intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2

Chia sẻ: Vu Son | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST
Báo xấu
373
lượt xem 116
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Giới thiệu Vị trí, chức năng của LAN trong mô hình OSI Giao thức ở tầng liên kết dữ liệu Vấn đề chung của mạng LAN Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên ALOHA CSMA CSMA-CD WLAN: WLAN LAN khô không dâ và chuẩn 802.11 a, b g dây à h ẩ 802 11 b, Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2.1 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Giới thiệu • Cấu trúc cơ bản của LAN Môi trường truyền dẫn Network Interface Card (NIC) Mỗi...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2

  1. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Giới thiệu Vị trí, chức năng của LAN trong mô hình OSI Giao thức ở tầng liên kết dữ liệu Vấn đề chung của mạng LAN Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên ALOHA CSMA CSMA-CD WLAN LAN khô WLAN: LAN không dây và chuẩn 802.11 a, b, g dâ 802 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2.1 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Giới thiệu • Cấu trúc cơ bản của LAN Môi trường truyền dẫn Network Interface Card (NIC) Interface Card (NIC) Mỗi NIC có địa chỉ vật lý duy nhất Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 1
  2. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Cấu trúc transceiver và magnetic Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Open System for Interconnection (OSI) Mô hình 7 tầng của International Standard Organization (ISO) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) IEEE 802.x OSI Network Layer Network Layer 802.2 Logical Link Control LLC Data Link Layer 802.3 802.5 802.11 Other MAC CSMA-CD Token Ring WLAN LAN Physical Various Physical Layer Physical Layer Layer Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2
  3. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • MAC sublayer IEEE 802.1: Data Link Layer (DLL) được chia thành: o MAC sublayer Điều khiển truy nhập môi trường khi Cung cấp dịch vụ truyền khung không liên kết Các trạm được phân biệt qua địa chỉ vật lý MAC Broadcast các khung với địa chỉ MAC o Logical Link Control (LLC) sublayer Cung cấp giao diện giữa tầng Network và MAC sublayer (OSI) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • LLC sublayer IEEE 802.2: LLC nâng cấp các dịch vụ do MAC cung cấp A B Reliable Datagram Service A B Unreliable Datagram Service LLC LLC LLC MAC MAC MAC MAC MAC MAC PHY PHY PHY PHY PHY PHY Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 3
  4. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • LLC Services Type 1: Unacknowledged connectionless service o Unnumbered frame mode of HDLC (High-level Datalink Link Control) Type 2: Reliable connection-oriented service o Asynchronous balanced mode of HDLC Type 3: Acknowledged connectionless service Additional addressing o Một trạm có địa chỉ vật lý MAC duy nhất o Cung cấp các liên kết logic, được phân biệt bởi SAP (Service Access Point) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Cấu trúc của LLC Protocol Data Unit (PDU) 1 hoặc 1 byte 1 byte 2 byte Destination Destination Source Control Information SAP Address SAP Address I/G C/R 7 bit 1 bit 7 bit 1 bit I/G: Individual or group address SAP address: C/R: Command or response frame 06: IP packet E0: Novel IPX FE: OSI packet AA: Subnetwork Access Protocol (SNAP) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4
  5. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Đóng gói MAC frame IP Packet IP LLC Data Header MAC FCS Header Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 • Vấn đề chung của mạng LAN Vấn đề cơ bản: Làm sao chia sẻ được môi trường ? Các phương pháp chia sẻ môi trường Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 5
