Giáo trình Mạng máy tính - Chương 4: Data link

Nội dung text: Giáo trình Mạng máy tính - Chương 4: Data link

1. CHƯƠNG 4: DATA LINK Điều khiển luồng (dòng) Phát hiện lỗi Xử lý lỗi 1
2. Điều khiển luồng • Là kỹ thuật nhằm đảm bảo rằng bên phát không làm tràn dữ liệu bên nhận • Hai phương pháp được sử dụng: – Phương pháp dừng và chờ (Stop and Wait) • Đơn giản nhất, • Kém hiệu quả, chỉ có một khung tin được truyền tại một thời điểm – Phương pháp cửa sổ trượt –(Sliding Window Flow Control) • Hiệu quả • Cho phép truyền nhiều khung tin cùng một lúc trên kênh truyền 2
3. Phương pháp dừng và chờ • Truyền một gói tin và chờ báo nhận – Bên phát truyền một khung tin – Sau khi nhận được khung tin, bên nhận gửi lại xác nhận – Bên phát phải đợi đến khi nhận được xác nhận thì mới truyền khung tin tiếp theo • Không hiệu quả – Bên nhận có thể dừng quá trình truyền bằng cách không gửi khung tin xác nhận – Tại một thời điểm chỉ có một khung tin trên đường truyền chậm – Trường hợp độ rộng của kênh truyền lớn hơn độ rộng của khung tin thì nó tỏ ra cực kỳ kém hiệu quả. 3
4. Phương pháp cửa sổ trượt • Cho phép nhiều khung tin được truyền tại một thời điểm ->Truyền thông hiệu quả hơn. • A và B được kết nối trực tiếp song công (full- duplex). • B có bộ đệm cho n khung tin -> B có thể chấp nhận n khung tin, A có thể truyền n khung tin mà không cần đợi xác nhận từ bên B • Mỗi khung tin được gán nhãn bởi một số thứ tự. • B xác nhận khung tin đã được nhận bằng cách gửi xác nhận cùng với số thứ tự của khung tin tiếp theo mà nó mong muốn nhận 4
5. Phương pháp cửa sổ trượt • A duy trì danh sách các số thứ tự được phép gửi • B duy trì danh sách số thứ tự chuẩn bị nhận - Gọi là cửa sổ của các khung tin - Điều khiển dòng cửa sổ trượt 5
6. Phương pháp cửa sổ trượt • Đối với đường truyền 2 chiều thì mỗi bên phải sử dụng hai cửa sổ: – Một cho phát và một cho nhận – Mỗi bên đều phải gửi dữ liệu và gửi xác nhận tới bên kia • Số thứ tự được lưu trữ trong khung tin – Bị giới hạn, trường k bit thì số thứ tự được đánh số theo Modulo của 2k – Kích thước của cửa sổ không nhất thiết phải lấy là maximum ( ví dụ trường 3 bit, có thể lấy độ dài cửa sổ là 4) 6
7. Phát hiện lỗi • Lý do một hay nhiều bit thay đổi trong khung tin được truyền: – Tín hiệu trên đường truyền bị suy yếu – Tốc độ truyền – Mất đồng bộ • Việc phát hiện ra lỗi để khắc phục, yêu cầu phát lại là cần thiết và vô cùng quan trọng trong truyền dữ liệu. 7
8. Phát hiện lỗi: Parity Check • Là kỹ thuật đơn giản nhất. • Đưa một bit kiểm tra tính chẵn lẻ vào sau khối tin. • Giá trị của bit này được xác định dựa trên số các số 1 là chẵn (even parity), hoặc số các số 1 là lẻ (odd parity). • Lỗi sẽ không bị phát hiện nếu trong khung tin có 2 hoặc một số chẵn các bit bị đảo. • Không hiệu quả khi xung nhiễu đủ mạnh. 8
9. Kiểm tra Parity Bit Parity đơn: Bit Parity 2 chiều: phát hiện các lỗi bit phát hiện & sửa các lỗi bit 0 0 Lớp Link & các mạng LAN 9
10. Phát hiện lỗi: Cyclic redundancy Check (CRC) Mô tả: • Khối dữ liệu k bit • Mẫu n+1 bit (n<k) • Tạo ra dãy n bit gọi là dãy kiểm tra khung tin-FCS, Frame Check Sequence • Tạo ra một khung tin k+n bit • Bên nhận khi nhận được khung tin sẽ chia cho mẫu, nếu kết quả là chia hết, việc truyền khung tin này là không có lỗi 10
11. Phát hiện lỗi: CRC dưới dạng modulo của 2 M: Khối tin k bit R: FCS n bit, n bit cuối của T T: khung tin k+n bit P: Mẫu n+1 bit, đây là một số chia được chọn trước. Mục tiêu: xác định F để T chia hết cho P T = 2nM + R 11
