›

Giáo trình Mạng máy tính - Chương 5: Tầng Link

pdf 97 trang huongle 4400
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Mạng máy tính - Chương 5: Tầng Link", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mang_may_tinh_chuong_5_tang_link.pdf

Nội dung text: Giáo trình Mạng máy tính - Chương 5: Tầng Link

  1. Chapter 5 Tầng Link A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). Computer They’re in PowerPoint form so you see the animations; and can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. Networking: A Top They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following: Down Approach  If you use these slides (e.g., in a class) that you mention their source th (after all, we’d like people to use our book!) 6 edition  If you post any slides on a www site, that you note that they are adapted Jim Kurose, Keith Ross from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this Addison-Wesley material. March 2012 Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2012 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Tầng Link 5-1
  2. Chương 5: tầng Link Mục tiêu:  Hiểu về các nguyên tắc của các dịch vụ tầng link: . Phát hiện lỗi và sửa lỗi . Chia sẽ kênh broadcast: đa truy cập . Định địa chỉ tầng link . local area networks: Ethernet, VLANs  Khởi tạo và hiện thực một số công nghệ tầng link Tầng Link 5-2
  3. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-3
  4. Tầng Link: Giới thiệu Thuật ngữ:  host và router: node  Các kênh truyền thông kết nối global ISP các node lân cận (adjacent nodes) dọc theo đường truyền thông: links . Kết nối có dây (wired links) . Kết nối không đây (wireless links) . LANs  Packet lớp 2: frame, đóng gói datagram Tầng data-link có nhiệm vụ truyền datagram từ 1 node đến node lân cận vật lý (physically adjacent node ) trên một đường liên kết Tầng Link 5-4
  5. Tầng Link: Ngữ cảnh  datagram được truyền bởi So sánh: các giao thức tầng link  Hành trình từ Princeton đến khác nhau trên các đường Lausanne kết nối khác nhau: . limo: Princeton đến JFK . Ví dụ: Ethernet trên . Máy bay: JFK đến Geneva đường kết nối thứ 1, . Xe lửa: Geneva đến Lausanne frame relay trên các  Khách du lịch = datagram đường kết nối trung  segment tầng transprot = gian, 802.11 trên đường liên kết truyền thông kết nối cuối cùng (communication link)  Mỗi giao thức tầng link  Kiểu vận chuyển = giao thức cung cấp các dịch vụ khác tầng link nhau  Đại lý du lịch = thuật toán . Ví dụ: có thể hoặc định tuyến không có thể cung cấp rdt trên đường kết nối Tầng Link 5-5
  6. Các dịch vụ tầng Link  Truy cập liên kết, framing: . Đóng gói datagram vào trong frame, thêm header và trailer . Truy cập kênh truyền nếu môi trường được chia sẽ . Các địa chỉ “MAC” được sử dụng trong các header để xác định nguồn và đích • Khác với địa chỉ IP!  Truyền tin cậy giữa cac node lân cận(adjacent nodes) . Chúng ta đã tìm hiểu làm thế nào để thực hiện điều này ở chương 3! . Ít khi được sử dụng trên đường kết nối lỗi thấp (cáp quang, một số loại cáp xoắn) . Kết nối không dây: tỷ lệ lỗi cao • Hỏi: lý do độ tin cậy ở cả 2 cấp độ đường liên kết và end-end?? Tầng Link 5-6
  7. Các dịch vụ tầng Link (tt)  Điều khiển luồng (flow control): . Điều khiển tốc độ truyền giữa các node gửi và nhận liền kề nhau  Phát hiện lỗi (error detection): . Lỗi gây ra bởi suy giảm tín hiệu, tiếng ồn. . Bên nhận phát hiện sự xuất hiện lỗi: • Tín hiệu bên gửi cho việc truyền lại hoặc hủy bỏ frame bị lỗ  Sửa lỗi (error correction): . Bên nhận xác định và sửa các bít lỗi mà không cần phải truyền lại  half-duplex và full-duplex . Với half duplex, các node tại các đầu cuối của kết nối có thể truyền, nhưng không đồng thời Tầng Link 5-7
  8. Tầng link được thực hiện ở đâu?  Trong mỗi và mọi host  Tầng link được thực hiện trong “adaptor” (còn gọi là network interface card NIC) hoặc trên con application chip transport network cpu memory . Ethernet card, 802.11 link card; Ethernet host chipset bus controller (e.g., PCI) link . Thực hiện tầng physical physical physical và tầng link transmission  Gắn vào trong các bus hệ thống của host network adapter card  Sự kết hợp của phần cứng, phần mềm và firmware Tầng Link 5-8
  9. Các Adaptor trong truyền thông datagram datagram controller controller Host gửi Host nhận datagram frame  Bên gửi:  Bên nhận . Đóng gói datagram . Tìm lỗi, rdt và điều trong frame khiển luồng . Thêm các bit kiểm tra . Lấy ra các datagram, lỗi, rdt và điều khiển chuyển lên lớp trên tại luồng nơi nhận Tầng Link 5-9
  10. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-10
  11. Phát hiện lỗi EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy) D = dữ liệu được bảo vệ bởi kiểm tra lỗi, có thể chứa các trường header • Việc phát hiện lỗi không bảo đảm 100%! • giao thức có thể bỏ qua một số lỗi, nhưng hiếm khi • trường EDC lớn hơn field giúp việc phát hiện và sửa lỗi tốt hơn otherwise Tầng Link 5-11
