SLIDE MẠNG MÁY TÍNH

Chương 1. Tổng quan Mạng máy tính PGS. TS. Nguyễn Tài Hưng Bộ môn Kỹ thuật thông tin Viện Điện tử - Viễn thông ĐHBK Hà Nội Email: hung.nguyentai@hust.edu.vn Nội dung  Mục đích hình thành  Phân loại mạng và kiến trúc vật lý của mạng  Mô hình tham chiếu và giao thức trên mạng  Một số thí dụ về mạng 1 Nhu cầu Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  Nhu cầu chia sẻ tài nguyên, thông tin và dịch vụ Chia sẻ dữ liệu, thông tin Các dịch vụ truyền số liệu (email, chat .v.v.) Tài nguyên Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 3 Nhu cầu (tiếp…)  Điểm - điểm Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Nguồn Kênh truyền Đích  Nhiều điểm – nhiều điểm điểm Nguồn Nguồn Một số khái niệm khác Nguồn CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Đích ????? Đích Đích PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 4 2 Nhu cầu (tiếp…) Đầu cuối Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Nút mạng Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 5 Nhu cầu (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  Khi cần kết nối nhiều nguồn với nhiều đích để chia sẻ tài nguyên và thông tin  cần kết nối nguồn và đích thông qua một mạng truyền thông (communication network) Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 6 3 Định nghĩa Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Là tập hợp các thiết bị (hardware và software) và cơ sở hạ tầng để có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông cơ bản  Thiết bị: switch, router, multiplexer .v.v.  Cơ sở hạ tầng: cáp đồng trục, cáp quang, .v.v.  Thí dụ: Mạng điện thoại, mạng di động, mạng máy tính, Internet, … CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 7 Mạng truyền thông  Dịch vụ truyền thông (communication services) Mục đích hình thành Cho phép trao đổi thông tin giũa các người sử dụng ở các vị trí địa lý khác nhau Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 8 4 Mạng truyền thông (tiếp…)  Dịch vụ truyền thông (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 9 Mạng truyền thông (tiếp…)  Ứng dụng (applications): Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Được xây dựng trên các dịch vụ truyền thông  E-mail được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream)  Web browser được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream)  Peer-to-peer: Chia sẻ file của Napster, Gnuitella, Kazza  Audio – video streaming  Internet games  Online purchasing  Voice-over-Internet  Video on demand  IP TV CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 10 5 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet Mục đích hình thành Phân loại  Bắt đầu từ một thí nghiệm của dự án của ARPA  Một liên kết giữa hai nút mạng (IMP tại UCLA và IMP tại SRI).  ARPA: Advanced Research Project Agency  UCLA: University California Los Angeles  SRI: Stanford Research Institute  IMP: Interface Message Processor Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 11 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…)  3 tháng sau: một mạng hoàn chỉnh với 4 nút, 56kbps Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu SRI UCSB UTAH UCLA Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 12 6 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…)  ARPANET thời kỳ đầu, 1971: tốc độ phát triển 1 nút/tháng Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 13 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…)  Sự mở rộng của ARPANET, 1974: vượt quá 3.000.000 gói tin/ngày Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 14 7 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Thập niên 1970: Từ đầu 1970 xuất hiện các mạng riêng: ◊ALOHAnet tại Hawaii ◊DECnet, IBM SNA, XNA 1974: Cerf & Kahn – nguyên lý kết nối các hệ thống mở (Turing Awards) 1976: Ethernet, Xerox PARC CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 15 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…)  1981: Xây dựng mạng NSFNET Mục đích hình thành  NSF: National Science Foundation: Phục vụ cho nghiên cứu khoa học, do sự quá tải của ARPANET Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 16 8 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…)  1986: Nối kết USENET& NSFNET Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 17 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Thêm nhiều mạng mới nối vào: MFENET, HEPNET (Dept. Energy), SPAN (NASA), BITnet, CSnet, NSFnet, Minitel …  TCP/IP được chuẩn hóa và phổ biến vào 1980  Berkeley tích hợp TCP/IP vào BSD Unix  Dịch vụ: FTP, Mail, DNS … CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 18 9 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Thập niên 90: Web và thương mại hóa Internet  Đầu 90: ARPAnet chỉ là một phần của Internet  Đầu 90: Web  HTML, HTTP: BernersLee  1994: Mosaic, Netscape  Cuối 90: Thương mại hóa Internet CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Cuối 1990’s – 2000’s:  Nhiều ứng dụng mới: chat, chia sẻ file P2P…  E-commerce, Yahoo, Amazon, Google…  > 50 triệu máy trạm, > 100 triệu NSD  Vấn đề an toàn an ninh thông tin!  Internet dành cho tất cả mọi người  Tất cả các dịch vụ phải quan tâm tới vấn đề này 19 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp…)  Phát triển Internet ở Việt Nam 25.0 30 số người dùng (triệu người) % dân số Phân loại Mô hình tham chiếu Số lượng NSD (triệu người) 20.0 20 17.94 15.0 15 13.36 10.0 7.69 5.0 Một số khái niệm khác 25 22.04 11.1 18.6 14.9 10 % dân số Mục đích hình thành 5 3.8 6.3 0.0 0 2003 2004 2005 2006 2007 Source: Vnnic, http://www.thongkeinternet.vn CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 20 10 Phân loại Mục đích hình thành  Theo cấu trúc đồ hình mạng (topology)  Theo kích cỡ mạng Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 21 Topology mạng  Mạng hình sao (star) Mục đích hình thành  Thiết bị trung tâm: switch, router, hub hoặc thiết bị tích hợp  Passive hub: Bộ tập trung các máy tính thành mạng đơn hay segment  Active hub: Bộ tập trung có khả năng khuếch đại tín hiệu Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 22 11 Topology mạng (tiếp…)  Mạng hình bus Mục đích hình thành  Sử dụng một đường truyền chung cho tất cả các máy tính  Máy tính kết nối vào mạng sử dụng T-Connector  Terminator: ngăn chặn khả năng dội tín hiệu Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 23 Topology mạng (tiếp…)  Mạng vòng (ring) Mục đích hình thành Các máy tính liên kết với nhau thành vòng tròn theo nguyên tắc điểm-điểm  Máy tính trao đổi dữ liệu theo một chiều Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 24 12 Topology mạng (tiếp…)  Mạng kết hợp Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 25 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Kích cỡ mạng WAN 3GPP 3G, LTE IEEE 802.20 Mục đích hình thành ATM IEEE 802.4,6,16 Phân loại IEEE 802.3,5,11 Mô hình tham chiếu MAN ETSI HIPERMAN & HIPER ACCESS LAN ETSI HIPERLAN PAN (<10m) (IEEE802.15, ETSI HIPER PAN) Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 26 13 Kích cỡ mạng (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  PAN (personal area network): mạng cá nhân Dùng để kết nối các thiết bị cá nhân (tai nghe, chuột, máy tính, thiết bị nghe nhạc) 5m – 10m Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 27 Kích cỡ mạng (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  LAN (Local Area Network): mạng cục bộ Dùng để kết nối các máy tính, thiết bị ngoại vi trong phạm vi một cơ quan, đơn vị 100m – vài km Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 28 14 Kích cỡ mạng (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  MAN (Metropolitan Area Network): mạng nội thị Để kết nối một vùng rộng lớn như một thành phố Vài chục km Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 29 Kích cỡ mạng (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  WAN (Wide Area Network): Mạng diện rộng Để kết nối các mạng LAN, MAN lại với nhau Vài trăm đến vài ngàn km Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 30 15 Một số mạng điển hình WAN 3GPP 3G, LTE IEEE 802.20 Mục đích hình thành ATM IEEE 802.4,6,16 Phân loại IEEE 802.3,5,11 Mô hình tham chiếu MAN ETSI HIPERMAN & HIPER ACCESS LAN ETSI HIPERLAN PAN (<10m) (IEEE802.15, ETSI HIPER PAN) Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 31 Một số mạng điển hình (tiếp…)  IEEE 802 Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác IEEE 802.3: Chuẩn mạng LAN/MAN – Ethernet IEEE 802.4: Chuẩn mạng LAN – Token Bus, chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp (GM) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 32 16 Một số mạng điển hình (tiếp…)  IEEE 802 (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác IEEE 802.5: chuẩn mạng LAN – Token Ring được phát triển bởi IBM IEEE 802.6: chuẩn mạng MAN – DQDB (Distributed Queue Dual Bus) với tốc độ 150Mbit/s trên khoảng cách 160km CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 33 Một số mạng điển hình (tiếp…)  IEEE 802 (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  IEEE 802.11: chuẩn mạng LAN không dây  IEEE 802.15: chuẩn mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area Network WPAN) ◊ IEEE 802.15.1: BlueTooth ◊ IEEE 802.15.3: High rate WPAN (11 – 55Mbit/s): sử dụng cho các ứng dụng multimedia ◊ IEEE 802.15.4: Low rate WPAN/ZigBee: cho các ứng dụng tiêu thụ ít năng lượng, tốc độ thấp (Wireless Sensor Network) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 34 17 Một số mạng điển hình (tiếp…)  IEEE 802 (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  IEEE 802.16: Chuẩn mạng WMAN – WiMAX ◊ IEEE 802.16-2004: WiMAX cố định ◊ IEEE 802.16e-2005: WiMAX di động  IEEE 802.20: WWAN – Mobile Broadband Wireless Access (MBWA), tầm phủ sóng lớn hơn WiMAX (< 15km) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 35 Một số mạng điển hình (tiếp…)  3GPP Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác 3G/HSPA (High Speed Packet Access) LTE (Long Term Evolution)  ATM Forum ATM CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 36 18 Kiến trúc phân tầng Mục đích hình thành  Các chức năng trong mạng thông thường được phân loại và nhóm lại thành một số tầng theo chiều dọc được gọi là “lớp” (layer) Phân loại Chức năng Lớp Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 37 Tại sao phải phân tầng?  Phân chia các chức năng trong việc trao đổi thông tin Bên gửi Bên nhận Thông tin muốn trao đổi Mục đích hình thành Thông tin nhận được Chuyển từ suy nghĩ sang lời nói Phân loại Ngôn ngữ Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Japanese? English? Ngôn ngữ Các phương tiện truyền thông Thư? Điện thoại? E-mail? CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Việc trao đổi thông tin sẽ diễn ra suôn sẻ nếu tại mỗi tầng, cùng một phương tiện được sử dụng PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 38 19 Tại sao phải phân tầng? (tiếp…)  Thí dụ Mục đích hình thành Không phân tầng Phân tầng Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Cassette Tất cả chức năng đều đặt cả trong một khối Khi muốn thay đổi: Nâng cấp toàn bộ CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Bộ dàn âm thanh Player Speaker Amplifier PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 39 Tại sao phải phân tầng? (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Đối với các hệ thống phức tạp: đơn giản hóa hệ thống bằng việc chia chức năng  Cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan hệ giữa chúng  Cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống Thay đổi bên trong một bộ phận không ảnh hưởng đến các bộ phận khác e.g., Nâng cấp từ CD lên DVD player mà không phải thay loa. CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 40 20 Các mô hình tham chiếu Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  Các mô hình phân tầng được gọi là “Mô hình tham chiếu” (Reference Model)  Các loại mô hình tham chiếu: Mô hình OSI (7 lớp) do ISO đưa ra Mô hình TCP/IP (mô hình Internet) Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 41 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Mô hình 7 lớp OSI Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Application layer Tầng ứng dụng Presentation layer Tầng trình diễn Session layer Tầng phiên Transport layer Tầng giao vận Network layer Tầng mạng Tầng mạng Data link layer Tầng liên kết dữ liệu Physical layer Tầng vật lý Hệ thống cuối CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Nút mạng trung gian PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Hệ thống cuối 42 21 Chức năng các lớp  PHY (1 - Lớp vật lý) Mục đích hình thành Phân loại Biến đổi dòng bit logic thành tín hiệu vật lý phù hợp với đường truyền vật lý (ở bên phát) và ngược lại (ở bên thu): điều chế/giải điều chế, biến đổi, khôi phục tín hiệu .v.v. Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác PHY CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PHY PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 43 Chức năng các lớp (tiếp…)  Data Link (2 - Liên kết dữ liệu) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Phát hiện và sửa lỗi khi truyền dữ liệu giữa các thực thể trong mạng (switch, router, thiết bị đầu cuối) Nhận dữ liệu từ lớp Mạng, đóng gói dữ liệu lớp Mạng vào các khung (frame) phù hợp với mạng vật lý Tổ chức các bit trong frame theo thứ tự định nghĩa sẵn Hoạt động theo nguyên tắc từng chặng CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 44 22 Chức năng các lớp (tiếp…)  Network (3 - Lớp Mạng) Mục đích hình thành Phân loại Định tuyến trên một mạng gồm nhiều nút trung gian giữa nguồn và đích Đánh địa chỉ lớp mạng Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 45 Chức năng các lớp (tiếp…)  Transport (4 - Lớp giao vận) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy giữa 2 thiết bị đầu cuối (end-to-end) Điều khiển luồng (flow control) Chia nhỏ hoặc ghép các khối dữ liệu từ lớp Phiên Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 46 23 Chức năng các lớp (tiếp…)  Session (5 - Lớp Phiên) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Quản lý các kết nối (connection) được thiết lập trên cùng một máy tính, từ một hay nhiều ứng dụng khác nhau Ghép kênh nhiều kết nối và gửi xuống lớp Giao vận Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 47 Chức năng các lớp (tiếp…)  Presentation (6 - Lớp Trình diễn) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Biến đổi định dạng dữ liệu từ các ứng dụng thành một định dạng chung được quy định bởi thiết bị đầu cuối Thí dụ: ◊Biến đổi các cấu trúc dữ liệu khác nhau thành định dạng XML ◊Biến đổi các mã ký tự khác nhau thành ASCII .v.v. CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 48 24 Chức năng các lớp (tiếp…)  Application (7 - Lớp Ứng dụng) Mục đích hình thành Cung cấp các giao diện lập trình cho ứng dụng của người sử dụng Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 49 Mô hình phân lớp TCP/IP Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu  Thực tế cho thấy không cần thiết phải phân quá nhỏ các chức năng  Mô hình TCP/IP hiện đang sử dụng trong Internet có 4 lớp  Các chức năng tương đương với mô hình OSI Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 50 25 Mô hình OSI và TCP/IP – So sánh Mô hình OSI Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác (http, SIP, ftp, telnet, smtp, DIAMETER, H.323, RTP, POP) Application Presentation Session Transport Host-to-Host Network Internetwork Data Link (UDP, TCP, SCTP) (IP, IPsec, ICMP, routing) Network Access (IEEE802, ATM, etc.) Physical CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Các lớp cao Phân loại Application Mạng máy tình Mục đích hình thành Mô hình Internet 51 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Mô hình TCP/IP – các lớp dưới Internetwork Mục đích hình thành Phân loại IEEE 802.20 IEEE 802.16 IEEE 802.11 IEEE 802.15 IEEE 802.6 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN IEEE 802.5 PHY IEEE 802.4 Medium Access Control LLC (IEEE 802.2) IEEE 802.3 Một số khái niệm khác Network Access Mô hình tham chiếu Logical Link Control PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 3GPP 3GPP 3G, LTE HSPA 52 26 Chức năng các lớp  1 - PHY (Lớp vật lý) Mục đích hình thành Phân loại Biến đổi dòng bit logic thành tín hiệu vật lý phù hợp với đường truyền vật lý (ở bên phát) và ngược lại (ở bên thu): điều chế/giải điều chế, biến đổi, khôi phục tín hiệu .v.v. Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 53 Chức năng các lớp (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  2 - MAC (Lớp điều khiển truy nhập): nằm giữa LLC và PHY  Quy định việc đánh địa chỉ MAC cho các thiết bị mạng  Đưa ra cơ chế chia sẻ môi trường vật lý kết nối nhiều máy tính  Phỏng tạo kênh truyền song công (duplex channel), đa điểm (multipoint) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN Medium PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 54 27 Chức năng các lớp (tiếp…)  3 - LLC (lớp điều khiển kênh logic) Mục đích hình thành Phân loại  Ghép kênh  Điều khiển luồng  Cho phép các giao thức lớp trên (IP, IPX) được truyền trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng vật lý Internetwork Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác LLC CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 55 Chức năng các lớp (tiếp…)  4 – Application (lớp ứng dụng) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Cung cấp các cơ chế truyền thông phù hợp với yêu cầu ứng dụng cụ thể  các giao thức ứng dụng ◊http: giao thức truyền siêu văn bản ◊ftp: truyền file ◊SIP: khởi tạo phiên đa phương tiện ◊RTP: truyền dữ liệu thời gian thực ◊SMTP, POP, DIAMETER .v.v. CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 56 28 Trao đổi thông tin giữa các tầng  Khái niệm đóng gói (encapsulation)  Bên gửi: Mỗi tầng thêm vào các thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin (header) và truyền xuống tầng dưới  Bên nhận: Mỗi tầng xử lý gói tin dựa trên thông tin trong phần đầu, sau đó bỏ phần đầu, lấy phần dữ liệu chuyển lên tầng trên. Mục đích hình thành Phân loại Data TCP header Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Application Application TCP TCP IP IP LLC/MAC LLC/MAC Physical Physical Sender Receiver Data Data IP header Ethernet Frame Signal CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 57 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Trao đổi thông tin giữa các tầng (tiếp…) Mục đích hình thành FTP FTP Phân loại TCP TCP Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác IP Ethernet/10M CAT5 Nguồn CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN IP 10M 100M CAT5 CAT5 Nút trung gian PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh IP 100M/Ethernet CAT5 Đích 58 29 Trao đổi thông tin giữa các tầng (tiếp…)  PDU (Protocol Data Unit) và SDU (Service Data Unit) Protocol N+1 Mục đích hình thành Layer (N+1) (N+1) PDU Service interface Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Protocol N Layer (N) Service interface addr. (N) SDU HN (N) PDU Layer (N-1) Protocol N-1 HN HN-1 (N-1) SDU (N-1) PDU CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 59 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Trao đổi thông tin giữa các tầng (tiếp…)  Service Access Point (điểm truy nhập dịch vụ) Protocol 1 Client 1 Mục đích hình thành Client 2 Server 3 Application Protocol 1 Protocol 1 Server 1 Server 2 Client 3 Phân loại SAP Mô hình tham chiếu Host-tohost Một số khái niệm khác TCP/UDP SAP TCP/UDP protocol TCP/UDP Internet CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 60 30 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói  Chuyển mạch kênh (circuit-switched network)  Một phiên truyền có 3 giai đoạn: ◊ Thiết lập kênh ◊ Trao đổi dữ liệu ◊ Hủy bỏ kênh Mục đích hình thành Phân loại  Một “kênh” thực chất có thể là một luồng dữ liệu được truyền qua nhiều kết nối vật lý  Chuyển mạch kênh thường đi kèm với kết nối “Hướng liên kết” (connection-oriented) D Đích 2 Mô hình tham chiếu B Đích 1 A Nguồn 1 Một số khái niệm khác C Nguồn 2 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 61 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp…)  Chuyển mạch kênh (tiếp…)  TD: Mạng điện thoại Mục đích hình thành Đường trung kế 2,5Gpbs có thể tải 39.000 cuộc thoại (64 kbps) Phân loại Mô hình tham chiếu Bên gọi Bên bị gọi TĐ nội hạt Một số khái niệm khác TĐ nội hạt TĐ trung kế CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 62 31 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp…)  Chuyển mạch gói (packet-switched network)  Các gói tin được định tuyến độc lập bởi router  Các router không lưu giữ trạng thái của từng luồng dữ liệu  Các gói tin khác nhau về mặt nguyên tắc có thể đi theo nhiều đường khác nhau  Chuyển mạch gói thường đi với khái niệm “Không liên kết” (connectionless) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu A Một số khái niệm khác Nguồn B R2 R1 Đích R3 R4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 63 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp…)  Chuyển mạch gói (tiếp…)  Hợp kênh thống kê (statistical multiplexing) Mục đích hình thành rate 1 luồng rate 2 luồng Lưu lượng trung bình Phân loại Mô hình tham chiếu time rate Nhiều luồng time Lưu lượng trung bình của: 1, 2, 10, 100, 1000 luồng. Một số khái niệm khác time CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 64 32 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp…)  Hợp kênh thống kê: Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác Chuyển mạch gói thường đi kèm với hợp kênh thống kê Trong hợp kênh thống kê, càng nhiều luồng thì lưu lượng đi qua một kết nối vật lý càng bằng phẳng  hiệu suất sử dụng kênh càng cao CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 65 Nguyên tắc chuyển mạch gói  Một số khái niệm: Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Độ dài gói L (bit) (packet length)  Chiều dài của đường truyền vật lý giữa 2 nút mạng l (m)  Trễ lan truyền (propagation delay): thời gian để tín hiệu lan truyền trên kênh vật lý: ◊ tp=l/vc; vc là vận tốc lan truyền của tín hiệu  Dung lượng kênh truyền C (bit/s) (link capacity)  Thời gian phục vụ gói (transmission time): thời gian gửi hết một gói tin từ bit đầu tiên đến bit cuối cùng lên kênh truyền ◊ ts=L/C;  Trễ hàng đợi tq: thời gian một gói phải lưu lại trong hàng đợi ở nút mạng trung gian  Trễ từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end delay) de2e: trễ từ khi gửi một gói tin ở đầu phát cho đến khi nó được nhận ở đầu thu CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 66 33 Nguyên tắc chuyển mạch gói (tiếp…)  “Store-and-Forward”: lưu giữ tại các nút trung gian và gửi tiếp A Mục đích hình thành Nguồn Phân loại A Mô hình tham chiếu R1 R2 Một số khái niệm khác B R2 R1 Đích R3 R4 ts1 ts2 “Store-and-Forward” at each Router tp1 ts3 tp2 R3 min( d e 2e )  i 1 (t pi  t si ) n ts4 tp3 B tp4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 67 Nguyên tắc chuyển mạch gói (tiếp…)  Tại sao phải chia nhỏ một bản tin lớp trên thành nhiều gói tin trước khi truyền đi? Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác M/C M/C A A C1 C1 C2 C2 C3 C3 B d e 2 e  i (t pi  M B Ci ) d e 2e M Cmin  i t pi  Giảm trễ end-to-end  Tăng độ tin cậy CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 68 34 Trễ hàng đợi Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác  Trong điều kiện tải cao, các gói đi vào nút mạng phải đợi trong hàng đợi trước khi được gửi ra đầu ra A R1 R2 ts1 tq1 d e 2e  i 1 (t pi  t si  t qi ) n ts2 tp1 tq2 ts3 tp2 R3 ts4 Trễ hàng đợi phụ thuộc vào điều kiện gì? tp3 B tp4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 69 Trễ hàng đợi (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại  Hệ thống mạng có thể được mô hình hóa thành các hàng đợi được kết nối với nhau  Đối với một kết nối xác định từ nguồn tới đích, trễ đầu cuối chỉ phụ thuộc vào trễ hàng đợi  Nếu xác định được trễ hàng đợi  đánh giá được hiệu năng hoạt động của mạng Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 70 35 Trễ hàng đợi (tiếp…) Mục đích hình thành Phân loại Lưu lượng nền (background traffic) là nguyên nhân gây nên tắc nghẽn và trễ hàng đợi Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 71 Hàng đợi Hệ thống hàng đợi FIFO A(t), l Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác m D(t) Q(t)  A(t): tiến trình tới; số gói đến nút mạng trong khoảng thời gian [0,t]  D(t): tiến trình ra; số gói ra khỏi nút mạng trong khoảng thời gian [0,t]  Q(t): số gói nằm trong hàng đợi tại t  Tính chất của A(t) và D(t):  A(t) và D(t) là hàm đơn điệu tăng  A(t)D(t) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 72 36 Hàng đợi (tiếp…) bit A(t) Mục đích hình thành A(t) Q(t) D(t) Phân loại Mô hình tham chiếu Tiến trình phục vụ m m D(t) Một số khái niệm khác t CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 73 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Hàng đợi (tiếp…) bit d(t) A(t) Mục đích hình thành Q(t) D(t) Phân loại t Mô hình tham chiếu  Số gói nằm trong hàng đợi tại t: Một số khái niệm khác Q (t )  A(t )  D (t ) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 74 37 Câu hỏi  1. Tại sao phải phân các chức năng trong mạng thành các lớp? Có mấy mô hình tham chiếu?  2. Trong mô hình tham chiếu, dữ liệu truyền theo chiều dọc thông qua phương tiện gì?  3. Trong mô hình tham chiếu, dữ liệu truyền theo chiều ngang thông qua phương tiện gì? Câu hỏi (tiếp …)  4. Khái niệm SDU và PDU? Sự khác nhau? Khái niệm SAP?  5. Sự khách nhau giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói?  6. Thế nào là “store-and-forward”? 38 Tài liệu tham khảo  TCP/IP Illustrated Vol I-The Protocols, Richard Stevens, Addison-Wesley  Internetworking with TCP/IP, Vol 1, Douglas Comer, Prentice Hall Computer  Networking: a top-down approach featuring the Internet, James F. Kurose, Keith W. Ross, Addison Wesley, 4thed, 2006  Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, Prentice Hall, 4th Edition Lời cám ơn  Bài giảng có sử dụng một số tư liệu của: Bài giảng Mạng máy tính – TS. Ngô Hồng Sơn, Viện CNTT-TT, ĐHBK HN Computer Networks, Nick McKeown, Stanford University 39 Chương 2. Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) PGS. TS. Nguyễn Tài Hưng Bộ môn Kỹ thuật thông tin Viện Điện tử - Viễn thông ĐHBK Hà Nội Email: hung.nguyentai@hust.edu.vn Nội dung  Giới thiệu chung  Kỹ thuật hỏi vòng (polling)  Kỹ thuật dành sẵn kênh truyền với phương pháp điều khiển truy nhập phân tán (channel reservation with distributed control)  Truy nhập ngẫu nhiên (random access) 1 Medium Access Control (MAC) Giới thiệu Internetwork Hỏi vòng IEEE 802.20 IEEE 802.16 IEEE 802.15 IEEE 802.11 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ IEEE 802.6 PHY IEEE 802.5 Medium Access Control LLC (IEEE 802.2) IEEE 802.4 Bài tập Logical Link Control IEEE 802.3 Truy nhập ngẫu nhiên Network Access Truy nhập phân tán 3GPP 3GPP 3G, LTE HSPA PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 3 Nhiệm vụ của lớp MAC Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Một trong những vấn đề cơ bản mà các mạng băng rộng tập trung vào là lớp MAC (Medium Access Control) - Lớp điều khiển truy nhập  Nhiệm vụ Quy định việc đánh địa chỉ MAC cho các thiết bị mạng Đưa ra cơ chế chia sẻ môi trường vật lý kết nối nhiều máy tính Phỏng tạo kênh truyền song công (duplex channel), đa điểm (multipoint) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 4 2 Nhiệm vụ của lớp MAC (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Một số vấn đề cơ bản tại lơp MAC:  Hiệu suất: Chia sẻ tài nguyên kênh truyền với hiệu suất cao nhất  với một kênh truyền với dung lượng C, phải truyền với thông lượng TC  Tính công bằng: Chia sẻ tài nguyên (băng thông, tài nguyên vô tuyến …) một cách công bằng giữa các thiết bị truy cập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ Medium PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 5 Các phương pháp điều khiển truy nhập Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán  2 phương pháp chia sẻ tài nguyên kênh truyền: Ghép kênh (multiplexing) Đa truy nhập (multiple access) Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 6 3 Các phương pháp điều khiển truy nhập (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Ghép kênh:  Tần số  Thời gian  Mã W 1  Ưu điểm: không xảy ra tranh chấp tài nguyên  Nhược điểm: n 2 … n f tf 1  Phải thiết lập kênh truyền trước khi gửi dữ liệu  không thích hợp cho truyền số liệu  Hiệu suất kênh truyền thấp CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ … 2 t ts 7 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Các phương pháp điều khiển truy nhập (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Ghép kênh (tiếp…): End-user   Ghép kênh phù hợp cho phương pháp hướng liên kết (connection-oriented) Thiết lập kết nối  Hướng liên kết: quá trình trao đổi thông tin có 3 giai đoạn:  Thiết lập kết nối (connection setup)  Trao đổi dữ liệu  Hủy bỏ kết nối (connection teardown) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ Network device Dữ liệu Hủy bỏ kết nối t PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh t 8 4 Các phương pháp điều khiển truy nhập (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Đa truy nhập:  Người sử dụng sử dụng chung một băng tần  Nhiều người sử dụng có thể truy nhập kênh truyền tại cũng một thời điểm W f u1 u2  Ưu điểm:  Không phải thiết lập kênh truyền trước khi gửi dữ liệu tf …  Nhược điểm:  Tranh chấp tài nguyên CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ u1 t u2 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 9 Các phương pháp điều khiển truy nhập (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Đa truy nhập (tiếp…):  Đa truy nhập phù hợp cho cơ chế truyền không liên kết (connectionless)  Không liên kết: thiết bị mạng khi có nhu cầu có thể gửi trực tiếp dữ liệu lên mạng (không cần phải thiết lập và hủy bỏ kết nối)  Khái niệm xung đột (collision): Xung đột xảy ra khi 2 hay nhiều thiết bị mạng cùng truy nhập kênh truyền tại cùng một thời điểm CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 