12. Phát hiện lỗi: Các bước tạo và kiểm tra CRC • Các bước tạo CRC – Dịch trái M đi n bit – Chia kết quả cho P – Số dư tìm được là R • Các bước kiểm tra CRC – Lấy khung nhận được (n+k) bit – Chia cho P – Kiểm tra số dư, nếu số dư khác 0, khung bị lỗi, ngược lại là không lỗi 12
13. Phát hiện lỗi: CRC- Dạng đa thức nhị phân Cách thứ 2 để biểu thị CRC là biểu diễn các giá trị như là một đa thức với các hệ số là số nhị phân, đây là các bit của số nhị phân. Gọi T(X), M(X), Q(X), P(X), R(X) là các đa thức tương ứng với các số nhị phân T, M, Q, P, R đã trình bày ở trên, khi đó CRC được biểu thị: 13
14. CRC- Dạng đa thức nhị phân Một số đa thức P(X) tiêu biểu: CRC-12: X12+X11+X3+X2+X+1 CRC-16: X16+X15+X2+1 CRC-CCITT: X16+X12+X5+1 CRC32: X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1 Ví dụ: Tạo CRC: 1. Cho tin M=1010001101 (10 bit) Mẫu P:110101 (6 bit) FCS R: được tính theo phương pháp CRC và sẽ có độ dài là 5 bit 2. Nhân M với 25 ta được: M25=101000110100000 3. Chia kết quả cho P: 4. Số dư là: 01110, được đưa vào sau tin M. Ta có tin T, được truyền đi là: 101000110101110 14
15. CRC- Dạng đa thức nhị phân • Kiểm tra CRC: • Giả sử bên thu nhận được T, khi đó để kiểm tra là phép truyền có lỗi không ta chia T cho P, số dư là 00000, vậy ta kết luận phép truyền tin M, không có lỗi. 15
16. Xử lý lỗi • Lỗi: Mất khung, hỏng khung • Kiểm soát lỗi: – Phát hiện lỗi – Báo nhận: khung tin tốt – Truyền lại khi hết thời gian định trước – Báo nhận: khung tin lỗi và truyền lại 16
17. Xử lý lỗi: ARQ dừng và chờ • Trên cơ sở kĩ thuật điều khiển luồng dừng-và-chờ • Kiểm soát lỗi: – Khung tin tới bên nhận bị hỏng: Truyền lại, sử dụng đồng hồ đếm giờ time-out – Báo nhận bị hỏng: Time-out, bên phát gửi lại, sử dụng label 0/1 và ACK0/ACK1 phát hiện lỗi 17
18. Xử lý lỗi: ARQ dừng và chờ 18
19. Xử lý lỗi: ARQ Quay-lui-N (ARQ Go-Back-N) • Trên cơ sở kĩ thuật điều khiển luồng bằng Cửa sổ trượt • Kiểm soát lỗi: – Khung hỏng: • Khung i-1 thành công, i lỗi, bên nhận gửi SREJ i, bên phát gửi lại • Khung i mất, i+1 được nhận không đúng trình tự, REJ i, bên gửi phát lại i và các khung sau đó • Chỉ khung i được truyền và bị mất, bên nhận không biết i đã được truyền đi, bên phát gửi time-out và gửi RR với P=1, khi bên phát nhận được RR từ bên nhận nó sẽ phát lại i 19
20. Xử lý lỗi: ARQ Quay-lui-N – RR hỏng: • B nhận khung i và gửi RR(i+1), RR(i+1) mất, A có thể nhận RR(>i+1) trước khi RR(i+1) time-out, và có nghĩa là khung i đã thành công. • RR(i+1) time-out, A cố gắng gửi RR với P-bit cho đến khi nhận được RR từ B một số lần nhất định, nếu vẫn không nhận được thì Khởi động lại giao thức – Reject hỏng: • A time-out, A gửi RR với P=1 cho đến khi nhận được RRi từ B thì A sẽ gửi lại khung i 20
21. Xử lí lỗi: ARQ Quay-lui-N 21
22. Xử lý lỗi: ARQ Chọn-Hủy (Selective-Reject) • Chỉ truyền lại những khung có báo nhận là lỗi (SREJ) • Phải duy trì đủ bộ đệm độ lớn • Đảm bảo tính logic phức tạp để gửi và nhận các khung theo đúng trình tự. • ARQ Chọn-Hủy phải giải quyết được sự chồng chéo giữa cửa sổ gửi và nhận. 22
23. Xử lý lỗi: ARQ Chọn-Hủy (Selective-Reject) • Trạm A gửi các khung từ 0 đến 6 tới trạm B. • Trạm B nhận tất cả 7 khung và báo nhận tích lũy với RR 7 • Vì lí do nào đó ví dụ như nhiễu làm RR 7 bị mất trên đường truyền. • Đồng hồ ở A hết hạn và A truyền lại khung 0. • B đã điều chỉnh trước cửa sổ nhận để có thể nhận các khung 7, 0, 1, 2, 3, 4 và 5. Do đó mà khung 7 được coi là bị mất và khung nhận được này là khung số 0 mới, và được chấp nhận bởi B. 23