  12. Kiểm tra chẵn lẻ (Parity checking) bit parity đơn: bit parity 2 chiều:  Phát hiện các lỗi bit đơn  phát hiện và sửa lỗi các bit đơn 0 0 Tầng Link 5-12
  13. Internet checksum Mục tiêu: phát hiện “các lỗi” (ví dụ, các bit bị lộn) trong packet được truyền (chú ý: chỉ được dùng tại tầng transport) Bên gửi: Bên nhận:  Xử lý các nội dung của  Tính toán checksum của segment như một segment vừa nhận chuỗi các số nguyên  Kiểm tra xem có hay 16-bit không giá trị của  checksum: thêm(tổng checksum vừa được tính bù 1) vào các nội dung có bằng với giá trị trong của segment trường checksum:  Bên gửi đặt các giá trị . không – phát hiện lỗi checksum vào trong . có – không có lỗi được trường checksum của phát hiệ. Nhưng có UDP thể còn có lỗi khác không? Tầng Link 5-13
  14. Cyclic redundancy check  Phát hiện lỗi coding mạnh hơn  Xem các bit dữ liệu, D, như một số nhị phân  Chọn mẫu r+1 bit (máy phát), G  Mục tiêu: chọn r bit CRC, R, như thế . chính xác chia hết cho G (theo cơ số 2) . Bên nhận biết G, chia cho G. Nếu phần như khác không: lỗi được phát hiện! . Có thể phát hiện tất cả các lỗi nhỏ hơn r+1 bits  Được sử dụng rộng rãi trong thực tế (Ethernet, 802.11 WiFi, ATM) Tầng Link 5-14
  15. CRC ví dụ Muốn: G D r = 3 D.2r XOR R = nG 1 01000 Tương đương: 1001 101110000 . r 1001 D 2 = nG XOR R 101 Tương đương: 000 nếu chúng ta chia 1010 D.2r cho G, có được 1001 ầ ư ỏ 010 ph n d R th a: 000 100 D.2r 000 R = remainder[ ] R G 1000 0000 1000 Tầng Link 5-15
  16. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-16
  17. Các giao thức và kết nối đa truy cập 2 kiểu “kết nối”:  Điểm-điểm (point-to-point) . PPP cho truy cập dial-up . Kết nối point-to-point giữa Ethernet switch và host  broadcast (dây hoặc đường truyền được chia sẽ) . Ethernet mô hình cũ . upstream HFC . 802.11 wireless LAN shared wire (e.g., shared RF shared RF Trong buổi tiệc coctail cabled Ethernet) (e.g., 802.11 WiFi) (satellite) (không khí và âm thanh được chia sẽ) Tầng Link 5-17
  18. Các giao thức đa truy cập  Kênh broadcast đơn được chia sẽ  2 hoặc nhiều việc truyền đồng thời bởi các node: giao thoa . collision (đụng độ) xảy ra nếu node nhận được 2 hoặc nhiều tín hiệu tại cùng thời điểm Giao thức đa truy cập  Thuật toán phân phối (distributed algorithm) xác định cách các node chia sẽ kênh truyền, nghĩa là xác định khi nòa node có thể truyền  Truyền thông về kênh truyền chia sẽ phải sử dụng chính kênh đó! . Không có kênh khác để phối hợp Tầng Link 5-18
  19. Giao thức đa truy cập lý tưởng Cho trước: kênh broadcast với tốc độ R bps Mong muốn: 1. Khi 1 node muốn truyền, nó có thể gửi dữ liệu với tốc độ R. 2. Khi M node muốn truyền, mỗi node có thể gửi với tốc độ trung bình R/M 3. Phân cấp hoàn toàn: • Không có node đặc biệt để các quá trình truyền phối hợp • Không đồng bộ các đồng hồ, slots 4. Đơn giản Tầng Link 5-19
  20. Các giao thức MAC: phân loại 3 loại chính:  Phân hoạch kênh (channel partitioning) . Chia kênh truyền thành “các mảnh” nhỏ hơn (các slot thời gian, tần số, mã) . Cấp phát mảnh này cho node để sử dụng độc quyền  Truy cập ngẫu nhiên (random access) . Kênh truyền không được chia, cho phép đụng độ . “phục hồi” đụng độ  “xoay vòng” . Các node thay phiên nhau, nhưng các node có quyền nhiều hơn có thể giữ phiên truyền lâu hơn Tầng Link 5-20
  21. Các giao thức MAC phân hoạch kênh:TDMA TDMA: time division multiple access  Truy cập đến kênh truyền theo hình thức “xoay vòng”  Mỗi trạm (station) có slot với độ dài cố định (độ dài = thời gian truyền packet) trong mỗi vòng (round)  Các slot không sử dụng sẽ nhàn rỗi  Ví dụ: LAN có 6 trạm, 1,3,4 có gói được gửi, các slot 2,5,6 sẽ nhàn rỗi 6-slot 6-slot frame frame 1 3 4 1 3 4 Tầng Link 5-21
  22. Các giao thức MAC phân hoạch kênh: FDMA FDMA: frequency division multiple access  Phổ kênh truyền được chia thành các dải tần số  Mỗi trạm được gán một dải tần số cố định  Thời gian truyền không được sử dụng trong dải tần số sẽ nhàn rỗi  Ví dụ: LAN có 6 station, 1,3,4 có packet truyền, các dải tần số 2,5,6 nhàn rỗi FDM cable frequency bandsfrequency Tầng Link 5-22
  23. Các giao thức truy cập ngẫu nhiên  Khi node có packet cần gởi . Truyền dữ liệu với trọn tốc độ của kênh dữ liệu R. . Không có sự ưu tiên giữa các node  2 hoặc nhiều node truyền ➜ “đụng độ”,  Giao thức MAC truy cập ngẫu nhiên xác định: . Cách để phát hiện đụng độ . Cách để giải quyết đụng độ (ví dụ: truyền lại sau đó)  Ví dụ các giao thức MAC truy cập ngẫu nhiên: . slotted ALOHA . ALOHA . CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA Tầng Link 5-23
  24. Slotted ALOHA Giả thuyết: Hoạt động:  ấ ả T t c các frame có cùng  Khi node có được frame kích thước mới, nó sẽ truyền trong  Thời gian được chia thành slot kế tiếp ướ các slot có kích th c . ế ụ ộ bàng nhau ( thời gian để N u không có đ ng đ : ể ử truyền 1 frame) node có th g i frame mới trong slot kế tiếp  Các node bắt đầu truyền chỉ ngay tại lúc bắt đầu . Nếu có đụng độ: node slot truyền lại frame trong mỗi slot tiếp theo với  Các node được đồng bộ hóa xác suất p cho đến khi  ế ặ ề N u 2 ho c nhi u node thành công truyền trong slot, thì tất cả các node đều phát hiện đụng độ Tầng Link 5-24