10 5 Các phương pháp điều khiển truy nhập (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Chú ý: Ghép kênh luôn sử dụng cho cơ chế hướng liên kết Tuy nhiên, hướng liên kết có thể áp dụng cả ghép kênh lẫn đa truy nhập Phương pháp không liên kết chỉ sử dụng đa truy nhập, không sử dụng ghép kênh CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 11 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Các phương pháp điều khiển truy nhập (tiếp…) MAC Giới thiệu Không liên kết (connectionless) Hỏi vòng Truy nhập phân tán Tập trung Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập Phân tán Hỏi vòng (Polling) Roll Call ATM WiMAX Hub Dành sẵn kênh truyền với phương pháp điều khiển truy nhập phân tán (channel reservation with distributed control) Truy nhập ngẫu nhiên (random access) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ Hướng liên kết (connection-oriented) Token Ring Token Bus Ethernet WiFi PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 12 6 Cấu hình kênh truyền trong mạng băng rộng Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán  Hữu tuyến: Bus Ring Star Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 13 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Cấu hình kênh truyền trong mạng băng rộng (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Vô tuyến  Cấu hình kênh truyền ảnh hưởng đến phương pháp truy nhập kênh:  Môi trường quảng bá (broadcasting domain): bus, ring, kênh vô tuyến, (star) – dữ liệu gửi đi được nhận bởi tất cả các nút  Môi trường không quảng bá: star  Cấu hình kênh trong các mạng thực tế: Kênh vô tuyến  LAN, MAN: bus, star, ring (thông thường là quảng bá)  MAN, WAN: star CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 14 7 Địa chỉ MAC Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Đánh địa chỉ tại lớp MAC: Địa chỉ duy nhất Gắn liền với phần cứng Được sử dụng trong nhiều công nghệ mạng như: ◊Phần lớn các mạng chuẩn IEEE 802 Chiều dài 48 bit ◊Biểu diễn bằng các số hex chia thành 6 nhóm ◊Thí dụ: 01-23-45-67-89-ab (hoặc 01:23:45:67:89:ab) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 15 Địa chỉ MAC (tiếp…)  Ai cấp địa chỉ MAC? Giới thiệu Hỏi vòng  3 octet đầu (xx:xx:xx) của địa chỉ MAC được gọi là “Organizationally Unique Identifier” (OUI)  IEEE cấp cho mỗi nhà sản xuất một dải OUI riêng biệt  Cấu trúc địa chỉ MAC: Organizationally Unique Identifier (OUI) Truy nhập phân tán #6 octet Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập #5 octet #4 octet 1 2 3 4 5 6 7 8 Network Controller Interface Specific #3 octet #2 octet #1 octet “0”: unicast “1”: multicast “0”: global “1”: local CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 16 8 Địa chỉ MAC (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Bit 7:  “0”: Địa chỉ MAC có ý nghĩa toàn cục, duy nhất  “1” : Địa chỉ MAC chỉ có ý nghĩa cục bộ, do nhà quản trị gán vì mục đích nghiên cứu, thử nghiệm  Bit 8: unicast/multicast  “0”: unicast  khung dữ liệu đi đến địa chỉ đích duy nhất trong mạng LAN  “1”: multicast  khung dữ liệu đi đến một nhóm các máy trạm (multicast group) có cùng multicast address.  Địa chỉ quảng bá (broadcast): tất cả các máy trong một mạng LAN đều nhận được gói tin Địa chỉ quảng bá: FF.FF.FF.FF.FF.FF CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 17 Kỹ thuật hỏi vòng Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán  Kỹ thuật hỏi vòng (polling):  Roll Call Polling  Hub Polling  Mạng hỏi vòng tuy không còn được sử dụng rộng rãi nhưng nó là cơ sở để đánh giá hiệu năng một số mạng thông dụng khác Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập C CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 18 9 Nguyên lý chung Giới thiệu  Nguyên lý chung: Việc điều khiển truy nhập kênh thông qua một trạm trung tâm Trung tâm C gửi lần lượt lệnh “poll command” cho từng trạm con. Trạm nào nhận được “poll command” sẽ được phép truyền dữ liệu Việc trao đổi dữ liệu phải được thực hiện thông qua trung tâm C (trạm A  trung tâm  trạm B) Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 19 Roll Call Polling i C i+1 tp Giới thiệu . . . Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập NmxTs Tc w . . . . . t CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ t  Ts: Thời gian phục vụ gói  Nm: Số gói trong bộ đệm đầu ra tại thời điểm phục vụ  w: Thời gian đợi từ khi trạm i được phục vụ xong cho đến khi trạm (i+1) được phục vụ  Tc: Chu kỳ gửi lệnh poll hết một vòng  tp: trễ lan truyền tín hiệu trên kênh truyền t PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 20 10 Hub Polling C i i+1 Giới thiệu . . . Hỏi vòng NmxTs Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên . . . Bài tập t CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ t t PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 21 Phương pháp điều khiển truy nhập phân tán Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Không có trạm trung tâm điều phối việc truy nhập kênh  Các trạm trên mạng cùng tham gia vào quá trình điều khiển truy nhập  Điển hình của phương pháp điều khiển phân tán là các mạng: Token Ring Token Bus CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 22 11 Token Ring Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Được phát triển bởi IBM vào năm 1985  Token Ring về sau được chuẩn hóa bởi IEEE theo IEEE 802.5  Cấu hình kênh: hình vòng (Ring) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 23 Token Ring – Nguyên lý Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Các gói tin được truyền theo một chiều nhất định trên kênh truyền  Khi nhận được header của gói tin, một trạm kiểm tra địa chỉ MAC đích, nếu gói tin không gửi cho nó thì trạm sẽ tự động gửi gói đến trạm tiếp theo mà không cần đợi đến khi nhận được toàn bộ gói tin đó  Nhược điểm:  Nếu card mạng một trạm bị hỏng thì toàn bộ mạng không hoạt động  Trễ toàn mạng tỷ lệ thuận với số trạm trong mạng  2 phương pháp truy nhập kênh:  Thẻ bài đơn (single token)  Đa thẻ bài (multiple tokens) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 24 12 Token Ring – Nguyên lý (tiếp…)  Truy nhập kênh: Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Token Ring sử dụng thẻ bài (token) để điều khiển truy nhập.  Thẻ bài là một gói đặc biệt, lưu thông trên kênh truyền  Trạm nào nhận được thẻ bài thì được phép truy nhập kênh  Mỗi lần truy nhập mỗi trạm chỉ được phép gửi một gói tin  Sau khi gửi gói tin, trạm vừa phát gói phải gửi trả thẻ bài lên mạng CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ token 25 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Phương pháp thẻ bài đơn Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Giả thiết A cần gửi dữ liệu đến C  t0: một thẻ bài đang lưu thông từ D  A: A giữ thẻ bài và bắt đầu phát gói dữ liệu B C A token Bài tập D CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 26 13 Phương pháp thẻ bài đơn (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  t1: B nhận được gói dữ liệu từ A, sau khi phân tích địa chỉ MAC đích (C), B gửi tiếp gói dữ liệu lên kênh truyền B data C A Bài tập D CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 27 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Phương pháp thẻ bài đơn (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  t2: C tiếp nhận được gói dữ liệu A gửi cho nó, sau khi copy gói dữ liệu vào bộ đệm thu, C gửi gói này theo hướng C  D với trường FC=1 (Frame Copied) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ B C A data D PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 28 14 Phương pháp thẻ bài đơn (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  t3: A nhận được gói dữ liệu với FC=1, nó hiểu C đã nhận được gói dữ liệu. A trả lại thẻ bài lên mạng B token A Bài tập C D CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 29 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Phương pháp thẻ bài đơn (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Nhược điểm của phương pháp thẻ bài đơn: Tại một thời điểm có tối đa một gói dữ liệu trên kênh  Hiệu suất của kênh truyền thấp, đặc biệt trong trường hợp kích thước gói ngắn CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ ring data PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 30 15 Phương pháp đa thẻ bài Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Mục đích: nâng hiệu suất kênh truyền  t0: một thẻ bài đang lưu thông từ D  A: A giữ thẻ bài và bắt đầu phát gói dữ liệu CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ B C A token D 31 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Phương pháp đa thẻ bài (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  t1: B nhận được gói dữ liệu từ A, sau khi phân tích địa chỉ MAC đích (C), B gửi tiếp gói dữ liệu lên kênh truyền Sau khi gửi hết gói dữ liệu, A lập tức giải phóng thẻ bài CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ B data Atoken C D PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 32 16 Phương pháp đa thẻ bài (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng  Ưu điểm của đa thẻ bài so với đơn thẻ bài: Trong cùng một thời điểm có thể có nhiều gói dữ liệu  hiệu suất kênh truyền có thể đạt tới 100% Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ ring data token PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 33 Cấu trúc khung của IEEE 802.5 SD AC FC SD AC FC Gói token Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập       Dest. Addr. Src. Addr. Data Checksum ED FS Gói dữ liệu SD, ED: bắt đầu, kết thúc một gói tin AC (access control byte): bao gồm token bit FC: Frame Copied Dest./Src. Addr: 48 bit địa chỉ MAC Checksum: CRC FS (frame status) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 34 17 Truy nhập ngẫu nhiên Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Truy nhập ngẫu nhiên: Random Access  Đặc điểm chung: Không có các cơ chế điều khiển truy nhập kênh (khác với cơ chế hỏi vòng và điều khiển truy nhập phân tán) Ưu điểm: do không cần phối hợp giữa các trạm  các trạm có thể được lắp đặt hoặc tháo ra khỏi mạng dễ dàng Nhược điểm: tại một thời điểm, nếu có hơn 2 trạm cùng tranh chấp kênh truyền  va đập (collision) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 35 Các mạng sử dụng kỹ thuật truy nhập ngẫu nhiên Giới thiệu Truy nhập ngẫu nhiên Hỏi vòng ALOHA 1-persistentCSMA Truy nhập phân tán Slotted ALOHA p-persistentCSMA Truy nhập ngẫu nhiên CSMA none-persistentCSMA Bài tập CSMA/CD (IEEE 802.3) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ CSMA/CA (IEEE 802.11) PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 36 18 ALOHA Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Giới thiệu Được phát triển bởi ĐH Hawaii năm 1971 Mạng truyền số liệu không dây đầu tiên Sử dụng tần số UHF Là mạng đầu tiên sử dụng truy nhập ngẫu nhiên (sau này được sử dụng nhiều trong Ethernet và mạng thông tin vệ tình INMARSAT) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 37 ALOHA (tiếp…) Giới thiệu Yêu cầu kết nối và truyền dữ liệu giữa Oahu và các đảo khác Hỏi vòng Oahu (Univ. of Hawaii) Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 38 19 ALOHA – Nguyên tắc hoạt động Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán  Khi một trạm có dữ liệu, nó gửi ngay lên đường truyền vô tuyến  Va đập sẽ xảy ra khi có hơn một trạm cùng truy nhập kênh  mất gói  Không có cơ chế kiểm tra trạng thái kênh truyền  Không có cơ chế phát hiện mất gói do va đập  việc phát lại phụ thuộc vào các giao thức bậc cao (lớp host-to-host)  “send-and-pray” Truy nhập ngẫu nhiên ALOHA Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 39 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh ALOHA – Đánh giá hiệu năng  Giả thiết: Giới thiệu  Có n trạm gửi dữ liệu vào mạng với lưu lượng tuân theo tiến trình Poisson, tham số tương ứng {l1, l2 ,…, ln}. Như vậy lưu lượng tổng cộng gửi vào mạng tuân theo tiến trình Poisson, tham số: l  i 1 li Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập n  Kênh truyền có dung lượng là C (bit/s)  Các gói tin có kích thước cố định L  thời gian phục vụ gói: ts=L/C ln l1 ALOHA l2 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 40 20 ALOHA – Đánh giá hiệu năng (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Giả thiết:  Tại t0, gói pi của trạm i truy nhập kênh. Gọi Tx là khoảng “thời gian nhạy cảm”, nếu trong khoảng thời gian này các trạm khác truy nhập kênh thì va đập sẽ xảy ra pi Trạm i Tx Bài tập Trạm j t0 t0+ts t0-ts CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ t0+ts PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 41 ALOHA – Đánh giá hiệu năng (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Như vậy: t x  2t s (8.23)  Gọi G là số lần truy nhập kênh trung bình trong một đơn vị thời gian ts – G chính là tải đầu vào G  lt s  l  CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ (8.24) PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 42 21 ALOHA – Đánh giá hiệu năng (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Gọi S là số lần truy nhập thành công trung bình trong khoảng thời gian ts – S chính là thông lượng của ALOHA  S=G.P[không có truy nhập nào trong khoảng Tx]  theo phân bố Poisson có: 0 S  G.PN (t x  2t s )  0  G. CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ lt x  0! e lt x  Ge  2lt s  Ge  2G (8.25) PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 43 ALOHA – Đánh giá hiệu năng (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Như vậy: S  Ge 2G (8.26)  Khảo sát cực trị của S: dS  e  2G  2Ge  2G (8.27) dG  Từ (8.27), khi G có giá trị 0,5 thì S đạt giá trị cực đại: S max  0,5 e  0,184 (8.28) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 44 22 ALOHA – Đánh giá hiệu năng (tiếp…) S 0.5 Giới thiệu 0.4 0.3 Hỏi vòng 0.2 0,18 Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập 0.1 0 0 0,5 2 4 6 G 8  Thông lượng kênh của ALOHA đạt cực đại 18% khi tải đầu vào đạt 50%  Thí dụ: mạng có dung lượng 10Mbps, thông lượng cực đạt sẽ là 1,8Mbps khi tải đầu vào là 5Mbps  3,2Mbps còn lại là lưu lượng tổn thất do va đập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 45 ALOHA – Đánh giá hiệu năng (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Nhận xét: Hiệu suất kênh truyền trong ALOHA rất thấp.  Nguyên nhân: xác suất va đập cao  Mục tiêu: nâng cao hiệu suất kênh truyền bằng cách giảm xác suất va đập Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 46 23 Slotted ALOHA Giới thiệu Hỏi vòng  Nguyên tắc hoạt động:  Giống như ALOHA  Tuy nhiên, kênh truyền được chia thành các “khe thời gian” (slot), mỗi slot có độ dài ts. Các trạm chỉ được phép truy nhập kênh tại thời điểm đầu của các slot. Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên pi Trạm i t0 t0+ts Tx Bài tập Trạm j t0-ts t0+ts pj CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 47 Slotted ALOHA – Đánh giá hiệu năng Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Thời gian “nhạy cảm”: Tx  t s (8.29)  Thông lượng kênh: 0 lt x  S  G.PN (t x  t s  0)  G. 0! e lt x  Ge  lt s  Ge G  Khảo sát cực trị của S: dS  e  G  Ge G dG CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ (8.30) (8.31) PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 48 24 Slotted ALOHA – Đánh giá hiệu năng Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Phương trình (3.31) đạt cực trị tại G=1 với S=0,368  Hiệu suất của slotted ALOHA gấp đôi so với ALOHA nhưng vẫn thấp S 0.5 0.4 0,36 0.3 0.2 0,18 0.1 0 0 0,5 1,0 6 4 2 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh G 8 49 CSMA Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  CSMA – Carrier Sense Multiple Access  Nhận xét: để nâng cao hiệu suất kênh  giảm xác suất va đập  cần phải có cơ chế kiểm tra trạng thái kênh truyền  CSMA: trước khi truy nhập kênh, trạm có cơ chế kiểm tra trạng thái kênh truyền (carrier sense):  Nếu có sóng mang (carrier): kênh truyền bận (có một trạm khác đang truy nhập kênh)  Nếu không có sóng mang: kênh truyền rỗi  Phân loại:  1-persistent CSMA  p-persistent CSMA  None-persistent CSMA CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 50 25 1-persistent CSMA Giới thiệu  Cơ chế truy nhập kênh: Hỏi vòng Bắt đầu Truy nhập phân tán kênh rỗi? N Đợi Y Truy nhập ngẫu nhiên Truy nhập kênh Bài tập Kết thúc CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 51 1-persistent CSMA (tiếp…) pi Trạm i Giới thiệu t0 t0+ts pj Trạm j Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập pk collision Trạm k  Nhận xét:  Va đập xảy ra khi có từ 2 trạm cùng đợi và cùng truy nhập kênh truyền khi kênh chuyển sang trạng thái rỗi  Xác suất xảy ra va đập vẫn cao, đặc biệt khi tải lớn hoặc với gói dài CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 52 26 p-persistent CSMA Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  p-persistent CSMA khắc phục nhược điểm của 1-persistent CSMA  p-persistent CSMA đưa ra khái niệm mini slot: với tms << ts, thông thường là thời gian lan truyền tối đa của tín hiệu trên kênh (2 x round trip propagation delay)  Cơ chế truy nhập kênh: Khi kênh truyền rỗi, trạm truy nhập kênh với xác suất p Ngược lại, trạm đợi một mini slot với xác suất (1-p) sau đó kiểm tra trạng thái kênh CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 53 p-persistent CSMA (tiếp…) Bắt đầu Giới thiệu kênh rỗi? Y Hỏi vòng Truy nhập phân tán N Đợi Tạo một số ngẫu nhiên l 0,1 lp Truy nhập ngẫu nhiên N Đợi 01 mini slot Y Truy nhập kênh Bài tập Kết thúc CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 54 27 p-persistent CSMA (tiếp…) pi Trạm i t0 Giới thiệu 1 mini slot pj Trạm j Hỏi vòng (1-p) Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập collision pk Trạm k (1-p)  Nhận xét:  Va đập xảy ra khi có từ 2 trạm trở lên cùng truy nhập với xác suất p hoặc tất cả các trạm cùng đợi với xác suất (1-p)  Với p càng nhỏ thì xác suất va đập càng thấp, tuy nhiên hiệu suất kênh cũng giảm do thời gian kênh truyền không bị chiếm (idle) tăng CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 55 p-persistent CSMA (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Chọn p như thế nào để cải thiện hiệu suất kênh?  Giả thiết có N trạm cùng truy nhập kênh truyền và kênh truyền bận  Tại thời điểm kênh truyền rỗi, xác suất xảy ra va đập là (khi có hơn 1 trạm truy nhập kênh hoặc tất cả các trạm cùng đợi một mini slot): pc  1  p1  p n 1 (8.32)  Khảo sát cực trị của (8.32), có thể tính được: Bài tập p CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 1 n (8.33) PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 56 28 p-persistent CSMA (tiếp…) 1.0 Giới thiệu 0.01-persistent CSMA 0.9 0.8 0.7 Hỏi vòng 0.1-persistent CSMA Truy nhập phân tán S 0.6 0.5-persistent CSMA 0.5 0.4 Truy nhập ngẫu nhiên 0.3 Bài tập 0.1 0.2 0 0 1 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 2 3 4 G 5 6 7 8 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 9 57 None-persistent CSMA Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán  Khái niệm “back-off”: Khi kênh truyền bận, một trạm sẽ trì hoãn truy nhập kênh một khoảng thời gian ngẫu nhiên bằng số nguyên lần của mini slot Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 58 29 None-persistent CSMA (tiếp…) Giới thiệu Bắt đầu Hỏi vòng kênh rỗi? Y Truy nhập phân tán N Đợi một số ngẫu nhiên nguyên lần mini slot Truy nhập kênh Truy nhập ngẫu nhiên Kết thúc Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 59 None-persistent CSMA (tiếp…) pi Trạm i Giới thiệu Hỏi vòng t0 1 mini slot Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập pj 2 1 Trạm j tboj=3 0 pk 0 Trạm k 4 3 tbok=5 2 1 2 1 tbok=3 0  Nhận xét: nếu thời gian back-off lớn: hiệu suất cũng giảm CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 60 30 None-persistent CSMA (tiếp…) Giới thiệu 1.0 0.01-persistent CSMA 0.9 Nonpersistent CSMA 0.8 0.7 Hỏi vòng 0.1-persistent CSMA Truy nhập phân tán S 0.6 0.5-persistent CSMA 0.5 1-persistent CSMA 0.4 Truy nhập ngẫu nhiên 0.3 Slotted Aloha 0.2 Bài tập Aloha 0.1 0 0 1 2 3 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 4 G 5 6 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 7 8 9 61 CSMA/CD Giới thiệu Hỏi vòng  Đặt vấn đề: Trong non-persistent CSMA, va đập có còn xảy ra không? Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 62 31 CSMA/CD (tiếp…) collision i t0 t1 Giới thiệu j tp Hỏi vòng Truy nhập phân tán ts tc Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 63 CSMA/CD (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Nhận xét: Va đập vẫn xảy ra do tp>0  chiều dài kênh truyền càng lớn thì xác suất va đập càng tăng. tc: thời gian kênh truyền bị chiếm để truyền số liệu bị va đập; phụ thuộc vào kích thước gói (ts); tc càng lớn thì hiệu suất càng nhỏ  tăng hiệu suất kênh truyền bằng cách giảm tc. CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 64 32 CSMA/CD (tiếp…) Giới thiệu  CSMA/CD: Đưa thêm cơ chế phát hiện va đập (collision detection - CD) Khi va đập xảy ra, các trạm thực hiện các bước: Hỏi vòng Truy nhập phân tán ◊Các trạm dừng truyền gói ◊Gửi bản tin PURGE để báo hiệu cho các trạm khác ◊Backoff Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 65 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh CSMA/CD (tiếp…) collision i t0 t1 Giới thiệu j tp Hỏi vòng Truy nhập phân tán ts tc Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 66 33 CSMA/CD (tiếp…) i t0 t1 j Giới thiệu tp PURGE Hỏi vòng Truy nhập phân tán t c’ tc Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 67 CSMA/CD (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Thời gian back-off: 0  tbo  2 k (8.34)  Trong đó k là số lần truy nhập không thành công.  Tác dụng của tbo: Giảm xác suất va đập Điều khiển luồng: số lần truy nhập không thành công càng lớn, lưu lượng gửi dữ liệu vào mạng càng giảm CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 68 34 IEEE 802.3 Giới thiệu Hỏi vòng  IEEE 802.3 ~ Ethernet  IEEE 802.3 định nghĩa: Các chuẩn truyền dẫn và biến đổi tín hiệu lớp vật lý Cơ chế MAC: CSMA/CD Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập (Metcalfe’s Ethernet Sketch) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 69 IEEE 802.3 (tiếp…)  Các chuẩn truyền dẫn: Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  10BASE2: cáp đồng trục, cấu trúc bus, tốc độ 10Mbps  10BASE-T: cáp xoắn, cấu trúc sao, tốc độ 10Mbps  100BASE-TX: cáp xoắn, cấu trúc sao, tốc độ 100Mbps (Fast Ethernet)  1000BASE-T: cáp xoắn, cấu trúc sao, tốc độ 1Gbps (Gigabit Ethernet)  1000BASE-SX: cáp quang, cấu trúc sao, tốc độ 1Gbps CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 70 35 IEEE 802.3 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Cấu trúc khung lớp MAC (MAC frame) Preamble 8 Dest. Addr. 6 Src. Addr. Length/ Ethertype Data FCS 6 2 46 - 1500 4 • Preamble: Bắt đầu khung • Destination Address: Địa chỉ MAC máy đích • Source Address: Địa chỉ MAC máy nguồn • Ethertype: Loại dữ liệu được đóng gói vào MAC frame (IP, ARP .v.v.) • Data: Dữ liệu, bao gồm cả khung LLC 802.2 • Frame Check Sequence: 32 bit chống lỗi CRC CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 71 IEEE 802.3 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Cấu trúc địa chỉ MAC: 6 bytes ~ 48 bits Địa chỉ MAC được quản lý bởi IEEE Địa chỉ duy nhất và cố định Nhà sản xuất mua dải địa chỉ và gán cho giao diện mạng (Network Interface Card - NIC) Địa chỉ MAC được biểu diễn bằng 1 nhóm 6 số hex, TD: 01:23:45:67:89:ab Byte đầu tiên là byte có trọng số lớn nhất Địa chỉ MAC không có cấu trúc (flat address) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 72 36 IEEE 802.3 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Địa chỉ MAC được sử dụng để:  Nhận biết trạm gửi dữ liệu (MAC src. addr.)  Bên nhận kiểm tra địa chỉ đích (MAC dest. addr) để nhận biết các khung gửi đến cho mình Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 73 Miền quảng bá (broadcast domain) Giới thiệu Hỏi vòng  Trong cơ chế truy nhập ngẫu nhiên có khái niệm: Miền quảng bá (broadcast domain) = miền xung đột (collision domain) = LAN segment Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 74 37 CSMA/CA Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  CSMA/CA được sử dụng trong các mạng không dây.  Do tính chất của môi trường vô tuyến: Cơ chế kiểm tra trạng thái kênh truyền hoạt động không hiệu quả. Cơ chế phát hiện va đập hoạt động không hiệu quả. CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 75 Các tính chất của đường truyền vô tuyến Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Hiện tượng công suất giảm theo khoảng cách (pathloss): công suất tín hiệu tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách  mỗi mạng không dây có một tầm phủ sóng với bán kính R Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 76 38 Các tính chất của đường truyền vô tuyến (tiếp…)  Vấn đề nút ẩn (hidden node problem): Giới thiệu Hỏi vòng  (A,B), (B,C) nằm trong vùng phủ sóng của nhau  (A,C) nằm ngoài tầm phủ sóng  A và C đều gửi dữ liệu cho B: va đập xảy ra tại B  Cơ chế kiểm tra trạng thái kênh làm việc không hiệu quả Truy nhập phân tán R Truy nhập ngẫu nhiên collision A B C Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 77 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh Các tính chất của đường truyền vô tuyến (tiếp…)  Vấn đề nút hiện (expose node problem): Giới thiệu Hỏi vòng  B gửi dữ liệu cho A  Do (B,C) nằm trong vùng phủ sóng, khi C truy nhâp kênh để gửi dữ liệu cho D, nó thầy kênh truyền bận  C trì hoãn truy nhập kênh  Hiệu suất kênh truyền giảm Truy nhập phân tán R Truy nhập ngẫu nhiên D A B C Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 78 39 CSMA trong mạng không dây Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Trước khi truy nhập kênh, kiểm tra trạng thái kênh như CSMA/CD.  Nếu kênh truyền bận: đợi đến khi kênh truyền rỗi  Sau đó đợi thêm một khoảng thời gian DIFS (DCF Inter-Frame Space – 34us) cho trước (DIFS=RTT)  Back-off một số mini slot (9us) tBO ngẫu nhiên  Sau mỗi mini slot: tBO = tBO -1  Nếu trong thời gian back-off kênh truyền lại bận thì trạm dừng đếm lùi và bảo toàn giá trị tBO tại thời điểm dừng.  Sau khi kênh truyền chuyển sang trạng thái rỗi một khoảng thời gian DIFS, trạm tiếp tục đếm lùi.  Nếu tBO =0  truy nhập kênh và gửi gói CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 79 CSMA trong mạng không dây (tiếp…) tboi=2 Giới thiệu DIFS Hỏi vòng t0 Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên 1 pi Trạm i 2 0 DIFS DIFS pj Trạm j 3 2 Bài tập 2 1 0 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 80 40 CSMA trong mạng không dây (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  Do kênh truyền vô tuyến là kênh không tin cậy: Sau khi nhận được gói một khoảng SIFS (Service Inter-Frame Space), bên thu sẽ trả lại bên phát một gói ACK. SIFS < DIFS  gói ACK có độ ưu tiên cao hơn gói dữ liệu Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 81 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh CSMA trong mạng không dây (tiếp…) tboi=2 Giới thiệu Hỏi vòng DIFS pi Trạm i t0 ACK 2 0 Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên 1 DIFS SIFS DIFS pj Trạm j 3 2 2 1 ACK SIFS Bài tập tboi=3 CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 0 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 82 41 Tránh va đập trong mạng không dây Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Mạng không dây không sử dụng cơ chế phát hiện va đập (CD) mà sử dụng cơ chế tránh va đập (Collision Avoidance - CA)  Collision Avoidance: Trước khi phát: bên phát quảng bá bản tin RTS (Ready-To-Send) Khi nhận được RTS, bên thu quảng bá bản tin CTS (Clear-To-Send) Trong RTS và CTS mang theo bản tin NAV (Network Allocation Vector) chứa thời gian chiếm kênh của bên phát. Các trạm khác dừng việc truy nhập kênh trong khoảng thời gian được chỉ ra trong NAV CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 83 Tránh va đập trong mạng không dây (tiếp…)  Giả sử A gửi dữ liệu cho B Giới thiệu  C khi nhận được CTS  trì hoãn gửi dữ liệu cho B Hỏi vòng Truy nhập phân tán RTS Truy nhập ngẫu nhiên CTS A RTS B C CTS Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 84 42 Tránh va đập trong mạng không dây (tiếp…) Giới thiệu NAVi tBO Hỏi vòng Trạm i Truy nhập phân tán Trạm j RTS DIFS Truy nhập ngẫu nhiên pi ACK CTS SIFS SIFS SIFS NAVj Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 85 IEEE 802.11 Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên  IEEE 802.11 ~ WiFi  IEEE 802.11 định nghĩa: Các chuẩn truyền dẫn và biến đổi tín hiệu lớp vật lý Cơ chế MAC: CSMA/CA Bài tập CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 86 43 IEEE 802.11 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  02 chế độ: BSS1 Chế độ cơ sở: Basic Service Set (BSS) AP ◊ Các trạm liên lạc với nhau thông qua Access Point (AP) Chế độ Adhoc: Các trạm liên lạc trực tiếp với nhau CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ BSS2 AP PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 87 IEEE 802.11 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  802.11a  Dải 5-6 GHz  Thông lượng tối đa 54 Mbps  802.11b  Dải tần 2.4-5 GHz (unlicensed spectrum)  Thông lượng tối đa 11 Mbps  802.11g  Dải 2.4-5 GHz  Thông lượng tối đa 54 Mbps  802.11n: cho phép dùng nhiều ăng-ten (MIMO)  Dải 2.4-5 GHz  Tốc độ tối đa 200 Mbps CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 88 44 IEEE 802.11 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Phân phối tài nguyền vô tuyến tại dải tần 2,4 GHz: 14 kênh vật lý Mỗi kênh có độ rộng 22MHz OFDM/DSSS CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 89 IEEE 802.11 (tiếp…) Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Thêm các chức năng bảo mật cần thiết trong mạng không dây Chống sử dụng tài nguyên mạng khi không được phé (truy nhập trái phép) Chống nghe trộm dữ liệu  Các công nghệ bảo mật chính: WEP (Wired Equivalent Privacy) WPA (WiFi Protected Access) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 90 45 IEEE 802.11 (tiếp…)  Cấu trúc khung Giới thiệu Frame Duration Ctrl. ID. 2 Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập 2 • Frame Src. Addr. Dest. Addr. Rx. node Addr. 6 6 6 Sequence Tx. node Ctrl. Addr. 2 6 Data FCS 0 - 2312 4 Control: mang các thông tin điều khiển (loại bản tin .v.v.) • Duration Identifier: Chiều dài của frame (RTS/CTS) • Destination Address: Địa chỉ MAC máy đích • Source Address: Địa chỉ MAC máy nguồn • Receiver Node Address: Địa chỉ nút (trung gian) nhận (AP) • Transmission Node Address: Địa chỉ nút (trung gian) gửi (sử dụng ở chế độ adhoc) • Sequence Control: Số thự tự các phân mảnh dữ liệu khi đóng vào nhiều frame khác nhau • Data: Dữ liệu, bao gồm cả khung LLC 802.2 • Frame Check Sequence: 32 bit chống lỗi CRC CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ 91 PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh IEEE 802.11 (tiếp…) Frame Duration Ctrl. ID. Giới thiệu 2 2 Src. Addr. Dest. Addr. Rx. node Addr. 6 6 6 Hỏi vòng 2 Truy nhập phân tán Protocol version 2 Type 4 Subtype 1 To AP 1 1 From More AP frag 1 Retry 1 1 Power More mgt data 1 1 WEP Rsvd Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập frame type (RTS, CTS, ACK, data) CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 92 46 IEEE 802.11 (tiếp…) Ethernet WiFi PC1 Giới thiệu 802.3 Hỏi vòng AP MAC frame MN 802.3 switch Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên PC2 PC3 PC2 MAC addr MN MAC addr dest. address source address Bài tập MN MAC addr Src. MAC Addr. CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PC2 MAC addr AP MAC addr Dest. MAC Addr. Rx. Node Addr. PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 93 Bài tập  Cho mạng ALOHA với các tham số sau: Giới thiệu Hỏi vòng Truy nhập phân tán Truy nhập ngẫu nhiên Bài tập  Tốc độ truyền trên kênh truyền 10Mbit/s. Độ dài đường truyền là 500m. Tốc độ lan truyền tín hiệu trên đường truyền là 2.108m/s.  