  6. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Channelization: satellite Channelization: cellular Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Random access: transmit when ready, need re-transmission Scheduling: polling Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 6
  7. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Scheduling: token passing Wireless LAN: ad hoc network, random access and polling Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Channel capture và delay-bandwidth product (a) tprop = d/v A truyền tại A B t=0 B truyền trước truy tr A B t = tprop và phát hiện xung đột A phát hiện A B xung đột tại t = 2tprop o t = 2tprop : Thời gian cần thiết capture channel o X = L/R: Thời gian truyền khung có độ dài L với tốc độ truyền R t prop L 1 1 o Thông lượng tối đa: R Eff = = R= R ,a = 2t prop R L/R + 2t prop 1 + 2a X 1+ L R Eff 1 o Thông lượng chuẩn hóa: ρ max = = 1 + 2a R Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 7
  8. 2.2 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên • ALOHA Giới thiệu o Xuất phát từ ĐH Hawaii, kết nối các khu vực trường nằm trên các phát Hawaii các khu tr trên các hòn đảo vào máy chủ đặt tại khu vực trung tâm o Sử dụng re-transmission nếu xảy ra xung đột (coi như lỗi truyền tin) o Nếu các trạm gửi lại frame với cùng cơ chế và tham số, khả năng xung đột vẫn có thể xảy ra Backoff algorithm o Máy trạm gửi lại frame sau tBackoff (xác định ngẫu nhiên) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 ALOHA model o X - Transmission time ( X= L/R) o S – Throughput (số frame truyền thành công trong X sec.) o G – Load (số yêu cầu truyền trung bình trong X sec.) o Psuccess: xác suất truyền khung thành công o S = GPsuccess o Bắt đầu truyền khung trong X sec. sẽ có khả năng bị xung đột, ngược lại sẽ thành công nếu bắt đầu truyền sau 2X sec. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 8
  9. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Thông lượng của ALOHA −2 G o S = GPsuccess = G e o Thông lượng tối đa: ρ max = 1 /(2e) (~ 18.4%) o Nếu G nhỏ, S ≈ G; nếu G lớn, S → 0 o Xung đột có thể giảm thông lượng về 0 Slotted ALOHA o Mô hình ALOHA có thể giảm xác suất xung đột khung o Tạo các khe thời gian rộng X sec. o Các trạm chỉ được phép gửi khung khi bắt đầu một khe thời gian o Backoff time là số nguyên lần khe thời gian Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Thông lượng của slotted ALOHA o S = GPsuccess = GP[0 khung xuất hiện trong X sec.] = GP[0 khung xuất hiện trong n khoảng] n ⎛ G⎞ = G (1 − p ) = G⎜1 − ⎟ → Ge −G n ⎝ n⎠ ρ max = 1 / e (~ 36.8%) o Thông lượng tối đa: Ví dụ o BW = 9600 bps o 1 Frame = 120 bit o Hệ thống truyền 9600 x 1frame/120 = 80 frames/sec. o Thông lượng của ALOHA: 80 x 18.4% = 15 frames/sec. o Thông lượng của slotted ALOHA: 80 x 36.8% = 30 frames/sec. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 9
  10. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Máy trạm ‘nghe’ trạng thái đường truyền gian ngẫu nhiên hoặc tbackoff trước khi truyền o Nếu bận: Đợi trong khoảng thời Đợ trong kho th đã được thiết lập đượ thi o Nếu rỗi: Bắt đầu truyền o tprop: Thời gian truyền dẫn (do hiệu ứng capture channel) o Nếu tprop > X (a>1), hiệu quả như ALOHA và slotted ALOHA Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 1-persistent CSMA throghput o Bắt đầu truyền mỗi khi ‘nghe’ thấy đường truyền rỗi o Thông lượng cao hơn ALOHA và slotted ALOHA nếu a nhỏ và ng ngược lại o Trễ nhỏ, hiệu quả thấp Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 10