  25. Slotted ALOHA node 1 1 1 1 1 node 2 2 2 2 node 3 3 3 3 C E C S E C E S S Ưu điểm: Nhược điểm:  Node đơn kích hoạt có  Đụng độ, lãng phí slot ể ề ụ ớ th truy n liên t c v i  Các slot nhàn rỗi tốc độ tối đa của kênh  Các node có thể phát  ấ ỉ Phân c p cao: ch có hiện đụng độ trong thời các slot trong các node ơ ể ề cần được đồng bộ gian ít h n đ truy n packet  Đơn giản  Đồng bộ hóa Tầng Link 5-25
  26. Slotted ALOHA: hiệu suất Hiệu suất: là phần slot  Hiệu suất cực đại: tìm p* truyền thành công trong làm cực đại hóa số nhiều frame dự định Np(1-p)N-1 truyền của nhiều node  Với nhiều node, tìm giới hạn của Np*(1-p*)N-1 khi N tiến  Giả sử: có N node với tới vô cùng, cho: nhiều frame để truyền, hiệu suất cực đại = 1/e = .37 mỗi cái truyền trong slot với xác suất là p  Xác suất để given node Tốt nhất: kênh truyền thành công hữu dụng trong trong 1 slot = p(1-p)N-1 khoảng 37% thời gian! !  Xác suất mà bất kỳ node nào truyền thành công = Np(1-p)N-1 Tầng Link 5-26
  27. Pure (unslotted) ALOHA  unslotted Aloha: đơn giản, không đồng bộ  Khi frame đến đầu tiên . truyền lập tức  Khả năng đụng độ tăng: . frame được truyền tại thời điểm t0 đụng độ với các frame khác được truyền trong thời điểm [t0-1,t0+1] Tầng Link 5-27
  28. Pure ALOHA: hiệu suất P(thành công với given node) = P(node truyền) . P(không có node khác truyền trong [t0-1,t0] . P(không có node khác truyền trong [t0-1,t0] = p . (1-p)N-1 . (1-p)N-1 = p . (1-p)2(N-1) chọn p tối ưu và sau đó cho n -> ∞ = 1/(2e) = .18 Thậm chí không tốt bằng slotted Aloha! Tầng Link 5-28
  29. CSMA (carrier sense multiple access) CSMA: lắng nghe trước khi truyền: Nếu kênh nhàn rỗi: truyền toàn bộ frame  Nếu kênh truyền bận, trì hoãn truyền  So sánh với con người: đừng ngắt lời người khác! Tầng Link 5-29
  30. CSMA: đụng độ (collision)  Đụng độ có thể vẫn xảy ra: trễ lan truyền nghĩa là 2 node không thể nghe thấy quá trình truyền lẫn nhau  Đụng độ: toàn bộ thời gian truyền packet bị lãng phí . Khoảng cách và trễ lan truyền có vai trò trong việc xác định xác suất đụng độ Tầng Link 5-30
  31. CSMA/CD (collision detection) CSMA/CD: carrier sensing, trì hoãn như trong CSMA . Đụng độ được phát hiện trong thời gian ngắn . Việc truyền đụng độ được bỏ qua, giảm lãng phí kênh truyền.  Phát hiện đụng độ: . Dễ dàng trong các mạng LAN hữu tuyến: đo cường độ tín hiệu, so sánh với các tín hiệu đã được truyền và nhận . Khó thực hiện trong mạng LAN vô tuyến: cường độ tín hiệu được nhận bị áp đảo bởi cường độ truyền cục bộ  Tương tự như hành vi của con người: đàm thoại lịch sự Tầng Link 5-31
  32. CSMA/CD (collision detection) Bố trí của các node Tầng Link 5-32
  33. Thuật toán Ethernet CSMA/CD 1. NIC nhận datagram từ 4. nếu NIC phát hiện có sự tầng network, tạo frame truyền khác trong khi đang 2. Nếu NIC cảm nhận truyền, thì nó sẽ hủy bỏ đượckênh rỗi, nó sẽ bắt truyền và phát tín hiệu tắt đầu việc truyền frame. nghẽn Nếu NIC cảm nhận kênh 5. Sau khi hủy bỏ truyền, NIC bận, đợi cho đến khi thực hiện binary kênh rãnh, sau đó mới (exponential) backoff: truyền. . Sau lần đụng độ thứ m, NIC 3. Nếu NIC truyền toàn bộ chọn ngẫu nhiên số K trong frame mà không phát khoảng {0,1,2, , 2m-1}. NIC hiện việc truyền khác, sẽ đợi K·512 bit lần, sau đó NIC được truyền toàn trở lại bước 2 bộ frame đó! . Đụng độ nhiều thì sẽ có khoảng thời gian backoff dài hơn Tầng Link 5-33
  34. CSMA/CD hiệu suất  Tprop = độ trễ lan truyền lớn nhất (max prop delay) giữa 2 node trong mạng LAN  ttrans = thời gian để truyền frame có kích thước lớn nhất 1 efficiency 1 5t prop /ttrans  Hiệu suất tiến tới 1 . khi tprop tiến tới 0 . khi ttrans tiến tới vô cùng  Hiệu suất tốt hơn ALOHA: đơn giản, rẻ và phân cấp! Tầng Link 5-34
  35. Các giao thức MAC “Xoay vòng” Các giao thức phân hoạch kênh MAC (channel partitioning MAC protocols): . Chia sẽ kênh hiệu quả và công bằng với tải lớn . Không hiệu quả ở tải thấp: trễ khi truy cập kênh, 1/N bandwidth được cấp phát thậm chí khi chỉ có 1 node hoạt động! Các giao thức MAC truy cập nhẫu nhiên (random access MAC protocols) . Hiệu quả tại tải thấp: node đơn có thể dùng hết khả năng của kênh . Tải cao: đụng độ cao Các giao thức “Xoay vòng” (“taking turns” protocols) Tìm kiếm giải pháp tốt nhất! Tầng Link 5-35
  36. Các giao thức MAC “Xoay vòng” polling:  Node chủ (master node) “mời” các node data con (slave node) truyền poll lần lượt  Thường được sử dụng master với các thiết bị con “đần data độn”  Quan tâm: . polling overhead slaves . latency . Chỉ có 1 điểm chịu lỗi (master) Tầng Link 5-36
  37. Các giao thức MAC “Xoay vòng” Chuyển token: T  Điều hànhtoken được chuyển từ 1 node đến node kế tiếp theo tuần tự. (không có  Thông điệp token gì để gởi)  Quan tâm: T . token overhead . latency Chỉ có 1 điểm chịu lỗi (master) data Tầng Link 5-37