Có 30 máy tính được nối vào mạng này.  Tốc độ trung bình của dòng dữ liệu từ các ứng dụng gửi đến bộ đệm phát của mỗi trạm là như nhau và là 100kbit/s. Biết rằng tiến trình các gói đến tuân theo tiến trình Poisson với độ dài gói cố đinh là 1000bit.  Hỏi: ◊ 1. Tính thông lương S của dòng số liệu trên kênh truyền. ◊ 2. Vẫn tốc độ tới bộ đệm phát 100kbit/s không đổi, tuy nhiên chiều dài gói là 100bit. Tính thông lương S của dòng số liệu trên kênh truyền. ◊ 3. Tính thông lượng cực đại Smax của kênh truyền theo đơn vị bit/s trong hai trường hợp độ dài gói là 100bit và 1000bit. Có nhận xét gì về mối liên hệ giữa độ dài gói, độ dài kênh truyền và thông lượng Smax? CHƯƠNG 2 – MẠNG CỤC BỘ PGS.TS.Nguyễn Hữu Thanh 94 47 Tài liệu tham khảo  Joseph L. Hammond, Peter J. P. O’Reilly, Performance Analisys of Local Computer Networks, Addison-Wesley 1986  Stefan Mangold, Sunghyun Choi, Guido R. Hiertz, Ole Klein, Bernhard Walke, Analysis of IEEE 802.11e for QoS Support in Wireless LANs, IEEE Wireless Communications, December 2003 48 ET 4230 Computer Networks Chapter 02: Data Link Layer – WAN Protocol (Reliable Data Transfer & HDLC) Flow Control • Ensuring the sending entity does not overwhelm the receiving entity —Recipient needs some time to process incoming packets —If sender sends faster than recipient processes, then buffer overflow occurs • flow control prevents buffer overflow 1 Performance Metrics and Delays (Section 5.3) • Transmission time (delay) —Time taken to emit all bits into medium • Propagation time (delay) —Time for a bit to traverse the link • Processing time (delay) —time spent at the recipient for processing • Queuing time (delay) —waiting time at the queue to be sent out Model of Frame Transmission propagation time transmission time 2 Stop and Wait Flow Control • Source transmits frame • Destination receives frame and replies with acknowledgement • Source waits for ACK before sending next frame • Destination can stop flow by not sending ACK • Works well for large frames • Inefficient for smaller frames Stop and Wait Flow Control • However, generally large block of data split into small frames —Called “Fragmentation” • • • • Limited buffer size at receiver Errors detected sooner (when whole frame received) On error, retransmission of smaller frames is needed Prevents one station occupying medium for long periods • Channel Utilization is higher when —the transmission time is longer than the propagation time —frame length is larger than the bit length of the link —actually last two expressions mean the same —see the derivations on board 3 Figure 5.6 Stop and Wait Link Utilization propagation time = a, transmission time = 1 Sliding Window Flow Control • The problem of “Stop and Wait” is not be able to send multiple packets • Sliding Window Protocol allows multiple frames to be in transit • Receiver has buffer W (called window size) long • Transmitter can send up to W frames without ACK • Each frame is numbered — Sequence number bounded by size of the sequence number field (k) — thus frames are numbered modulo 2k (0 … 2k-1) • ACK includes number of next frame expected 4 Sliding Window Flow Control (W = 7) Example of a Sliding Window Protocol (W = 7) 5 Sliding Window Enhancements in Implementation • Receiver can acknowledge frames without permitting further transmission (Receive Not Ready) • Must send a normal acknowledge to resume • If duplex, use piggybacking —frame has both data and ack fields —If no data to send, use acknowledgement frame —If data but no acknowledgement to send, send last acknowledgement number again Sliding Windows Performance - 1 • two cases: W >= 2a+1 and W < 2a+1 • details are on board  6 Sliding Windows Performance 2 Error Detection and Control • So far we have seen flow control mechanisms where frames are transmitted without errors —in real life any transmission facility may introduce errors • So we have to —detect errors —if possible, correct errors (not in the scope of CS 408) —adopt flow control algorithms such that erroneous frames are retransmitted 7 Types of Errors • Single bit errors —isolated errors —affects (flips) one bit, nearby bits are not altered —not so common in real life • Burst errors —a sequence of bits are affected —most common case —a burst error of length B is a contiguous sequence of B bits in which the first and the last and some intermediate bits are erroneously flipped. • not necessarily all bits between the first and the last one Error Detection • Additional bits added by transmitter as error detection code —receiver checks this code • Parity —single bit added to the end of the data —Value of parity bit is such that data has even (even parity) or odd (odd parity) number of ones —Even number of bit errors goes undetected • thus not so useful 8 Error Detection Process using Cyclic Redundancy Check F= F’= - Cyclic Redundancy Check (CRC) • For a data block of k bits, transmitter generates n-k bit frame check sequence (FCS) and appends it to the end of the data bits • Transmits n bits, which is exactly divisible by some number (generator) —the length of the generator is n-k+1 and first and last bits are 1 • Receiver divides the received frame by generator —If no remainder, assume no error • See board for the math details and example 9 Cyclic Redundancy Check (CRC) • Standard CRCs (generators are standard) —checks all single, double and odd number of errors —checks all burst errors with length less than or equal to the length of FCS (n-k) —checks most of the burst errors of longer length • for bursts of length n-k+1 (length of generator), probability of an undetected error is 1/2n-k-1 • for longer bursts, probability of an undetected error is 1/2n-k END OF MIDTERM EXAM Error Control • Actions to be taken against —Lost frames —Damaged frames • Automatic repeat request (ARQ) mechanism components —Error detection —Positive acknowledgment —Retransmission after timeout —Negative acknowledgement and retransmission 10 Automatic Repeat Request (ARQ) • Stop-and-wait ARQ • Go-back-N ARQ • Selective-reject (selective retransmission) ARQ Stop and Wait ARQ • Source transmits single frame • Wait for ACK • If received frame is damaged, discard it —If transmitter receives no ACK within timeout, retransmits • If ACK damaged,transmitter will not recognize it —Transmitter will retransmit —Receiver gets two copies of frame,but disregards one of them —Use ACK0 and ACK1 • ACKi means “I am ready to receive frame i” 11 Stop-and-Wait ARQ – Example Stop and Wait - Pros and Cons • Simple • Inefficient 12 Go-Back-N ARQ • Based on sliding window • If no error, ACK as usual with next frame expected —ACKi means “I am ready to receive frame i” and “I received all frames between i and my previous ack” • Sender uses window to control the number of unacknowledged frames • If error, reply with rejection (negative ack) —Discard that frame and all future frames until error frame received correctly —Transmitter must go back and retransmit that frame and all subsequent frames Go-Back-N ARQ Damaged Frame • • • • Receiver detects error in frame i Receiver sends rejection-i Transmitter gets rejection-i Transmitter retransmits frame i and all subsequent frames 13 Go-Back-N ARQ - Lost Frame (1) • • • • • Frame i lost Transmitter sends i+1 Receiver gets frame i+1 out of sequence Receiver sends reject i Transmitter goes back to frame i and retransmits it and all subsequent frames Go-Back-N ARQ- Lost Frame (2) • Frame i lost and no additional frame sent • Receiver gets nothing and returns neither acknowledgment nor rejection • Transmitter times out and sends acknowledgment frame with P bit set to 1 (this is actually a command for ack request) —Receiver interprets this as an ack request command which it acknowledges with the number of the next frame it expects (i ) • Transmitter then retransmits frame i 14 Go-Back-N ARQ- Damaged Acknowledgment • Receiver gets frame i and send acknowledgment (i+1) which is lost • Acknowledgments are cumulative, so next acknowledgement (i+n) may arrive before transmitter times out on frame i ==> NO PROBLEM • If transmitter times out, it sends acknowledgment request with P bit set as before Go-Back-N ARQ- Damaged Rejection • As for lost frame (2) —sender asks the receiver the last frame received and continue by retransmitting next frame 15 Go-Back-N ARQ Example Selective Reject • Also called selective retransmission • Only rejected frames are retransmitted • Subsequent frames are accepted by the receiver and buffered • Minimizes retransmission • Receiver must maintain large enough buffer • Complex system 16 Selective Reject Diagram Issues • RR with P=1 is from HDLC standard —pure protocol just have retransmissions after timeout • as explained in Tanenbaum 17 Issues – Window Size • Given n-bit sequence numbers, what is Max window size? —go-back-n ARQ  2n-1 • Why? • what about receiver’s window size? – It is 1, why? —selective-reject(repeat)  2n-1 • Why? Issues – Buffer Size • Go-back-n ARQ —sender needs to keep a buffer equal to window size • for possible retransmissions —receiver does not need any buffer (for flow control) • why? • Selective reject —sender needs to keep a buffer of window size for retransmissions —receiver keeps a buffer equal to window size 18 Issues - Performance • Notes on board • Appendix at the end of Chapter 14 —selective reject ARQ is not in the book High Level Data Link Control • HDLC • ISO Standard • Basis for other protocols 19 HDLC Station Types • Primary station —Controls operation of link —Frames issued are called commands • Secondary station —Under control of primary station —Frames issued called responses • Combined station —May issue commands and responses HDLC Link Configurations • Unbalanced —One primary and one or more secondary stations —Supports full duplex and half duplex • Balanced —Two combined stations —Supports full duplex and half duplex 20 HDLC Transfer Modes (1) • Normal Response Mode (NRM) —Unbalanced configuration —Primary initiates transfer to secondary —Secondary may only transmit data in response to command from primary —Terminal-host communication • Host computer as primary • Terminals as secondary —not common HDLC Transfer Modes (2) • Asynchronous Balanced Mode (ABM) —Balanced configuration —Either station may initiate transmission without receiving permission —Most widely used 21 Frame Structure • • All transmissions in frames Single frame format for all data and control exchanges Frame Structure Diagram 22 Flag Fields • • • • Delimit frame at both ends 01111110 Receiver hunts for flag sequence to synchronize Bit stuffing used to avoid confusion with data containing 01111110 —0 inserted after every sequence of five 1s —If receiver detects five 1s it checks next bit • If 0, it is deleted • If 1 and seventh bit is 0, accept as flag —If sixth and seventh bits 1, sender is indicating abort Bit Stuffing Example 23 Address Field • Identifies secondary station that sent or will receive frame • Usually 8 bits long • May be extended to multiples of 7 bits with prior agreement —leftmost bit of each octet indicates that it is the last octet (1) or not (0) Frame Types • Information - data to be transmitted to user —Acknowledgment is piggybacked on information frames • Supervisory – ARQ messages (RR/RNR/REJ/SREJ) when piggyback not used • Unnumbered - supplementary link control functions. For examples, —setting the modes —disconnect • Control field is different for each frame type 24 Control Field Diagram Poll/Final Bit • Use depends on context. A typical use is below. • Command frame —P bit set to 1 to solicit (poll) supervisory frame from peer • Response frame —F bit set to 1 to indicate response to soliciting command 25 Information Field • Only in information and some unnumbered frames • Must contain integral number of octets • Variable length Frame Check Sequence Field • • • • FCS Error detection 16 bit CRC Optional 32 bit CRC 26 HDLC Operation • Exchange of information, supervisory and unnumbered frames • Three phases —Initialization —Data transfer —Disconnect Initialization • Issue one of six set-mode commands —Signals other side that initialization is requested —Specifies mode (NRM, ABM, ARM) —Specifies 3- or 7-bit sequence numbers • If request accepted HDLC module on other side transmits unnumbered acknowledged (UA) frame • If request rejected, disconnected mode (DM) sent 27 Data Transfer • Both sides may begin to send user data in I-frames — N(S): sequence number of outgoing I-frames • modulo 8 or 128, (3- or 7-bit) — N(R) acknowledgment for I-frames received • I-frame expected next • S-frames also used for flow and error control — Receive ready (RR) frame acknowledges last I-frame received • Indicating next I-frame expected • Used when no reverse data — Receive not ready (RNR) acknowledges, but also asks peer to suspend transmission of I-frames • When ready, send RR to restart — REJ initiates go-back-N ARQ • Indicates last I-frame received has been rejected • Retransmission is requested beginning with N(R) — Selective reject (SREJ) requests retransmission of single frame Disconnect • Send disconnect (DISC) frame • Remote entity must accept by replying with UA —Informs layer 3 user connection terminated 28 Examples of Operation (1) Examples of Operation (2) 29 Other DLC Protocols (LAPB,LAPD) • Link Access Procedure, Balanced (LAPB) —Part of X.25 (ITU-T) —Subset of HDLC - ABM (Async. Balanced Mode) —Point to point link between user and packet switching network node —HDLC frame format • Link Access Procedure, D-Channel (LAPD) —Part of ISDN (ITU-T) —ABM —Always 7-bit sequence numbers (no 3-bit) —always 16-bit CRC —16-bit address field Other DLC Protocols (LLC) • Logical Link Control (LLC) — IEEE 802 — For LANs (Local Area Networks) — Different frame format • Two addresses needed (sender and receiver) • Sender and receiver SAP addresses — No primary and secondary - all stations are peers — Link control split between medium access control layer (MAC) and LLC (on top of MAC) — Error detection at MAC layer • 32 bit CRC 30 Other DLC Protocols (LLC) • LLC Services —3 alternatives —Connection Mode Services • Similar to HDLC ABM —Unacknowledged connectionless services • no connection setup • No flow-control, no error control, no acks (thus not reliable) • good to be used with TCP/IP. Why? —Acknowledged Connectionless Service • No connection setup • reliable communication 31 CHƯƠNG 3. KẾT NỐI MẠNG Ở LỚP MAC PGS. TS. Nguyễn Tài Hưng Bộ môn Kỹ thuật thông tin Viện Điện tử - Viễn thông ĐHBK Hà Nội Email: hung.nguyentai@hust.edu.vn Nội dung  Tại sao phải kết nối mạng ở lớp MAC?  