  11. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Non-persistent CSMA throghput o Nghe đường truyền sau tưng khoảng tbackoff o Thông lượng cao hơn 1-persistent CSMA khi a nhỏ o Trễ lớn, hiệu quả cao p-persistent CSMA throghput (adjustable greedy) o Đợi đến khi đường truyền rỗi, truyền với xác suất p, hoặc chờ 1 khoảng bằng mini-slot và truyền lại với xác suất 1-p Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 CSMA with Carrier Detect (CSMA-CD) Kiểm soát xung đột và hủy bỏ quá trình truyền dẫn o Máy trạm khi cần truyền sẽ ‘nghe’ đường truyền o Trước khi bắt đầu truyền, máy trạm tiếp tục nghe để phát hiện xung đột o Nếu có xung đột, máy trạm dừng quá trình truyền dẫn và thay đổi tbackoff CSMA gây lãng phí X giây – thời gian truyền một khung CSMA-CD giảm lãng phí xuống bằng đúng thời gian phát hiện xung đột và hủy bỏ quá trình truyền dẫn Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 11
  12. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 CSMA-CD model o Xung đột có thể phát hiện và giải quyết sau 2tprop o Tạo các khe thời gian với độ dài 2tprop trong khoảng thời gian tranh ch chấp của các trạm cùng có yêu cầu truyền các tr cùng có yêu truy o Xác suất truyền thành công của 1 trong n trạm: Psuccess= np(1-p)n-1 n −1 n −1 o Lấy đạo hàm 2 vế: Psuccess = n 1 ⎛1− 1 ⎞ ⎛ 1⎞ = ⎜ 1− ⎟ → 1/e khi n = 1/p max ⎜ ⎟ n⎝ n⎠ ⎝ n⎠ o 1/Psuccess = e = 2.718 :số khe thời gian trung bình để giải quyết tranh chấp max o Thời gian tranh chấp trung bình: 2tprope Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 CSMA-CD throughput o Thông lượng cực đại: Hệ thống chỉ luân phiên giữa thời gian tranh chấp và truyền khung o Thông lượng cực đại: đạ X 1 1 ρmax = = = X + t prop + 2et prop 1+ (2e + 1) a 1+ (2e + 1) Rd/vL v: vận tốc truyền lan của tín hiệu điện trong môi trường d: khoảng cách truyền dẫn Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 12
  13. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Ứng dụng của CSMA-CD trong Ethernet LAN o 1-persistent CSMA o R = 10 Mbps o 2tprop = 51.2 microsec. Một khe thời gian: 512 bits = 64 byte Cung cấp trong khoảng cách 2.5 km sử dụng 4 repeater o Truncated Binary Exponential Backoff (TBEB) Sau xung đột thứ n, chọn tbackoff trong khoảng {0, 1, …, 2k – 1} trong đó k = min(n, 10) min(n 10) Mức ưu tiên khi thăm dò đường truyền o Cung cấp các mức ưu tiên khác nhau khi nghe đường truyền o Thiết lập khoảng thời gian interframe theo các lớp ưu tiên o Ứng dụng trong WLAN 802.11 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 IEEE 802.3 và Ethernet o 1-persistent CSMA-CD o Thuật toán 1. Nếu đường truyền ở trạng thái idle, bắt đầu truyền tin, Nếu thái idl đầ ti không, sang bước 2 2. Nếu đường truyền busy, tiếp tục nghe cho đến trạng thái idle sẽ bắt đầu truyền tin 3. Nếu phát hiện xung đột khi truyền tin, dừng ngay quá trình truyền tin và truyền tín hiệu jamming (random bit sequence) 4. Sau khi truyền jamming, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên (tbackoff), và tiếp tục thử truyền tin o Sử dụng TBEB (truncated binary exponential backoff) Backoff time = (0, 2min(k, 10)-1) khe thời gian Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 13
  14. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Lưu đồ Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o IEEE 802.3 Ethernet và thông số hoạt động Slot time: 512 bits times InterFrameGap: 96 µsec Gi Giới hạn số lần truyền lại: 16 16 Giới hạn giá trị Backoff: 10 Kích thước tín hiệu jam: 32 bits Kích thước khung tối đa: 1518 bytes Kích thước khung tối thiểu: 512 bits (64 bytes) o IEEE 802.3 MAC Frame Preamble: đồng bộ, 7 bytes of 10101010 Start of Frame Delimiter (SFD): 10101011 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 14
  15. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Khung IEEE 802.3 MAC o Địa chỉ đích Đơn (Single) Group (Nhóm) Quảng bá (Broadcast) o Địa chỉ Cục bộ (local) hoặc toàn cục (global) o Địa chỉ toàn cục (đối đa 246 ) 24 bit đầu gán cho nhà sán xuất (OUI) 24 bit tiếp theo được gán ở nhà sản xuất CISCO: 00-00-0C 3COM: 02-60-8C Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Khung IEEE 802.3 MAC Độ dài: Số lượng byte trong trường Thông tin (Information) - Khung cực đại: 1518 không bao gồm Preamble + SFD - Số byte thông tin cực đại: 1500 (Hexa: 05DC) Pad: đảm bảo khung tối thiểu là 64 byte FCS: CCITT-32 CRC, được tính toán dựa trên trường địa chỉ, đọ dài thông tin và trường pad - NIC huỷ các khung với độ dài sai hoặc FCS sai Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 15