  38. Mạng truy cập cáp (Cable access network) Các frame Internet và kênh TV được truyền xuống với các tầng số khác nhau cable headend CMTS splitter cable modem cable modem termination system ISP Các frame Internet của luồng dữ liệu lên, tín hiệu điều khiển TV, được truyền lên tại các tầng số khác nhau trong các slot thời gian  Nhiều kênh (broadcast) luồng dữ liệu xuống 40Mbps . CMTS đơn truyền vào trong các kênh  Nhiều kênh luồng dữ liệu lên 30 Mbps . Đa truy cập: tất cả các user tranh dành các slot thời gian nhất định của kênh luồng dữ liệu lên
  39. Mạng truy cập cáp cable headend MAP frame for Interval [t1, t2] CMTS Downstream channel i Upstream channel j t1 t2 Hộ gia đình với modem có cáp Minislots containing Assigned minislots containing cable modem minislots request frames upstream data frames DOCSIS: data over cable service interface spec  FDM trên các kênh tầng số luồng dữ liệu lên và xuống  TDM luồng dữ liệu lên (upstream): một số slot được gán, một số slot có tranh chấp . MAP frame luồng dữ liệu xuống: gán các slot luồng dữ liệu lên . Yêu cầu cho các slot luồng dữ liệu lên (và dữ liệu) được truyền truy cập ngẫu nhiên (binary backoff) trong các slot được lựa ọ ch n Tầng Link 5-39
  40. Tổng kết các giao thức MAC  Phân hoạch kênh, theo thời gian, tần số hoặc mã . Phân chia theo thời gian, phân chia theo tần số  Truy cập ngẫu nhiên(động), . ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD . Cảm nhận sóng mang (carrier sensing): dễ dàng trong một số kỹ thuật (có dây), khó thực hiện trong các công nghệ khác (không dây) . CSMA/CD được dùng trong Ethernet . CSMA/CA được dùng trong 802.11  Xoay vòng . polling từ site trung tâm, truyền token . bluetooth, FDDI, token ring Tầng Link 5-40
  41. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-41
  42. Địa chỉ MAC và ARP  Địa chỉ IP 32-bit: . Địa chỉ tầng network cho interface . Được sử dụng cho tầng 3 (tầng network) chuyển dữ liệu  Địa chỉ MAC (hoặc LAN hoặc physical hoặc Ethernet) : . Chức năng: được sử dụng “cục bộ” để chuyển frame từ 1 interface này đến 1 interface được kết nối vật lý với nhau (cùng mạng, trong ý nghĩa địa chỉ IP) . Địa chỉ MAC 48 bit (cho hầu hết các mạng LAN) được ghi vào trong NIC ROM, đôi khi cũng trong phần mềm . Ví dụ: 1A-2F-BB-76-09-AD hexadecimal (base 16) notation (mỗi “số” đại diện 4 bit) Tầng Link 5-42
  43. Địa chỉ MAC và ARP Mỗi adapter trên mạng LAN có địa chỉ LAN duy nhất 1A-2F-BB-76-09-AD LAN (wired or adapter wireless) 71-65-F7-2B-08-53 58-23-D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 Tầng Link 5-43
  44. Địa chỉ LAN(tt)  Sự phân bổ địa chỉ MAC được quản lý bởi IEEE  Nhà sản xuất mua phần không gian địa chỉ MAC (bảo đảm duy nhất)  So sánh: . Địa chỉ MAC: như là số chứng minh nhân dân . Địa chỉ IP: như là địa chỉ bưu điện  địa chỉ MAC phẳng ➜ tính di động . Có thể di chuyển card LAN từ 1 mạng LAN này tới mạng LAN khác  Địa chỉ IP phân cấp không di động . địa chỉ phụ thuộc vào subnet IP mà node đó gắn vào Tầng Link 5-44
  45. ARP: address resolution protocol Hỏi: làm cách nào để xác định địa chỉ MAC của interface khi biết được địa chỉ IP của nó? Bảng ARP: mỗi node IP (host, router) trên mạng LAN có bảng ARP 137.196.7.78 . Địa chỉ IP/MAC ánh 1A-2F-BB-76-09-AD xạ cho các node 137.196.7.23 137.196.7.14 trong mạng LAN: LAN 71-65-F7-2B-08-53 . TTL (Time To Live): 58-23-D7-FA-20-B0 thời gian sau đó địa chỉ ánh xạ sẽ bị lãng 0C-C4-11-6F-E3-98 quên (thông thường là 137.196.7.88 20 phút) Tầng Link 5-45
  46. Giao thức ARP: cùng mạng LAN  A muốn gởi datagram tới B . Địa chỉ MAC của B không có trong bảng ARP của A.  A sẽ lưu lại cặp địa chỉ  A sẽ quảng bá IP-tới-MAC trong bảng (broadcasts) ARP query ARP của nó cho tới khi packet có chứa địa chỉ IP thông tin này trở nên của B cũ (hết hạn sử dụng) . Địa chỉ MAC đích = FF-FF- . soft state: thông tin FF-FF-FF-FF hết hạn (bỏ đi) trừ khi ượ ớ . Tất cả các node trên mạng đ c làm m i LAN sẽ nhận ARP query này  ARP là “plug-and-play”:  B nhận ARP packet, trả lời . Các nodes tạo bảng ARP tới A với địa chỉ MAC của của nó không cần sự can thiệt của người quản trị B mạng . frame được gởi gởi tới địa chỉ MAC của A (unicast) Tầng Link 5-46
  47. Addressing: định tuyến tới mạng LAN khác walkthrough: gởi datagram từ A tới B thông qua R . tập trung vào addressing – tại tầng IP (datagram) và MAC (frame) . giả sử A biết địa chỉ IP của B . giả sử A biết địa chỉ IP của router first hop, R (cách nào?) . giả sử A biết địa chỉ MAC của R (cách nào?) A B R 111.111.111.111 222.222.222.222 74-29-9C-E8-FF-55 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-06-9B 111.111.111.112 111.111.111.110 222.222.222.221 CC-49-DE-D0-AB-7D E6-E9-00-17-BB-4B 88-B2-2F-54-1A-0F Tầng Link 5-47