Các phương pháp kết nối mạng ở lớp MAC 1 Đặt vấn đề Đặt vấn đề  Vấn đề gì sẽ xảy ra nếu xây dựng một mạng LAN với số nút lớn và bảo phủ một vùng địa lý rộng? Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 3 Đặt vấn đề (tiếp…) Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge  Vấn đề 1: Do chiều dài kênh truyền lớn  chất lượng tín hiệu không đảm bảo do suy hao  Vấn đề 2: Chiều dài kênh truyền càng lớn, hiệu suất kênh truyền càng giảm do xác suất va đập tăng (802.3)  Vấn đề 2: trong một miền quảng bá, số nút lớn dẫn đến băng thông chia sẻ cho một nút giảm IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 4 2 Kết nối mạng ở lớp MAC  Mục đích Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge Kết nối nhiều mạng LAN, mở rộng vùng hoạt động của mạng LAN Tăng hiệu suất hoạt động, tăng băng thông chia sẻ cho một nút bằng cách chia nhỏ một mạng lớn thành nhiều vùng quảng bá (broadcast domain) nhỏ IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 5 Kết nối mạng ở lớp MAC …… Đặt vấn đề LAN Các phương pháp kết nối Hub ? Bridge IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 6 3 Phân loại  Các thiết bị kết nối mạng LAN Lớp Vật lý: Hub Lớp MAC: Bridge, Switch Lớp Mạng: Router (sẽ học trong chương sau) Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d App 4 Host-to-Host 3 Internetwork 2 2 2 LLC 1c 1c 1c MAC 1b 1b 1b 1b Phy 1a 1a 1a 1a 1a Host Hub 4. 3 CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN Bridge/Switch Router Host PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 7 Khái niệm hub Đặt vấn đề  Hub là một bộ khuyếch đại tín hiệu (~ repeater), cho phép mở rộng chiều dài kênh truyền.  Không có cơ chế kiểm tra trạng thái kênh  Ưu điểm: tăng chiều dài kênh (giải quyết vấn đề 1)  Nhược điểm: không giải quyết được vấn đề 2 (hiệu suất kênh truyền) và 3 (băng thông) Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 8 4 Khái niệm hub (tiếp…)  A  B: Broadcast domain Đặt vấn đề Hub Các phương pháp kết nối Hub B Bridge B MAC addr A MAC addr IEEE 802.1d A dest. address source address CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 9 Khái niệm Bridge Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Cho phép kết nối nhiều mạng LAN có công nghệ khác nhau (TD: Ethernet, Token Ring .v.v.)  Cho phép phân mảnh một mạng LAN lớn thành nhiều segment hay nhiều vùng quảng bá nhỏ Tăng phạm vi hoạt động về mặt địa lý Tăng hiệu suất sử dụng kênh truyền Tăng thông lượng của từng trạm CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 10 5 Kết nối nhiều công nghệ LAN 10BASE2 802.3 Đặt vấn đề 802.5 Bridge Các phương pháp kết nối … Hub Bridge 10BASE-TX IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN 11 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Phân mảnh mạng LAN A  B segment 1 Đặt vấn đề Bridge Các phương pháp kết nối x segment 2 Hub B Bridge B MAC addr A MAC addr IEEE 802.1d A dest. address source address CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 12 6 Khái niệm Bridge  Nhận xét:  Địa chỉ MAC có dạng phẳng (flat address), không có cấu trúc  không định tuyến được bằng địa chỉ MAC khi gửi khung MAC liên mạng LAN Đặt vấn đề segment 1 segment 3 Các phương pháp kết nối B (52:69:1A:C2:39:EF) Hub Bridge Bridge segment 2 AB IEEE 802.1d A (12:A3:66:EB:23:5C) CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 13 Bridge theo chuẩn IEEE802.1d Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Bridge đang được sử dụng hiện nay được chuẩn hóa trong IEEE802.1d  Nguyên tắc: “Store-and-Forward”, kiểm tra trạng thái kênh trước khi gửi gói sang một segment khác (no-frill bridge) Tự “học” (learning bridge) Cho phép tạo cây bắc cầu tối thiểu (MPT – minimum spanning tree) CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 14 7 “No-frill bridge” Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge  Là chức năng đơn giản nhất theo chuẩn IEEE 802.1d  Khi nhận được khung dữ liệu trên một giao diện, bridge kiểm tra trạng thái các kênh nằm trên các giao diện còn lại, nếu kênh truyền rỗi  gửi dữ liệu IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN 15 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh “No-frill bridge” (tiếp…) 6 5 1 2 Đặt vấn đề 3 4 Dữ liệu nhận được trên một cổng được chuyển đến các cổng còn lại Các phương pháp kết nối Port 1 Hub t0 stored Buffer t0 Bridge IEEE 802.1d 1 2 Kiểm tra trạng thái kênh Port 2 t0 CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN back-off PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 16 8 Lọc gói (frame filter) Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge  Để tăng hiệu suất kênh truyền, learning bridge sử dụng cơ chế lọc gói (frame filtering)  Nguyên tắc lọc: Frame tới một trạm trong cùng 1 segment sẽ không được gửi sang các segment khác  Câu hỏi: Làm sao để biết địa chỉ đích của một frame nằm ở segment nào? IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN 17 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Lọc gói (tiếp…) B1 cần phải biết A & B nằm trên cùng segment 2 segment 1 Đặt vấn đề B1 Các phương pháp kết nối x segment 2 Hub B Bridge B MAC addr A MAC addr IEEE 802.1d A dest. address source address CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 18 9 Lọc gói (tiếp…) Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Tự học = learning bridge  Bridge “ghi nhớ” vị trí của một trạm với cổng tương ứng Khi nhận một khung, bridge liền ghi nhớ vị trí của máy gửi Lưu giữ vị trí của máy gửi vào bảng chuyển tiếp (forwarding table)  Cấu trúc bảng chuyển tiếp {Địa chỉ MAC của trạm, số cổng tương ứng, thời gian sống} CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 19 Lọc gói (tiếp…)  Khi bridge nhận được một khung: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub if địa chỉ đích nằm trong cùng mạng LAN then bỏ khung else { tìm địa chỉ đích trong bảng chuyển tiếp if tìm thấy địa chỉ đích then chuyển tiếp khung tới cổng tương ứng; else gửi khung tới tất cả các cổng; /* trừ Bridge cổng trên đó bridge nhận được khung*/ IEEE 802.1d } CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 20 10 Lọc gói (tiếp…)  C gửi một khung tới D • C gửi khung • B1 nhận khung trên cổng 1 • B1 không có thông tin về vị trí của D • B1 chuyển tiếp khung qua cổng 2 và 3 • B1 cập nhật vị trí của C ở cổng 1 • segment 3 bỏ qua khung • D nhận khung segment 3 Đặt vấn đề 3 1 segment 1 Hub Bridge B1 2 segment 2 Các phương pháp kết nối D D MAC addr C MAC addr IEEE 802.1d Bảng chuyển tiếp (Forwarding table) C MAC Addr. Port TTL C 1 60 dest. address source address CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN 21 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Lọc gói (tiếp…)  D trả lời một khung dữ liệu tới C • D gửi khung • B1 nhận khung trên cổng 2 • B1 cập nhật vị trí của D • B1 tìm vị trí của C ở bảng chuyển tiếp • B1 chuyển tiếp khung qua cổng 1 • C nhận khung segment 3 Đặt vấn đề 3 1 segment 1 Hub B1 2 Bridge segment 2 Các phương pháp kết nối Bảng chuyển tiếp (Forwarding table) C IEEE 802.1d C MAC addr D MAC addr D MAC Addr. Port TTL C 1 60 D 2 60 dest. address source address CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 22 11 Lọc gói (tiếp…)  Nhận xét: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối  Cơ chế lọc gói chỉ hoạt động khi đồ hình mạng (topology) không xuất hiện vòng lặp  Trong thực tế, để tăng độ tin cậy, có thể thiết lập các đường liên kết dự trữ  vòng lặp B1 nhận được thông tin về A trên cả 2 cổng 1 & 2 3 B1 Hub 1 x 2 3 1 1 Bridge A 2 B3 2 B2 3 IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 23 Cây bắc cầu (spanning tree)  Để tránh vòng lặp: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d Tạo ra một đồ hình cây logic trên đồ hình vật lý  Giao thức STP: STP: Spanning Tree Protocol Giao thức lớp LLC để tạo ra một đồ hình cây bắc cầu Do Radia Perlman phát triển, được đưa vào chuẩn IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 24 12 STP  Bridge sử dụng STP để trao đổi bản tin cấu hình cho phép thực hiện: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Trong các bridge của tất cả các mạng LAN, lựa chọn bridge gốc (root bridge)  Tính toán khoảng cách ngắn nhất từ chính nó đến bridge gốc  Đối với mỗi mạng LAN, lựa chọn một bridge ủy quyền (designated bridge) trên mạng đó. Bridge ủy quyền sẽ gửi các khung dữ liệu đến bridge gốc  Chọn cổng gốc (root port) là đường ngắn nhất từ chính nó đến bridge gốc  Chọn các cổng nằm trong spanning tree (cổng gốc và một số cổng khác)  Mỗi bridge được gán một số hiệu nhận dạng (bridge ID.) dài 6 byte. CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 25 STP (tiếp…) Root ID cost transmitter  Cấu trúc bản tin STP Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Root ID: số hiệu nhận dạng bridge gốc  Cost: khoảng cách (giá) từ bridge gửi bản tin (transmitting bridge) STP đến bridge gốc  Transmitter: bridge gửi bản tin STP  Bridge khởi đầu bằng việc gửi các bản tin với bridge gốc là chính nó, khoảng cách bằng 0  Bridge cũng đồng thời nhận bản tin từ các bridge khác và lựa chọn bản tin “tốt nhất” trên từng giao diện CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 26 13 STP (tiếp…)  Bản tin C1 “tốt hơn” C2 nếu: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge root_ID(C1) < root_ID(C2) root_ID(C1) = root_ID(C2), cost(C1)<cost(C2) root_ID(C1) = root_ID(C2), {cost(C1)=cost(C2)}, transmitting_bridge_ID(C1)<transmitti ng_bridge_ID(C2) IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN 27 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh STP (tiếp…)  So sánh 2 bản tin C1 và C2: C1 tốt hơn C2 Đặt vấn đề C1 Các phương pháp kết nối C2 Root ID Cost Transmitter Root ID Cost Transmitter A 29 15 35 31 12 32 Bridge B 35 15 80 35 18 38 IEEE 802.1d C 35 80 39 35 80 40 Hub CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 28 14 Thiết lập cây dựa trên bản tin STP  Bước 1: lựa chọn bridge gốc Đặt vấn đề  Bridge gốc là bridge có giá trị tối thiểu trong các bản tin nhận được  Thí dụ: bridge B có ID là 18 và nó nhận được các bản tin sau trên các cổng  bridge gốc là bridge có ID 12 (nhận trên cổng 2) Các phương pháp kết nối Hub Bridge Root ID Cost Transmitter Port 1 12 93 51 Port 2 12 85 47 Port 3 81 0 81 Port 4 15 31 27 IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 29 Thiết lập cây dựa trên bản tin STP (tiếp…)  Bước 2: tính toán khoảng cách từ B tới bridge gốc: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Nếu B là bridge gốc  khoảng cách tới chính nó là 0  Nếu B không phải bridge gốc: khoảng cách từ B  bridge gốc là khoảng cách trên bản tin tốt nhất cộng với khoảng cách từ B đến transmitter  B chọn cổng ngắn nhất đến bridge đích  cổng gốc (root port)  Thí dụ (tiếp thí dụ trang trước): giả thiết khoảng cách từ B (ID=18) đến bridge 47 là 1  khoảng cách đến bridge gốc (ID=12) là 86 thông qua cổng 2 nối với bridge 47; cổng gốc: port 2  Chú ý: nếu bridge có 2 cổng đến bridge gốc với khoảng cách như nhau: công nào có transmitter nhỏ hơn sẽ được chọn làm công gốc CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 30 15 Thiết lập cây dựa trên bản tin STP (tiếp…) Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  Bước 3: lựa chọn bridge ủy quyền (bridge gửi các khung dữ liệu trong mạng LAN đến bridge gốc) Bridge B tính toán bản tin cấu hình mà nó sẽ quảng bá trên các cổng Bản tin cấu hình: {12.86.18}  khoảng cách ngắn nhất đến bridge gốc (ID=12) là 86, thông qua bridge 18. B là bridge ủy quyền trên các cổng 1, 3, 4  gửi bản tin cấu hình {12.86.18} trên các cổng này CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 31 Thiết lập cây dựa trên bản tin STP (tiếp…)  Bước 4: Lựa chọn cổng nằm trong cây bắc cầu (spanning tree) Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge Cổng gốc (port 2) Các cổng mà B là bridge ủy quyền (port 1, 3, 4) Các cổng không được lựa chọn sẽ được chuyển sang trạng thái không hoạt động (blocking state) IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 32 16 Thiết lập cây dựa trên bản tin STP (tiếp…)  Chú ý: Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Khi một bridge nhận ra nó không phải là bridge gốc  ngừng phát bản tin cấu hình với nó là gốc Chỉ có bridge gốc phát bản tin cấu hình theo chu kỳ Bridge IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 33 Thí dụ 1 81.0.81 Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d port 2 port 1 B-92 port 5 port 3 41.13.90 port 4 41.19.125 41.12.315 41.12.111  Bridge B-92 (ID=92) có 5 cổng và nhận được bản tin cấu hình như hình vẽ  Giả thiết khoảng cách từ B-92 đến tất cả các LAN liền kề là 1 CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 34 17 Thí dụ 1 (tiếp…) 81.0.81 port 2 Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge port 1 B-92 port 5 port 3 41.13.90 port 4 41.19.125 41.12.315 41.12.111  Bản tin tốt nhất: 41.12.111 trên port 4  B-92 đặt cổng 4 là cổng gốc  Tính toán bản tin cấu hình: {41.13.92} IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 35 Thí dụ 1 (tiếp…) 41.13.92 81.0.81 port 2 Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d port 1 B-92 port 5 port 3 41.13.90 port 4 41.19.125 41.12.315 41.12.111 41.13.92  So sánh bản tin {41.13.92} với các bản tin nhận được trên cổng 1, 2, 4, 5  {41.13.92} tốt hơn các bản tin nhận được trên cổng 1 và 2  B-92 là bridge ủy quyền trên các cổng 1 và 2 CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 36 18 Thí dụ 1 (tiếp…) 41.13.92 port 2 Đặt vấn đề port 1 B-92 port 5 port 3 41.13.90 port 4 41.13.92 41.12.315 41.12.111 Các phương pháp kết nối Hub Bridge IEEE 802.1d  B-92 chọn cổng 4 (cổng gốc) và cổng 1, 2 vào cây bắc cầu  Chuyển cổng 3, 5 sang trạng thái không hoạt động CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 37 Câu hỏi Đặt vấn đề Các phương pháp kết nối  Phương pháp xây dựng spanning tree trong IEEE802.1d sử dụng thuật toán gì trong 2 thuật toán: Prim? Kruskal? Hub Bridge IEEE 802.1d  Xem lại giáo trình môn “Cơ sở mạng thông tin” CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 38 19 Bài tập 200 3 1 B1 2 400 1 B2 2 Đặt vấn đề LAN 3 1 400 Các phương pháp kết nối Bridge 2 100 LAN 2 1 Hub B3 LAN 1 B4 2 LAN 4  Giả thiết đã chọn được B1 là nút gốc, giải thích quá trình tạo cây bắc cầu IEEE 802.1d CHƯƠNG 3 – KẾT NỐI MẠNG LAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 39 Tài liệu tham khảo  Radia Perlman, Interconnections: Bridges, Routers, Switches, and Internetworking Protocols, AddisonWesley 1999 20 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Tài Hưng Bộ môn Kỹ thuật thông tin Viện Điện tử - Viễn thông ĐHBK Hà Nội Email: hung.nguyentai@hust.edu.vn Nội dung  Tại sao phải kết nối mạng lớp Internetworking?  