  16. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Original Ethernet và thông số Tốc độ truyền: 10 Mbps Khung tối thiểu: 512 bits = 64 bytes Sl ti Slot time: 512 bits / 10 Mbps = 51.2 µsec 512 bit 10 Mb 51 - 51.2 µsec x 2 x 105 km/sec = 10.24 km, 1 chiều - 5.12 km khoảng cách 1 vòng (round trip) Độ dài cực đại: 2500 meters + 4 repeaters Mỗi khi tốc độ truyền tăng 10 lần thì khoảng cách truyền cực đại giảm đi 10 lần. Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Định dạng khung DIX Ethernet DIX: Digital, Intel, Xerox: chuẩn chung của 3 hãng Loại (Type): Xác định giao thức của PDU trong trường thông tin, ví dụ: IP, ARP … 0x0800: IP 0x0806: ARP ARP 0x8137: Netware IPX 0x8160: NetBIOS Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 16
  17. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Lớp vật lý IEEE 802.3 Cáp dầy: cứng, khó lắp đặt T-connection Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Ethernet hub & switch Twisted Pair: rẻ Twisted Pair: rẻ, dễ lắp đặt với độ Sử dụng switch tăng khả năng mở rộng tin cậy cao Chia thành nhiều vùng xung đột (Colision Star-topology CSMA-CD domain) Hoạt động ở cơ chế song công (Full duplex) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 17
  18. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Bus & hub Cấu hình bus Tất cả các trạm chia sẻ dung lượng bus (ví du: 10 Mbps) Chỉ 1 trạm thực hiện phiên truyền dẫn tại một thời điểm Hub kết nối các trạm theo hình sao Mọi phiên truyền dẫn đều đi qua hub Chỉ 1 trạm được truyền tại một thời điểm o Cơ chế song công (full duplex - FDX) Ethernet truyền thống sử dụng Half Duplex (HDX) Sử dụng FDX, một trạm có thể đồng thời nhận và gửi tin 100 Mbps Ethernet FDX tốc độ truyền 200 Mbps (lý thuyết) Các trạm kết nối phải có FDX adapter cards Phải có switching hub Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Fast Ethernet Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 100 Mbps Để đảm bảo tính tương thích với 10 Mbps Ethernet: Cùng định dạng khung, giao diện, giao thức (cùng tham số) Sử dụng topo HUB với cáp đôi xoắn và cáp quang Mode hoạt động: HDX hoặc FDX Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 18
  19. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Gigabit Ethernet Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 1 Gbps Slot time = 512 bytes (4096 bits) Carrier extension: khung kích thước nhỏ được mở rộng thành kh kí th thà 512 bytes Frame bursting: cụm các khung ngắn hợp lệ (giới hạn burst : 216 bits) Cấu trúc khung giữ nguyên Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o 10 Gigabit Ethernet Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 10 Gbps Chỉ hoạt động ở mode FDX Cấu trúc khung giữ nguyên kh LAN PHY cho các ứng dụng mạng cục bộ WAN PHY cho các liên kết nối Tốc độ cao, kết nối đường trục sử dụng các Chuyển mạch cỡ lớn Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 19
  20. Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 o Mô trình triển khai mạng Ethernet điển hình Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 2.3 Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2 Chương 2 Phương pháp truy nhập Scheduling trong MAC Hệ thống đặt chỗ (Reservation system) o Hệ thống tập trung: Bộ điều khiển trung tâm nhận yêu cầu từ các máy tr máy trạm và quản lý việc cấp phép truyền và qu lý vi phép truy Frequency Division Duplex (FDD): Dải tần số khác nhau cho uplink và downlink Time Division Duplex (TDD): uplink và downlink chia sẻ 1 dải tần số nhưng ở khoảng thời gian khác nhau o Hệ thống phân tán: Các trạm sử dụng các thuật toán phân quyền để xác định trật tự truyền dẫn của các trạm Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0