  48. Addressing: định tuyến tới mạng LAN khác  A tạo IP datagram với IP nguồn A, đích B  A tạo frame tầng link với địa chỉ MAC của R như là địa chỉ đích, frame này chứa IP datagram từ A tới B MAC nguồn: 74-29-9C-E8-FF-55 MAC đích: E6-E9-00-17-BB-4B IP nguồn: 111.111.111.111 IP đích: 222.222.222.222 IP Eth Phy A B R 111.111.111.111 222.222.222.222 74-29-9C-E8-FF-55 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-06-9B 111.111.111.112 111.111.111.110 222.222.222.221 CC-49-DE-D0-AB-7D E6-E9-00-17-BB-4B 88-B2-2F-54-1A-0F Tầng Link 5-48
  49. Addressing: định tuyến tới mạng LAN khác  frame được gởi từ A tới R  frame được nhận tại R, datagram được gỡ bỏ, được chuyển tới IP MAC nguồn: 74-29-9C-E8-FF-55 MAC đích: E6-E9-00-17-BB-4B IP src: 111.111.111.111 IP dest: 222.222.222.222 IP IP Eth Eth Phy Phy A B R 111.111.111.111 222.222.222.222 74-29-9C-E8-FF-55 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-06-9B 111.111.111.112 111.111.111.110 222.222.222.221 CC-49-DE-D0-AB-7D E6-E9-00-17-BB-4B 88-B2-2F-54-1A-0F Tầng Link 5-49
  50. Addressing: định tuyến tới mạng LAN khác  R sẽ chuyển tiếp datagram với IP nguồn A, đích B  R tạo frame tầng link với địa chỉ MAC của B như là địa chỉ đích, frame này chứa IP datagram từ A tới B MAC nguồn: 1A-23-F9-CD-06-9B MAC đích: 49-BD-D2-C7-56-2A IP nguồn: 111.111.111.111 IP đích: 222.222.222.222 IP IP Eth Eth Phy Phy A B R 111.111.111.111 222.222.222.222 74-29-9C-E8-FF-55 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-06-9B 111.111.111.112 111.111.111.110 222.222.222.221 CC-49-DE-D0-AB-7D E6-E9-00-17-BB-4B 88-B2-2F-54-1A-0F Tầng Link 5-50
  51. Addressing: định tuyến tới mạng LAN khác  R chuyển tiếp datagram với IP nguồn A, đích B  R tạo frame tầng link với địa chỉ MAC của B như là địa chỉ đích, frame này chứa IP datagram từ A-tới-B MAC nguồn: 1A-23-F9-CD-06-9B MAC đích: 49-BD-D2-C7-56-2A IP nguồn: 111.111.111.111 IP đích: 222.222.222.222 IP IP Eth Eth Phy Phy A B R 111.111.111.111 222.222.222.222 74-29-9C-E8-FF-55 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-06-9B 111.111.111.112 111.111.111.110 222.222.222.221 CC-49-DE-D0-AB-7D E6-E9-00-17-BB-4B 88-B2-2F-54-1A-0F Tầng Link 5-51
  52. Addressing: định tuyến tới mạng LAN khác  R chuyển tiếp datagram với IP nguồn A, đích B  R tạo frame tầng link với địa chỉ MAC của B như là địa chỉ đích, frame chứa IP datagram từ A-tới-B MAC nguồn: 1A-23-F9-CD-06-9B MAC đích: 49-BD-D2-C7-56-2A IP nguồn: 111.111.111.111 IP đích: 222.222.222.222 IP Eth Phy A B R 111.111.111.111 222.222.222.222 74-29-9C-E8-FF-55 49-BD-D2-C7-56-2A 222.222.222.220 1A-23-F9-CD-06-9B 111.111.111.112 111.111.111.110 222.222.222.221 CC-49-DE-D0-AB-7D E6-E9-00-17-BB-4B 88-B2-2F-54-1A-0F Tầng Link 5-52
  53. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-53
  54. Ethernet Công nghệ mạng LAN hữu tuyến “chiếm ưu thế”:  $20 cho NIC  Công nghệ mạng LAN được sử dụng rộng rãi lần đầu tiên  Đơn giản hơn, rẻ hơn mạng LAN token và ATM  Giữ tốc độ trung bình từ: 10 Mbps – 10 Gbps Phác thảo Ethernet của Metcalfe Tầng Link 5-54
  55. Ethernet: cấu trúc vật lý  bus: phổ biến trong giữa thập niên 90 . Tất cả các node trong cùng collision domain (có thể đụng độ lẫn nhau)  star: chiếm ưu thế ngày nay . switch hoạt động ở trung tâm . Mỗi “spoke” chạy một (riêng biệt) giao thức Ethernet (các node không đụng độ lẫn nhau) switch star bus: cáp đồng trục Tầng Link 5-55
  56. Cấu trúc frame Ethernet adapter gửi sẽ đóng gói IP datagram (hoặc packet giao thức khác của tầng mạng) trong Ethernet frame type dest. source data preamble address address (payload) CRC preamble:  7 byte với mẫu 10101010 được theo sau bởi 1 byte với mẫu 10101011  được sử dụng để đồng bộ tốc độ đồng hồ của người gửi và nhận Tầng Link 5-56
  57. Cấu trúc frame Ethernet (tt)  addresses: 6 byte địa chỉ MAC nguồn, đích . Nếu adapter nhận frame với địa chỉ đích đúng là của nó, hoặc với địa chỉ broadcast (như là ARP packet), thì nó sẽ chuyển dữ liệu trong frame tới giao thức tầng network . Ngược lại, adapter sẽ hủy frame  type: chỉ ra giao thức tầng cao hơn (thường là IP nhưng cũng có thể là những cái khác như là Novell IPX, AppleTalk)  CRC: cyclic redundancy check tại bên nhận . Lỗi được phát hiện: frame bị bỏ type dest. source data preamble address address (payload) CRC Tầng Link 5-57
  58. Ethernet: không tin cậy,không kết nối  Connectionless (không kết nối): không bắt tay giữa các NIC gửi và nhận  Unreliable(không tin cậy): NIC nhận sẽ không gửi thông báo nhận thành công (acks) hoặc không thành công (nacks) đến các NIC gửi . Dữ liệu bị trong các frame bị bỏ sẽ được khôi phục lại chỉ khi nếu bên gửi dùng dịch vụ tin cậy của tầng cao hơn (như là TCP) còn không thì dữ liệu mà đã bị bỏ sẽ mất luôn  Giao thức MAC của Ethernet: unslotted CSMA/CD với binary backoff Tầng Link 5-58
  59. Chuẩn Ethernet 802.3 : tầng link & physical  Nhiều chuẩn Ethernet khác nhau . Giao thức MAC thông dụng và định dạng frame . Tốc độ khác nhau: 2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10G bps . Môi trường truyền tầng vật lý khác nhau: fiber, cable Giao thức MAC và định application dạng frame transport network 100BASE-TX 100BASE-T2 100BASE-FX link 100BASE-T4 100BASE-SX 100BASE-BX physical copper (twister fiber physical layer pair) physical layer Tầng Link 5-59