Khái niệm kết nối mạng và kiến trúc Internet  Cấu trúc địa chỉ IP, liên hệ giữa địa chỉ IP, địa chỉ MAC  IP và các giao thức có liên quan  Định tuyến trong Internet 1 Đặt vấn đề Khái niệm Địa chỉ IP  Nhu cầu: kết nối nhiều mạng con với nhau thành một mạng toàn cầu  Kết nối nhiều mạng LAN ở lớp MAC có khả thi? Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 3 Đặt vấn đề (tiếp…)  Các khó khăn: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Do địa chỉ MAC không có cấu trúc nên không thể sử dụng để định tuyến  phải tạo ra một spanning tree ◊ Việc tạo ra spanning tree kết nối hàng chục ngàn nút không khả thi: – Chọn nút gốc? – Kích thước bảng chuyển tiếp (forwarding table) quá lớn – Các bản tin cấu hình quảng bá với số nút lớn  làm mạng bị lụt với các bản tin điều khiển Việc kết nối các mạng vật lý: cấu trúc vật lý khác nhau và cách đánh địa chỉ khác nhau cực kỳ phức tạp (Ethernet, WiFi, ATM, .v.v.) Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 4 2 Đặt vấn đề (tiếp…)  Kết luận: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Cần phải có một phân lớp chung độc lập với các mạng vật lý  kết nối mạng lớp Internetworking  mạng Internet Application Application TCP TCP LLC/MAC (802.11) Physical Định tuyến IP IP 802.11 IP 802.3 Physical Sender CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET LLC/MAC (802.3) Physical Receiver PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 5 Yêu cầu thiết kế mạng Internet  Phải tạo ra một “lớp kết nối liên mạng” (Internetworking) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Địa chỉ mạng có cấu trúc: phụ thuộc vào vị trí mạng  thích hợp cho định tuyến Phân lớp chung không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng và công nghệ mạng phần cứng “Giấu” cơ sở hạ tầng mạng phía dưới với các dịch vụ mạng lớp trên CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 6 3 Yêu cầu thiết kế mạng Internet (tiếp…) Internet Khái niệm Địa chỉ IP Router Internet Protocol Các giao thức khác DSL ATM Ethernet … 3G/4G Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 7 Lịch sử phát triển của Internet Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  1957: Mỹ thành lập cơ quan ARPA (Advanced Research Projects Agency) trực thuộc Bộ quốc phòng  1962: Mỹ tập trung nghiên cứu các phương thức gửi dữ liệu quân sự theo phương thức phân tán  nguyên lý chuyển mạch gói  1968: ARPA thành lập dự án ARPANET kết nối UCLA, SRI (tại Stanford), UCSB (Santa Barbara), ĐH Utah. Băng thông 50kbps  1972: Email đầu tiên. ARPA đổi tên thành DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency). ARPANET sử dụng NCP (Network Control Protocol) cho phép truyền dữ liệu giữa 2 nút trên cùng mạng  1973: Vinton Cerf và Bob Kahn (Stanford) bắt đầu phát triển TCP/IP, cho phép các máy tính liên mạng trao đổi dữ liệu  1974: thuật ngữ Internet được sử dụng lần đầu tiên  1976: Robert M. Metcalfe phát triển mạng Ethernet. Mạng truyền số liệu qua vệ tinh được phát triển. APARNET đã có hơn 23 nút CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 8 4 Lịch sử phát triển của Internet (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  1981: NSF quyết định xây dựng mạng CSNET cho nghiên cứu độc lập với ARPANET. Liên kết giữa ARPANET và CSNET. Host: 213  1983: thành lập Internet Activities Board (IAB). TCP/IP thay thế hoàn toàn NCP. ĐH Wisconsin đưa ra DNS đầu tiên. Host: 562  1985: NSF thành lập mạng NSFNET, dung lượng: 1,55Mpbs. Host: 1962  1986: IETF (Internet Engineering Task Force) được thành lập. Host: 2308  1990: ngôn ngữ htlm ra đời. Host: 330000  1992: sự ra đời của World Wide Web. Băng thông mạng lõi: 45Mbps. Host: 2.000.000  1993: Mosaic ra đời: web browser đầu tiên với giao diện đồ họa  1996: host: 15.000.000  1998: IPv6 được chuẩn hóa bởi IETF  1999: 802.11 ra đời Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 9 Đặc điểm của Internet Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Mỗi gói được định tuyến (tìm đường) một cách độc lập  router không lưu giữ trạng thái của các luồng dữ liệu  Cho phép truyền gói qua nhiều mạng vật lý khác nhau  Không có cơ chế đảm bảo trễ  Không có cơ chế đảm bảo thứ tự gói  Không có cơ chế đảm bảo gói sẽ được truyền đến nơi nhận  Gói có thể bị mất do tràn hàng đợi ở nút trung gian  Các chức năng “thông minh” (truyền lại gói, sắp xếp thứ tự gói, điều khiển luồng, chống tắc nghẽn) được thực hiện bởi thiết bị đầu cuối  Giao thức Internet (Internet Protocol – IP) được sử dụng! CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 10 5 Chức năng chính của lớp Internetworking Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Định tuyến (routing): tìm đường đi cho một gói tin từ nguồn đến đích  thuật toán vào giao thức định tuyến  Chuyển tiếp (forwarding): chuyển một gói tin từ một đầu vào router ra đầu ra thích hợp  bảng chuyển tiếp (forwarding/routing table) Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 11 Địa chỉ IP  Địa chỉ IP  IPv4: 32 bit (chương này chỉ xét IPv4)  IPv6: 128 bit Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Yêu cầu: phải có cấu trúc, cho phép định tuyến  địa chỉ IP:  Network ID. (địa chỉ mạng)  Host ID. (địa chỉ máy trạm)  Mỗi giao diện mạng có một địa chỉ IP – địa chỉ IP có tính duy nhất  Cấp phát địa chỉ IP:  Tĩnh  Động (TD qua DHCP) CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 12 6 Địa chỉ IP (tiếp…)  Biểu diễn địa chỉ IP Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác 4 byte được biểu diễn bởi 4 chữ số thập phân có chấm X . X . X . X 8 bit (0 - 255) TD: địa chỉ DNS của FPT: 210.245.0.10 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 13 Địa chỉ IP (tiếp…)  Không gian địa chỉ IP: Theo lý thuyết Khái niệm ◊Có thể là 0.0.0.0 ～ 255.255.255.255 ◊Một số địa chỉ đặc biệt (RFC1918) Địa chỉ IP Private address 10.0.0.0/8 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16 Internet Protocol (không có ý nghĩa toàn cục) Các giao thức khác Loopback address 127.0.0.1 Định tuyến Multicast address CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 224.0.0.0 ～239.255.255.255 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 14 7 Địa chỉ IP (tiếp…)  Số máy trạm tối đa trong một mạng: k=2n – 2 Khái niệm Địa chỉ IP ◊Trong đó: n – số bit của Host ID. 2 địa chỉ còn lại: ◊Địa chỉ toàn 0 – địa chỉ mạng – TD: Mạng 171.64.15.0 Internet Protocol Các giao thức khác ◊Địa chỉ toàn 1 – địa chỉ quảng bá trong phạm vi một mạng – TD: 171.64.15.255  địa chỉ quảng bá trong phạm vi mạng 171.64.15.0 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 15 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Địa chỉ IP (tiếp…)  Nguyên tắc đánh địa chỉ: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Mỗi mạng LAN có địa chỉ mạng riêng biệt và được ngăn cách bởi router  Các máy trạm (kể cả router) nằm trong một LAN có chung địa chỉ mạng, còn địa chỉ máy trạm khác nhau  Có bao nhiêu mạng LAN trong hình bên? Định tuyến 223.1.1.4 223.1.1.3 223.1.9.2 223.1.7.2 223.1.9.1 223.1.7.1 223.1.8.1 223.1.2.6 223.1.2.1 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 223.1.1.2 223.1.1.1 223.1.2.2 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 223.1.8.2 223.1.3.27 223.1.3.1 223.1.3.2 16 8 Địa chỉ IP (tiếp…)  Câu hỏi: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Làm sao phân biệt được địa chỉ mạng và địa chỉ máy trạm trong 32 bit địa chỉ IP?  Phân loại địa chỉ IP: Có phân lớp (classful addressing) Không phân lớp (classless addressing): ◊Subnetting ◊Supernetting (CIDR) Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 17 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Địa chỉ IP (tiếp…)  Địa chỉ IP có phân lớp: 5 lớp (A, B, C, D, E) 8bits Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Class Class Class Class Class Các giao thức khác Định tuyến 0 A B C D E 0 1 1 1 1 0 1 1 1 A CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 8bits 8bits 8bits 7ｂｉｔ H H H 6bit N H H 0 5ｂｉｔ N N H 1 0 Multicast 1 1 Reserve for future use B PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh C D 232-1 18 9 Địa chỉ IP (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác # of network 128 16384 2^21 Class A Class B Class C # of hosts 2^24 65536 256  Địa chỉ IP có phân lớp: (tiếp…) Thí dụ: ◊ 18.181.0.31  class A ◊ 171.64.74.155  class B Nhận xét: địa chỉ có phân lớp gây lãng phí không gian địa chỉ Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 19 Địa chỉ IP (tiếp…)  Thí dụ: Khái niệm 18.181.0.31 (www.mit.edu)  ? 171.64.74.155 (stanford)  ? Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 20 10 Địa chỉ IP (tiếp…)  Nhận xét: đánh địa chỉ có phân lớp có một số nhược điểm Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Cứng nhắc, lớp C quá nhỏ, lớp B quá lớn  không tận dụng hiệu quả miền địa chỉ Các router trong mạng nội bộ cần phải có địa chỉ mạng (network ID.) riêng biệt cho từng giao diện Thí dụ: một cơ quan có tổng cộng 300 máy tính  tìm cơ chế đánh địa chỉ? CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 21 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Địa chỉ IP (tiếp…)  Subnetting: chia nhỏ một mạng thành nhiều mạng con với nhiều địa chỉ mạng con Khái niệm CLASS “B” e.g. Company 2 14 10 Net ID 16 Host-ID Địa chỉ IP 2 10 0000 Subnet ID (20) Internet Protocol Các giao thức khác Net ID 2 Host-ID Subnet Host ID (12) 10 000000 Subnet ID (22) CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 16 14 Net ID 1111 14 Host-ID Subnet Host ID (10) 10 Net ID Subnet ID (26) PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Host-ID Subnet Host ID (12) Subnet ID (20) 16 14 10 Định tuyến 16 14 Net ID 16 1111011011 Host-ID Subnet Host ID (6) 22 11 Địa chỉ IP (tiếp…)  Subnetting (tiếp…): Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Subnetting thường được biểu diễn bằng địa chỉ IP kèm theo “mặt nạ mạng” (subnet mask) Thí dụ: ◊ IP address: 171.64.15.82 ◊ Subnet mask: 255.255.255.0 Subnet mask: 24 bit đầu (3 byte đầu) là địa chỉ mạng, 8 bit cuối là địa chỉ máy trạm Cách biểu diễn địa chỉ mạng: a.b.c.d/x, trong đó a.b.c.d là địa chỉ mạng, x là số bit của địa chỉ mạng ◊ 171.64.15.0/24  mạng có địa chỉ 171.64.15.0 với phần địa chỉ mạng dài 24 bit Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 23 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Địa chỉ IP (tiếp…)  Subnetting (tiếp…): • Địa chỉ máy trạm: 171.64.15.82 Địa chỉ máy (8 bit) Địa chỉ mạng (24 bit) Khái niệm Địa chỉ IP 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 171 15 64 82 • Mặt nạ mạng: 255.255.255.0 0 Các bit phần địa chỉ mạng có giá trị 1 Internet Protocol 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Các giao thức khác • Địa chỉ mạng: 171.64.15.0 Định tuyến 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 Địa chỉ máy (8 bit) Địa chỉ mạng (24 bit) CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 0 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 24 12 Địa chỉ IP (tiếp…)  Subnetting (tiếp…):  Thí dụ: subnetting tại Stanford ◊ Giải thích sơ đồ mạng bên dưới? Khái niệm To: cenic.net 171.64.1.132/30 171.64.1.133 Địa chỉ IP Internet Protocol Stanford Class B Address 171.64.1.161 171.64.1.178 171.64.74.1 Gates-rtr bbr2-rtr 171.64.74.58 171.64.1.160/27 171.64.0.0/16 AS 32 Các giao thức khác 171.64.74.0/24 171.64.1.131 hpr1-rtr yuba 171.64.1.152 171.64.1.144/28 To: cogentco.com border2-rtr 171.64.1.148 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 25 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Địa chỉ IP (tiếp…)  Supernetting:  Classless Inter-Domain Routing (CIDR) addressing: ◊ Toàn bộ vùng địa chỉ IP được chia thành các segment được đặc trưng bởi một tiền tố (prefix) ◊ TD: 128.9.0.0/16 thể hiện một segment với vùng địa chỉ từ 128.9.0.0 – 128.9.255.255 (2^16 địa chỉ) Khái niệm Địa chỉ IP 128.9.0.0 Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 65.0.0.0/8 0 142.12.0.0/19 128.9.0.0/16 216 232-1 128.9.17.1 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 26 13 Địa chỉ IP (tiếp…)  Supernetting (tiếp…):  Đường đi đến một địa chỉ IP xác định  các router định tuyến dựa trên nguyên tắc “longest prefix match”  TD: địa chỉ IP 128.9.17.1 thuộc về mạng nào trong các mạng sau: ◊ 128.9.16.0/20 ◊ 128.9.16.0/21 ◊ 128.9.24.0/21 Khái niệm 128.9.16.0/21 Địa chỉ IP 128.9.24.0/21 Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 128.9.16.0/20 128.9.176.0/20 128.9.0.0/16 0 232-1 128.9.17.1 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 27 Địa chỉ IP (tiếp…)  Supernetting (tiếp…): Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Cho phép nhóm nhiều segment con thành một segment lớn hơn Mục đích của supernetting: ◊Tiết kiệm vùng địa chỉ ◊Giảm số bản ghi trong bảng định tuyến Chú ý: supernetting chỉ được phép khi tất cả các segment con cùng nằm trên một hướng Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 28 14 Địa chỉ IP (tiếp…)  Supernetting (tiếp…): Thí dụ: tại bảng định tuyến của R1 /22 Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác 128.9.16.0/22 = 10000000 00001001 00010000 00000000 128.9.20.0/22 = 10000000 00001001 00010100 00000000 128.9.24.0/22 = 10000000 00001001 00011000 00000000 128.9.28.0/22 = 10000000 00001001 00011100 00000000  128.9.16.0/20 R1 1 Định tuyến 128.9.16.0/22 R2 4 128.9.20.0/22 /20 3 128.9.32.0/20 2 128.9.48.0/20 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 1 2 3 128.9.28.0/22 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 29 Địa chỉ IP (tiếp…)  Mối liên hệ giữa giao thức định tuyến và phương thức đánh địa chỉ: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Các giao thức định tuyến chỉ hỗ trợ phương thức đánh địa chỉ có phân lớp (classful addressing): RIP-1 (Routing Information Protocol) Các giao thức định tuyến hỗ trợ đánh địa chỉ không phân lớp: RIP-2, OSPF (Open Shortest Path First), EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), IS-IS Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 30 