2= = 4 5 »0.0905 áá 1 (Tix+ 2* T r ) (10+ 2 *50*10 ) Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-29
16. KIỂM SOÁT LUỒNG n X-ON/X-OFF n Khi bộ đệm bên S bị quá tải sẽ gởi ký hiệu X-OFF về P, P sẽ ngưng việc truền dữ liệu. n Khi S thoát khỏi trạng thái quá tải thì sẽ gởi ký hiệu X- ON về P, P tiếp tục quá trình phát dữ liệu. n Ví dụ trong RS232, chân RTS và CTS được dùng để điều khiển luồng. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-31
17. KIỂM SOÁT LUỒNG lower Window size = 7 window edge upper window 7 0 0 edge 7 7 0 6 1 6 1 6 1 5 2 tx 1 frame 5 2 tx 1 frame 5 2 4 3 4 3 4 3 tx 1 frame 7 0 7 0 7 0 6 1 tx 1 frame 6 1 6 1 5 2 5 2 5 2 4 3 receive ACK0 4 3 4 3 max window size max window size can’t transmit can’t transmit Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-33
18. KIỂM SOÁT LUỒNG n Với Idle RQ số frame cần đánh số là 2 n Với Go-Back-N, số frame cần đánh số là K+1 n VD: k=7. Đánh số 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1 . n Với Selective Repeat, số frame cần đánh số là 2K+1 n VD: k=7. Đánh số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,0,1 . Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-35
19. KIỂM SOÁT LUỒNG Ví dụ: K=3 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-37
20. Nghi thức Lớp liên kết dư liệu ( DATA LINK PROTOCOL) n Chức năng lớp liên kết dư liệu: n Lớp điều khiển liên kết dữ liệu (data link control layer) liên quan đến việc truyền dữ liệu qua một tuyến dữ liệu nối tiếp n Gồm các nghi thức truyền trong cấu hình điểm – điểm, hoặc đa điểm với các thành phần quan trọng như định dạng khung, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng và quản lý kết nối. n Tùy thuộc vào ứng dụng mà cung cấp 2 loại hình dịch vụ chính connectionless(kết nối không định hướng ) và connection-oriented (kết nối có định hướng) . Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-39
21. Nghi thức Lớp liên kết dư liệu DTE DTE DTE: Data Terminal Equipment DLP: Data Link Protocol DCE: Data Circuit Terminating Equipment DLP : Communication Subsystem DTE DCE DCE DTE PSTN Modem Modem DLP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-41
22. Nghi thức Lớp liên kết dư liệu Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-43
23. BSC (Binary Synchronous Communication) n Định hướng kí tự n Nghi thức điều khiển lỗi là Idle RQ n Thuộc nghi thức đồng bộ, định hướng kết nối (connection Oriented). n Dữ liệu được truyền theo kiểu bán song công (Half-Duplex ) n Ứng dụng trong cấu hình điểm –điểm hoặc đa điểm. n Trong cấu hình đa điểm, có một Master điều khiển việc truyền và nhận dữ liệu từ nhiều trạm Slave. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-45
24. BSC DTE Twisted pair LD/R Line termination LD/R LD/R LD/R Master (Supervisor) DTE DTE DTE Slave Slave Slave LD/R: Line Driver/Receiver Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-47
25. BSC Cấu trúc một khung dữ liệu SYN SYN STX Data (128bytes) ETX BCC đơn giản Cấu trúc một khung dữ liệu SYN SYN SOH Header Data (128bytes) ETX BCC đơn giản với Header Cấu trúc một SYN SYN SOH Header STX Data IBT BCC STX Data ETX ETXBCC khung đa khối Data block Khung đầu Cấu trúc một SYN SYN SOH Header STX Data ETB BCC khung đa tiên khung Khung cuối SYN SYN SOH Header STX Data ETX BCC cùng SOH – Start of Header STX – Start of Text ETX – End of Text BCC – Block (sum) Check Character ETB – End of Tranmission Block Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-49
26. BSC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-51
27. BSC Ví dụ: Select - NAK : Y không sẵn sàng nhận. - ACK : Y sẵn sàng nhận. - ACK(0) : Xác nhận khung dữ liệu chẵn nhận tốt. - ACK(1) : Xác nhận khung dữ liệu lẻ nhận tốt. - NAK(0) : Xác nhận khung dữ liệu chẵn bị lỗi - NAK(1) : Xác nhận khung dữ liệu lẻ bị lỗi. - EOT : Kết thúc truyền dữ liệu Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-53
28. BSC Ví dụ: Select / Poll Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-55
29. HDLC Command Primary Secondary Response Command Primary Response Response Secondary Secondary Command Response Primary Secondary Command Response Command / Response Primary Secondary / Command / Response / Secondary Primary Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-57