  60. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-60
  61. Ethernet switch  Thiết bị tầng link: giữa vai trò tích cực . Lưu (store) và chuyển tiếp (forward ) các frame Ethernet . Xem xét địa chỉ MAC của frame đến, chọn lựa chuyển tiếp frame tới 1 hay nhiều đường link đi ra khi frame được chuyển tiếp vào segment, dùng CSMA/CD để truy nhập segment  Transparent (trong suốt) . Các host không nhận thức được sự hiện diện của các switche  plug-and-play, tự học . Các switch không cần được cấu hình Tầng Link 5-61
  62. Switch: nhiều sự truyền đồng thời  Các host kết nối trực tiếp A tới swich B  Switch lưu tạm (buffer ) C’ các packet 6 1 2  Giao thức Ethernet được sử dụng trên mỗi đường kết nối 5 4 3 vào, nhưng không có đụng độ; full duplex B’ C . Mỗi đường kết nối là 1 miền collision (đụng độ) A’ của riêng nó switch với 6 interface  switching: A-tới-A’ và B- (1,2,3,4,5,6) tới-B’ có thể truyền đồng thời mà không có đụng độ xảy ra Tầng Link 5-62
  63. Bảng switch forwarding Hỏi: làm thế nào để switch biết A tới A’ thì sẽ thông qua interface 4 và tới B’ thì thông C’ B interface 5? 1 2  Đáp: mỗi switch có một bảng 6 switch, mỗi entry: 5 4 3 . (địa chỉ MAC của host, B’ C interface để tới được host đó, time stamp) . Giống như bảng định tuyến! A’ Q:những entry được tạo và được switch với 6 interface duy trì như thế nào trong bảng (1,2,3,4,5,6) switch? . Có giống như giao thức định tuyến hay không? Tầng Link 5-63
  64. Nguồn: A Switch: tự học đích: A’ A A A’  switch học các host có thể tới được thông qua các interface kết nối với C’ B các host đó 6 1 2 . Khi frame được nhận, ọ ị switch “h c” v trí 5 4 3 của bên gửi: incoming LAN segment B’ C . Ghi lại cặp bên gửi/vị trí trong bảng switch A’ MAC addr interface TTL A 1 60 Bảng Switch (ban đầu trống) Tầng Link 5-64
  65. Switch: lọc/chuyển tiếp frame Khi frame được nhận tại switch: 1. Ghi lại đường kết nối vào, địa chỉ MAC của host gửi 2. Ghi vào mục lục bảng switch với địa chỉ MAC đích 3. Nếu entry được thì thấy cho đích đến đó thì { nếu đích đến nằm trên phân đoạn mạng từ cái mà frame đã đến thì bỏ frame ngược lại chuyển tiếp frame trên interface được chỉ định bởi entry } ngược lại flood /* chuyển tiếp trên tất cả interface ngoại trừ interface mà dữ liệu đó đã đến từ đó*/ Tầng Link 5-65
  66. ự ọ ể ế ụ Nguồn: A T h c, chuy n ti p: ví d đích: A’ A A A’  frame có đích đến là A’, vị trí của A’ không C’ B biết: flood 6 1 2 A A’  Đích A có vị trí đã 5 4 3 được biết trước: B’ C gửi chọn lọc chỉ trên 1 A’ A đường kết nối duy nhất A’ MAC addr interface TTL A 1 60 Bảng switch A’ 4 60 (ban đầu trống) Tầng Link 5-66
  67. Kết nối các switch với nhau (Interconnecting switches)  Các switch có thể được kết nối với nhau S4 S1 S3 A S2 F I B C D H E G Hỏi: gửi từ A tới G – làm cách nào S1 biết đề chuyển tiếp frame tới F thông qua S4 và S3?  Trả: tự học! (làm việc giống y chang như trong trường hợp chỉ có 1 switch!) Tầng Link 5-67
  68. Ví dụ nhiều switch tự học Giả sử C gửi frame tới I, I trả lời cho C S4 S1 S3 A S2 F I B C D H E G  Hỏi: trình bày các bảng của các switch và cách packet được chuyển đi tại các switch S1, S2, S3, S4 Tầng Link 5-68
  69. Mạng của tổ chức mail server Đến mạng bên ngoài router web server IP subnet Tầng Link 5-69
  70. So sánh Switch và router application transport Cả 2 đều lưu và chuyển tiếp datagram network (store-and-forward): frame link . router: thiết bị tầng network physical link frame (khảo sát header của tầng physical network) . switche: thiết bị tầng link switch (khảo sát header của tầng link) network datagram link frame Cả 2 đều có bảng forwarding: physical . router: tính toán bảng dùng application các thuật toán định tuyến, địa transport chỉ IP network . switch: học bảng forwarding link dùng flooding, học, địa chỉ physical MAC Tầng Link 5-70
  71. VLANs: trình bày Xem xét:  Người dùng bên CS di chuyển văn phòng sang EE, nhưng vẫn muốn kết nối CS switch?  Miền broadcast đơn: . Tất cả lưu lượng Computer broadcast tầng 2 Computer Science Electrical Engineering (ARP, DHCP, địa chỉ Engineering MAC không biết vị trí đích đến ở đâu) phải đi qua toàn mạng LAN . An ninh/riêng tư, các vấn đề về hiệu suất Tầng Link 5-71
  72. port-based VLAN: các port của switch được nhóm lại (bởi phần VLANs mềm quản lý switch) để trở thành một swich vật lý duy nhất Virtual Local 1 7 9 15 Area Network 2 8 10 16 Các switch hỗ trợ khả năng VLAN có thể được cấu hình để Electrical Engineering Computer Science định nghĩa nhiều (VLAN ports 1-8) (VLAN ports 9-15) mạng LAN ảo hoạt động như là nhiều switch ảo (multiple virtual LANS) trên một hạ 1 7 9 15 tầng vật lý của mạng 2 8 10 16 LAN. Electrical Engineering Computer Science (VLAN ports 1-8) (VLAN ports 9-16) Tầng Link 5-72
  73. Port-based VLAN router  traffic isolation (cô lập traffic): các frame đến/từ các port 1-8 chỉ có thể tới được các port 1-8 . Cũng có thể định nghĩa VLAN dưa trên địa chỉ MAC của thiết 1 7 9 15 bị đầu cuối, hơn là dựa trên 2 8 10 16 port của switch  dynamic membership: các port có thể được gán Electrical Engineering Computer Science động giữa các VLAN (VLAN ports 1-8) (VLAN ports 9-15)  Chuyển tiếp giữa các VLAN: được thực hiện thông qua định tuyến (cũng giống như các switch riêng biệt) . Trên thực tế, các nhà cung cấp bán các thiết bị switch kết hợp với các router Tầng Link 5-73
  74. VLANS kéo dài qua nhiều switch 1 7 9 15 1 3 5 7 2 8 10 16 2 4 6 8 Electrical Engineering Computer Science Ports 2,3,5 thuộc về EE VLAN (VLAN ports 1-8) (VLAN ports 9-15) Ports 4,6,7,8 thuộc về CS VLAN  trunk port: mang các frame giữa các VLAN được định nghĩa trên nhiều switch vật lý . Các frame được chuyển tiếp bên trong VLAN giữa các switch không thể là các frame 802.1 (phải mang thông tin VLAN ID) . Giao thức 802.1q thêm/gỡ bỏ các trường header được thêm vô cho các frame được chuyển tiếp giữa các trunk port Tầng Link 5-74
  75. Định dạng frame VLAN 802.1Q type preamble dest. source data (payload) address address CRC 802.1 frame type preamble dest. source data (payload) address address CRC 802.1Q frame 2-byte Tag Protocol Identifier Recomputed (value: 81-00) CRC Tag Control Information (12 bit VLAN ID field, 3 bit priority field like IP TOS) Tầng Link 5-75
  76. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-76
  77. Multiprotocol label switching (MPLS)  Mục tiêu ban đầu: chuyển tiếp IP tốc độ cao dùng nhãn có độ dài cố định (fixed length label) (thay thế cho địa chỉ IP) . Tra cứu nhanh dùng định dang có chiều dài cố định (fixed length identifier) (chứ không dùng sự phù hợp với prefix ngắn nhất) . Lấy ý tưởng từ hướng tiếp cận của Virtual Circuit (VC) . Tuy nhiên IP datagram vẫn giữ địa chỉ IP! PPP or Ethernet MPLS header IP header remainder of link-layer frame header label Exp S TTL 20 3 1 5 Tầng Link 5-77
  78. Router có khả năng MPLS  Còn gọi là Router chuyển mạch nhẵn (label- switched router)  Chuyển tiếp các packet tới interface đầu ra chỉ dựa trên giá trị nhãn (label value) (không kiểm tra địa chỉ IP) . Bảng chuyển tiếp MPLS (MPLS forwarding table) khác với bảng chuyển tiếp IP (IP forwarding tables)  Linh hoạt: các quyết định chuyển tiếp MPLS có thể khác với IP của chúng . Dùng địa chỉ đích và nguồn để định tuyến các luồng dữ liệu tới cùng đích đến một cách khác nhau (same destination differently) (traffic engineering) . Định tuyến lại các luồng dữ liệu nhanh chóng nếu đường liên kết hỏng: các đường dẫn dự phòng được tính toán trước (hữu dụng cho VoIP) Tầng Link 5-78
  79. So sánh đường đi MPLS và IP R6 D R4 R3 R5 A R2  Định tuyến IP: đường tới đích đến được xác định bởi 1 địa chỉ đích IP router Tầng Link 5-79
  80. So sánh đường đi MPLS và IP entry router (R4) có thể sử dụng các đường đi MPLS khác nhau tới A được dựa trên địa R6 chỉ nguồn D R4 R3 R5 A R2  Định tuyến IP: Định tuyến IP: đường tới đích đến được xác định bởi chỉ cần địa chỉ đích IP-only router  Định tuyến MPLS: đường tới đích đến có thể được dựa trên địa chỉ nguồn và đích MPLS và IP router . Định tuyến lại nhanh chóng (fast reroute): tính toán lại các đường đi dự phòng trong trường hợp đường kết nối bị hỏng Tầng Link 5-80
  81. Tín hiệu MPLS  Chỉnh sửa các giao thức flooding IS-IS link-state, OSPF để mang thông tin được sử dụng bởi định tuyến MPLS, . Ví dụ: link bandwidth, số lượng băng thông đường link “được dành riêng”  entry của router MPLS sử dụng giao thức tín hiệu RSVP-TE để thiết lập chuyển tiếp MPLS tại các router luồng dưới RSVP-TE R6 D R4 R5 modified link state A flooding Tầng Link 5-81
  82. Bảng chuyển tiếp MPLS in out out label label dest interface 10 A 0 in out out 12 D 0 label label dest interface 8 A 1 10 6 A 1 12 9 D 0 R6 0 0 D 1 1 R4 R3 R5 0 0 A R2 in outR1 out label label dest interface in out out label label dest interface 6 - A 0 8 6 A 0 Tầng Link 5-82
  83. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-83
  84. Mạng trung tâm dữ liệu  10 đến 100 ngàn host: . e-business (e.g. Amazon) . content-servers (như là YouTube, Akamai, Apple, Microsoft) . search engines, data mining (như là Google)  Thách thức: . Nhiều ứng dụng, mỗi cái phục vụ số lượng lớn client . Quản lý/cân bằng tải, tránh tắc nghẽn dữ liệu, mạng và tiến trình Inside a 40-ft Microsoft container, Chicago data center Tầng Link 5-84
  85. Mạng trung tâm dữ liệu Cân bằng tải: định tuyến tầng application . Nhận các yêu cầu client bên ngoài . Hướng dẫn khối lượng công việc trong trung tâm dữ liệu . Trả về kết quả cho client bên ngoài Internet (trung tâm dữ liệu ẩn bên trong đối với client) Border router Load Load balancer Access router balancer Tier-1 switches B A C Tier-2 switches TOR switches Server racks 1 2 3 4 5 6 7 8 Tầng Link 5-85
  86. Mạng trung tâm dữ liệu  Rất nhiều kết nối giữa các switch và rack: . Thông lượng được tăng lên giữa các rack (nhiều đường định tuyến có thể dùng được) . Độ tin cậy và khả năng dự phòng tăng lên Tier-1 switches Tier-2 switches TOR switches Server racks 1 2 3 4 5 6 7 8