30. HDLC n Chế độ đáp ứng bất đồng bộ (ARM – Asynchronuos Response Mode) n Có cấu hình không cân bằng n Trạm thứ cấp có thể khởi tạo quá trình truyền mà không cần sự cho phép của trạm sơ cấp n Trạm sơ cấp chịu trách nhiệm có đường truyền n Ít được sử dụng Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-59
31. HDLC n Cấu trúc khung n Truyền đồng bộ n Tất cả truyền dẫn dạng khung n Dạng khung đơn cho trao đổi dữ liệu và điều khiển Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-61
32. HDLC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-63
33. HDLC n Trường điều khiển n Có cấu trúc khác nhau ứng với những loại khung khác nhau, có 3 loại khung trong HDLC n Thông tin (I-frame) : Mang dữ liệu cần gởi n Giám sát (S-frame) : điều khiển lỗi và luồng, chứa số thứ tự khung gởi và nhận n Không đánh số (U-frame) :Thiết lập và kết thúc kết nối. n Độ dài có thể 1 hay 2 byte Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-65
34. HDLC n Trường điều khiển n 1 hay 2 bit đầu tiên của trường điều khiển chỉ ra loại khung n N(S) : Số thứ tự frame gởi n N(R) : Số thứ tự frame nhận n P/F : Có 2 chức năng Poll hoặc Final phụ thuộc hoàn cảnh sử dụng n Khung lệnh n Bit P n 1 để yêu cầu đáp ứng từ đối phương n Khung đáp ứng n Bit F n 1 chỉ rằng đây là trả lời cho lệnh Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-67
35. HDLC n Trường điều khiển n M gồm 5 bit xác định các loại U-frame khác nhau M Lệnh Đáp ứng 00 001 SNRM 11 011 SNRME 11 000 SARM DM 11 010 SARME 11 100 SABM 11 110 SABME 00 000 UI UI Set Initilization Mode (SIM) 00 110 UA 00 101 DISC RD Unnumbered Poll (UP) Unnumbered Information (UI) 10 000 SIM RIM Exchange ID (XID) 00 100 UP 11 001 RSET Request Disconnect (RD) 11 101 XID XID 10 001 FRMR RequestKhoa Điện – InformationĐiện tử - ĐHBK TP.HCM Mode (RIM) 3-69
36. HDLC n Trường kiểm tra n Phát hiện sai n 16 bit CRC n Tuỳ chọn 32 bit CRC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-71
37. HDLC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-73
38. HDLC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-75
39. HDLC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-77
40. HDLC Quá trình đóng khung trong HDLC Bên phát Bên thu PACKET Lớp mạng 3 PACKET Tạo C và C PACKET C PACKET giải C Tạo A và A C PACKET A C PACKET giải A Tạo FCS và A C PACKET FCS A C PACKET FCS giải FCS Nhồi bit và A' C' PACKET' FCS' A' C' PACKET' FCS' tách bit F A' C' PACKET' FCS' F Gắn cờ F A' C' PACKET' FCS' F Lớp vật lý Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-79
41. Thảo luận Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-81
42. Bài 1 n Vẽ tiến trình trao đổi khung (có ghi chú thông tin cần thiết) của nghi thức Idle- RQ loại tường minh giữa DTE A và DTE B thoả mãn các giả sử sau: bắt đầu truyền khung thứ N và khung dữ liệu bị sai một lần, khung dữ liệu thứ N+1 truyền ngay lần đầu tiên không bị lỗi nhưng hai khung xác nhận liên tiếp bị lỗi và khung xác nhận lần ba là tốt Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-83
43. Bài 3 n DTE A truyền DTE B 5 khung dư liệu dùng nghi thức điều khiển lỗi Go back N, kích thước cửa sổ k = 3. Vẽ tiến trình trao đổi khung với các giả sử sau: n Khung dư liệu thứ 2 bị lỗi 1 lần Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-85
44. Bài 5 n DTE A truyền DTE B 6 khung dư liệu dùng nghi thức điều khiển lỗi Selective Repeat dạng không tường minh, kích thước cửa sổ k = 3. Vẽ tiến trình trao đổi khung với các giả sử sau: n Khung dư liệu thứ 2 bị lỗi 1 lần n Khung trả lời của khung thứ 3 bị lỗi 1 lần. n Khung thứ 5 và khung trả lời của khung 5 bị lỗi 1 lần Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-87
45. Bài 8 Cho mô hình truyền số liệu như sau Biết rằng Slave A truyền cho Slave C 4 khung dư liệu bằng nghi thức BSC, sử dụng nghi thức điều khiển lỗi Idle RQ (hỏi đáp có nghỉ) dạng tường minh. Vẽ tiến trình trao đổi khung dữ liệu, với các giả sử sau : Ø Khi Slave A truyền Master thì khung dư liệu thứ 2 bị lỗi 1 lần Ø Khi Master truyền dư liệu cho Slave C khung dư liệu thứ 3 bị lỗi 1 lần . Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-89
46. Bài 10 n Vẽ quá trình trao đổi các frames. Biết rằng sử dụng giao thức HDLC ở mode NRM với các giả sử sau: n Primary gởi 3 frame đến secondary và I-frame thứ 2 bị lỗi. n Kích thước cửa sổ k =2, dùng giao thức Go-Back N Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 3-91