  87. Tầng Link và mạng LAN: Nội dung 5.1 Giới thiệu và các 5.5 link virtualization: dịch vụ MPLS 5.2 phát hiện lỗi và sửa 5.6 mạng trung tâm dữ lỗi liệu 5.3 các giao thức đa 5.7 một ngày trong truy cập cuộc sống của một 5.4 mạng LAN yêu cầu web . Định địa chỉ, ARP . Ethernet . switches . VLANS Tầng Link 5-87
  88. Synthesis: một ngày trong cuộc sống của một truy vấn web  Tìm hiểu đầy đủ chồng giao thức từ trên xuống dưới! . application, transport, network, link  putting-it-all-together: synthesis! . Mục tiêu: xác định, xem xét, hiểu các giao thức (tại tất cả các tầng) được tham gia vào tình huống đơn giản: truy vấn trang www . Ngữ cảnh: sinh viên kết nối máy tính xách tay vào mạng của tòa nhà trường học, yêu cầu/nhận www.google.com Tầng Link 5-88
  89. Một ngày trong cuộc sống: ngữ cảnh browser DNS server Comcast network 68.80.0.0/13 Mạng trường học 68.80.2.0/24 web page web server Mạng của Google 64.233.169.105 64.233.160.0/19 Tầng Link 5-89
  90. Một ngày trong cuộc sống kết nối tới Internet DHCP DHCP  Kết nối máy tính xách tay DHCP UDP cần có địa chỉ IP của riêng DHCP IP nó, địa chỉ của router DHCP Eth Phy first-hop, địa chỉ của DNS DHCP server: dùng DHCP  Yêu cầu DHCP được đóng gói trong UDP, được đóng gói DHCP DHCP trong IP, được đóng gói DHCP UDP DHCP IP trong 802.3 Ethernet DHCP Eth router Phy (chạy DHCP)  Ethernet frame broadcast (dest: FFFFFFFFFFFF) trên LAN, được nhận tại router chạy DHCP server  Ethernet demuxed to IP demuxed, UDP demuxed to DHCP Tầng Link 5-90
  91. Một ngày trong cuộc sống kết nối tới Internet DHCP DHCP  DHCP server lập DHCP DHCP UDP ACK chứa địa chỉ IP của DHCP IP client, địa chỉ IP của DHCP Eth router first-hop cho Phy client đó, tên và địa chỉ IP của DNS server  Đóng gói tại DHCP server, frame được chuyển tiếp (sự DHCP DHCP DHCP UDP học của switch) thông qua DHCP IP mạng LAN, tách ra tại DHCP Eth router client Phy (chạy DHCP) DHCP  DHCP client nhận DHCP ACK reply Bây giờ, Client có địa chỉ address, biết tên và địa chỉ của DNS server, địa chỉ IP của router first-hop Tầng Link 5-91
  92. Một ngày trong cuộc sống ARP (trước DNS, trước HTTP)  Trước khi gửi HTTP request, cần DNS DNS địa chỉ IP của www.google.com: DNS UDP DNS DNS ARP IP ARP query Eth  DNS query được tạo, đóng gói Phy trong UDP, được đóng gói trong IP, được đóng gói trong Eth. Gửi frame tới router, cần địa chỉ ARP MAC của interface của router ARP reply Eth Phy interface: ARP  ARP query broadcast, được router (chạy DHCP) nhận bởi router, router này sẽ trả lời lại với ARP reply cung cấp địa chỉ MAC của interface của router này  Hiện tại, client biết địa chỉ MAC của router first hop , vì vậy nó có thể gửi frame chứa DNS query Tầng Link 5-92
  93. Một ngày trong cuộc sống usingDNS DNS DNS UDP DNS server DNS IP DNS DNS DNS Eth DNS UDP DNS Phy DNS IP DNS Eth Phy DNS Comcast network 68.80.0.0/13  IP datagram được chuyển tiếp router từ mạng campus tới mạng (chạy DHCP) Comcast, được định tuyến (các  IP datagram chứa DNS bảng được tạo bởi các giao thức query được chuyển tiếp định tuyến RIP, OSPF, IS-IS thông qua switch của và/hoặc BGP) tới DNS server mạng LAN từ client tới  Được tách/ghép tới DNS server router hop thứ nhất  DNS server trả lời cho client với địa chỉ IP address của www.google.com Tầng Link 5-93
  94. Một ngày trong cuộc sống kết nối TCP mang HTTP HTTP HTTP SYNACKSYN TCP SYNACKSYN IP SYNACKSYN Eth Phy  Gửi HTTP request, đầu tiên client mở TCP socket tới web server router  TCP SYN segment (bước 1 (chạy DHCP) SYNACKSYN TCP trong 3-bước bắt tay) được SYNACKSYN IP định tuyến liên miềntới web SYNACKSYN Eth server Phy  web server đáp ứng với TCP SYNACK (bước 2 trong 3- web server bước bắt tay) 64.233.169.105  Kết nối TCP được thiết lập! Tầng Link 5-94
  95. Một ngày trong cuộc sống HTTP yêu cầu/trả lời (request/reply) HTTPHTTP HTTP  Trang web cuối cùng cũng HTTPHTTP TCP được thể hiện ra(!!!) HTTPHTTP IP HTTPHTTP Eth Phy  HTTP request được gửi vào trong TCP socket  IP datagram chứa HTTP router request được định tuyến tới HTTP HTTP (chạy DHCP) HTTP TCP www.google.com HTTP IP  web server đáp ứng với HTTP Eth Phy HTTP reply (chứa trang web) web server  IP datagram chứa HTTP 64.233.169.105 reply được định tuyến trờ về client Tầng Link 5-95
  96. Chương 5: Tổng kết  các nguyên lý của các dịch vụ tầng data link: . Phát hiện và sửa chữa lỗi . Chia sẽ kênh broadcast: đa truy cập . Định địa chỉ tầng link  Thực hiện các công nghệ khác nhau của tầng link . Ethernet . Mạng LAN và VLAN chuyển mạch . Mạng ảo hóa như là một lớp tầng link: MPLS  Tổng hợp: một ngày trong cuộc sống của truy vấn web Tầng Link 5-96
  97. Chương 5: let’s take a breath  Tìm hiểu đầy đủ chồng giao thức từ trên xuống dưới (ngoại trừ PHY)  Hiểu về các nguyên tắt mạng và hiện thực  Có thể dừng tại đây . Nhưng có một số chủ đề thú vị! . wireless . multimedia . security . network management Tầng Link 5-97