15 Liên hệ giữa địa chỉ MAC và địa chỉ IP Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Trong mạng vật lý, các trạm trao đổi dữ liệu thông qua các khung lớp MAC  IP datagram được đóng gói vào MAC frame  A  B: A 223.1.1.1 B 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.1.3  A gửi 1 gói IP với địa chỉ nguồn là IP addr. của A, đia chỉ đích là đia chỉ IP của B  Gói IP được đóng vào một khung MAC với địa chỉ nguồn là A’s MAC addr, địa chỉ đích là B’s MAC addr  Thông thường A chỉ biết địa chỉ IP của B 223.1.3.27 223.1.3.1 223.1.2.2 E 223.1.3.2 Làm thế nào để A biết địa chỉ MAC của B? CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 31 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Liên hệ giữa địa chỉ MAC và địa chỉ IP (tiếp…) MAC frame IP datagram Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến B’s MAC A’s MAC addr addr B’s IP addr A’s IP addr frame frame IP dest. addr src addr dest. addr IP src. addr IP payload  Giao thức ARP (Address Resolution Protocol): Để tìm địa chỉ MAC tương ứng với một địa chỉ IP cho trước  Mỗi nút mạng (máy trạm, router) đều chạy giao thức ARP  Lưu giữ bảng ARP (ARP table): ánh xạ giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC  {IP addr., MAC addr., TTL}  TTL: thời gian sống của một bản ghi (thông thường 20 phút) CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 32 16 Liên hệ giữa địa chỉ MAC và địa chỉ IP (tiếp…)  A  B: Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác E IP: 223.1.2.2 MAC: 1A-2B-EF-60-A3-5F Khái niệm IP: 223.1.1.1  1: A kiểm tra địa chỉ IP của B A MAC: 1A-23-F9-CD-06-9B  nhận ra B nằm trong cùng một LAN với A  2: A tìm địa chỉ MAC của B IP: 223.1.1.4 trong bảng ARP (tương ứng MAC: 88-B2-F2-54-1A-0F với địa chỉ IP của B)  3: nếu tìm thấy: A đóng gói IP vào khung MAC với địa chỉ B MAC nguồn của A và địa chỉ MAC đích của B IP: 223.1.1.3  4: nếu không tìm thấy: A MAC: 5C-66-AB-90-75-B1 quảng bá bản tin ARP request với địa chỉ MAC đích là địa chỉ quảng bá (FF-FF-FF-FF-FF-FF) kèm theo địa chỉ IP của máy cần tìm B  5: Các máy trạm trong LAN nhận được bản tin ARP request. Chỉ B trả lời bằng bản 6: A nhận được bản tin ARP reply từ tin ARP reply tới A có chứa B  cập nhật bảng ARP, gửi gói IP địa chỉ MAC của B trong khung MAC Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 33 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Liên hệ giữa địa chỉ MAC và địa chỉ IP (tiếp…)  A  E: Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh LAN2 E IP: 223.1.2.2 MAC: 1A-2B-EF-60-A3-5F Khái niệm IP: 223.1.1.1  1: A kiểm tra địa chỉ IP của B MAC: 1A-23-F9-CD-06-9B A  nhận ra B nằm trên mạng khác (LAN2)  quyết định gửi gói tới default router (R1) IP: 223.1.1.4  2: A tìm địa chỉ MAC của R1 MAC: 88-B2-F2-54-1A-0F trong bảng ARP (tương ứng với địa chỉ IP của B) B  3: nếu tìm thấy: A đóng gói IP R1 vào khung MAC với địa chỉ IP: 223.1.1.3 MAC đích là R1 MAC: 5C-66-AB-90-75-B1  4: nếu không tìm thấy: A quảng bá bản tin ARP request LAN1 với địa chỉ MAC đích là địa chỉ quảng bá (FF-FF-FF-FF-FF-FF) LAN3 kèm theo địa chỉ IP của máy cần tìm R1  5: Các máy trạm trong LAN nhận được bản tin ARP request. Chỉ R1 trả lời bằng 7: R1 nhận được khung MAC từ bản tin ARP reply tới A có A  lấy gói IP, tìm chặng tiếp theo chứa địa chỉ MAC của R1 để gửi gói (LAN2)  6: A nhận được bản tin ARP 8: R1 lại thực hiện cơ chế ARP reply từ R1  cập nhật bảng trên LAN 2 như các bước 1 - 6 ARP, gửi gói IP trong khung MAC 34 17 Liên hệ giữa tên miền và địa chỉ IP  Tên miền – Domain Name System  Là một hệ thống đặt tên cho máy trạm, dịch vụ, router, các loại tài nguyên khác nhau trêm mạng  Mục đích: dễ nhớ và thuận tiện Khái niệm ◊ Địa chỉ mạng  tên miền (domain name) ◊ Địa chỉ máy trạm  tên máy (host name) – mail.hut.edu.vn  202.191.57.199 Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Đặc điểm của DNS: ◊ Tên máy hoặc tên miền có cấu trúc phân lớp: một tên có thể thuộc về một tên miền cấp cao hơn – mail.hut.edu.vn thuộc về hut.edu.vn ◊ Những tên miền hay sử dụng: – Theo lĩnh vực: .com, .edu, .net, .gov., .org … – Theo địa lý: .us, .vn, .ru, .au, .de … ◊ Tên miền cấp cao nhất được cấp phát bởi ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) ◊ Tên miền .vn được cấp phát bởi VNNIC ◊ Một tên miền sẽ tương ứng với một tổ chức duy nhất CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 35 Liên hệ giữa tên miền và địa chỉ IP (tiếp…)  Mô hình truy vấn DNS:  Client – server  Cơ sở dữ liệu tên miền được lưu tại DNS server  DNS server Khái niệm ◊ Phân tán ◊ Có cấu trúc phân tầng ◊ Mỗi miền đều có một server gốc Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 36 18 Liên hệ giữa tên miền và địa chỉ IP (tiếp…)  Mô hình truy vấn DNS (tiếp…):  DNS query: ◊ Ứng dụng gửi một DNS query đến DNS server gần nhất (local DNS server) – TD: web browser gửi DNS server về địa chỉ IP của www.wikipedia.org ◊ DNS server kiểm tra, nếu không có thông tin cần tìm thì sẽ chuyển tiếp DNS query đến DNS server cấp cao hơn .v.v. ◊ Khi nhận được DNS reply, ứng dụng lưu giữ địa chỉ IP trong cache. Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến fpt.vn DNS reply (IP address)  Phương thức gửi bản tin DNS query:     Linux/Unix: host [tên miền] Windows: nslookup [tên miền] C/C++: gethostbyname() TD: host vnexpress.net sales.fpt.vn test.fpt.vn rd.fpt.vn DNS query (host1.rd.fpt.vn)  Chú ý: DNS có thể được sử dụng với nhiều mục đích – TD: cân bằng tải: cùng với một DNS query – DNS server có thể trả lời với các địa chỉ IP khác nhau CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 37 Network Address Translation  Khái niệm: NAT (Network Address Translation) là phương thức ánh xạ địa chỉ IP private thành địa chỉ IP public, cung cấp sự trao đổi số liệu trong suốt giữa các host.  Ví dụ: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 19 NAT (tiếp…)  Phân loại: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Static NAT Dynamic NAT NPAT: phổ biến nhất hiện nay, khắc phục được nhược điểm của Dynamic NAT Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 39 NAT (tiếp…)  Static NAT: là quá trình ánh xạ 1-1 từ địa chỉ IP private thành địa chỉ IP public. Khái niệm Địa chỉ IP Sử dụng khi số lượng IP trong LAN bằng số lượng NAT-IP. Đơn giản. 192.168.1.2 200.18.123.15 Internet Protocol 192.168.1.5 200.18.123.14 Các giao thức khác 192.168.1.6 Định tuyến 200.18.123.12 Trong static NAT, địa chỉ 192.168.1.2 sẽ luôn luôn ánh xạ sang địa chỉ 200.18.123.15 20 NAT (tiếp…)  Dynamic NAT: là quá trình ánh xạ một địa chỉ IP private thành một địa chỉ IP public từ một dải các địa chỉ IP đã được đăng kí.  Mỗi kết nối từ bên trong muốn ra ngoài sẽ được cung cấp một địa chỉ trong dải.  Nếu dải địa chỉ này đã được cấp phát hết thì các kết nối sẽ không thể ra ngoài nữa. Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 200.18.123.12 (192.168.1.6) 200.18.123.13 (192.168.1.10) 200.18.123.14 (192.168.1.5) 200.18.123.15 (192.168.1.2) 192.168.1.2 200.18.123.15 192.168.1.5 192.168.1.6 200.18.123.14 200.18.123.12 Máy tính với địa chỉ IP 192.168.1.2 sẽ chuyển đổi sang địa chỉ đầu tiên chưa được sử dụng trong dải địa chỉ public 200.18.123.10 đến 200.18.123.20 NPAT (tiếp…)  NPAT (Network Port Address Translation) các địa chỉ IP trong mạng LAN được dấu dưới một địa chỉ NAT-IP. Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Mỗi gói tin được gửi ra ngoài bằng địa chỉ NAT-IP và port nguồn được thay thế bằng một cổng nào đó chưa được dùng ở NAT (thường lớn hơn 1204).  Khi nhận được gói tin, router sẽ kiểm tra địa chỉ IP và port trong bảng NAT và chuyển nó đến host.  tiết kiệm địa chỉ IP thực 192.168.1.2 200.18.123.10:1211 192.168.1.5 200.18.123.10:1212 192.168.1.6 200.18.123.10:1213 Các địa chỉ private đều chuyển thành địa chỉ 200.18.123.10 nhưng với các port khác nhau 21 NAT (tiếp…)  Công dụng: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Các máy bên trong LAN có thể chia sẻ kết nối internet với 1 địa chỉ IP duy nhất của WAN. Dấu tất cả các IP bên trong LAN, tránh sự dòm ngó của các attacker. Tránh được sự chồng chéo địa chỉ IP. Linh hoạt và sự dễ dàng trong quản lý. Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 43 Internet Protocol  IP: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Version 4 – hiện tại đang được sử dụng rộng rãi  Version 6 – là giao thức của tương lai  Phiên bản IP được thể hiện trong trường “version” của IP header Protocol Stack App Host-to-Host TCP / UDP Internetwork IP Data TCP Segment Hdr Data Hdr IP Datagram Network Access CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 44 22 Internet Protocol (tiếp…)  Tiếp đầu IP (IP header) IP protocol version Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol header length (bytes) “type” of data max number remaining hops (decremented at each router) upper layer protocol to deliver payload to 32 bits ver head. len DSCP 16-bit identifier flgs time to live total datagram length (bytes) length upper layer for fragmentation/ reassembly fragment offset Internet checksum 32 bit source IP address 32 bit destination IP address E.g. timestamp, record route taken, pecify list of routers to visit. Options (if any) data (variable length, typically a TCP or UDP segment) Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 45 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Phân mảnh gói tin  Vấn đề: truyền IP datagram qua nhiều mạng với kích thước gói cho phép lớn nhất khác nhau (TD: Ethernet: 1500byte)  Phân mảnh (Fragmentation) Source A Khái niệm Ethernet Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Destination MTU=1500 bytes MTU=1500 bytes R1 B MTU<1500 bytes R2 Giải pháp: R1 phân mảnh IP datagram thành nhiều datagram ngắn hơn Data Offset>0 More Frag=0 Data HDR (ID=x) CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET Data HDR (ID=x) HDR (ID=x) PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Offset=0 More Frag=1 Data HDR (ID=x) 46 23 Phân mảnh gói tin (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Việc ghép mảnh (assemble) chỉ được thực hiện ở thiết bị đầu cuối  Nên tránh phân mảnh trong mạng  thiết bị đầu cuối có thể ước lượng chiều dài gói nhỏ nhất (Maximum Transmission Unit - MTU) cho phép trên đường đi  Bên phát có thể gửi các gói có kích thước khác nhau, không phân mảnh để tìm path MTU  traceroute –F www.hut.edu.vn 1500  traceroute –F www.hut.edu.vn 1501 (DF=1 trong IP header; router gửi bản tin “ICMP lỗi”) Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 47 Phân mảnh gói tin (tiếp…)  Phân mảnh sử dụng các trường: identification, flags, fragment offset Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Identification: 16 bit - các offset của cùng 1 gói lớn có cùng một ID.  Flags: 3 bit ◊ #1 bit: không sử dụng ◊ #2 bit – Don’t fragment (DF) bit: – DF=1: Không được phép phân mảnh – DF=0: Được phép phân mảnh ◊ #3 bit – More fragment (MF) bit: nếu DF=0 – MF=1: hãy còn phân mảnh tiếp theo – MF=0: phân mảnh cuối cùng  Offset: 13 bit ◊ Vị trí của gói tin phân mảnh trong gói tin ban đầu ◊ Theo đơn vị 8 bytes Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 48 24 Phân mảnh gói tin (tiếp…)  Thí dụ: Khái niệm Địa chỉ IP ID=2356 Flag=0.0.0 Offset=0 0 1400 2800 3999 0 1399 ID=2356 1400 2799 ID=2356 2800 3999 ID=2356 Flag=0.0.1 Offset = 0/8 = 0 Flag=0.0.1 Offset = 1400/8 = 175 Internet Protocol Các giao thức khác Flag=0.0.0 Offset = 2800/8 = 350 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 49 Các trường khác  Version: 4 bit  4: IPv4  6: IPv6 Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  IHL (Internet Header Length): 4 bit – thể hiện chiều dài của header theo đơn 1 dword (32bit)  DSCP (Differentiated Service Code Point): 8 bit  Tên cũ: type of service (TOS)  Hiện tại được sử dụng trong quản lý chất lượng dịch vụ (Quality-of-Service: QoS) (TD: các dịch vụ thời gian thực .v.v.)  DiffServ (RFC2474)  ECN (Explicit Congestion Notification): 2 bit – báo hiệu mạng bị tắc nghẽn, chỉ dùng khi thiết bị đầu cuối hộ trợ cơ chế này  Total length: 16 bit - Độ dài toàn bộ, tính cả phần đầu  Tính theo bytes  Max: 65536 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 50 25 Các trường khác (tiếp…)  TTL (Time-To-Live): 8 bit – “thời gian sống” Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Độ dài đường đi gói tin có thể đi qua  Max: 255  Router giảm TTL đi 1 đơn vị khi nhận và chuyển tiếp gói tin  Gói tin bị hủy nếu TTL bằng 0  Protocol: 8 bit – cho biết các giao thức được đóng gói vào IP datagram:  Giao thức tầng host-to-host: TCP (6), EGP (8), IGP (9), UDP (17), OSPF (89), SCTP (132)  Giao thức tầng internetworking: ICMP (1), IGMP (2), IP (IP in IP) (4) Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 51 Các trường khác (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol  Header Checksum: 16 bit – Kiểm tra lỗi cho header  Options: Độ dài thay đổi, có thể lên đến 40 byte Được sử dụng để thêm các chức năng mới Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 52 26 ICMP Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol  ICMP – Internet Control Message Protocol  RFC 792  ICMP được sử dụng ở tầng mạng để trao đổi thông tin  Báo lỗi: báo gói tin không đến được một máy trạm, số chặng vượt quá giới hạn cho phép (TTL=0), kích thước gói tin quá dài .v.v.  Thông tin phản hồi  Định dạng bản tin ICMP: Type, Code, cùng với 8 bytes đầu tiên của gói tin IP bị lỗi Type Code Checksum Rest of the header Các giao thức khác Data Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 53 ICMP (tiếp…)  Một số dạng bản tin ICMP: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Type 0 3 3 3 3 3 3 4 Code 0 0 1 2 3 6 7 0 8 9 10 11 12 0 0 0 0 0 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET description echo reply (ping) dest. network unreachable dest host unreachable dest protocol unreachable dest port unreachable dest network unknown dest host unknown source quench (congestion control - not used) echo request (ping) route advertisement router discovery TTL expired bad IP header PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 54 27 ICMP (tiếp…)  Ping: Sử dụng để kiểm tra kết nối Gửi gói tin “ICMP echo request” Bên nhận trả về “ICMP echo reply” Mỗi gói tin có một số hiệu gói tin Trường dữ liệu chứa thời gian gửi gói tin Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol ◊ Tính được thời gian đi và về - RTT (round-trip time) Cú pháp: ping [địa chỉ IP/tên host] Các giao thức khác ◊ ping www.google.com Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 55 ICMP (tiếp…)  Traceroute  Tìm đường đi (các router trung gian) từ nguồn tới đích  Cú pháp: ◊ Linux: traceroute [địa chỉ IP/tên host] ◊ Windows: tracert [địa chỉ IP/tên host] Khái niệm C:\Documents and Settings\tnh>tracert www.jaist.ac.jp Tracing route to www.jaist.ac.jp [150.65.5.208] over a maximum of 30 hops: Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 ms <1 ms <1 ms 192.168.1.1 15 ms 14 ms 13 ms 210.245.0.42 13 ms 13 ms 13 ms 210.245.0.97 14 ms 13 ms 14 ms 210.245.1.1 207 ms 230 ms 94 ms pos8-2.br01.hkg04.pccwbtn.net [63.218.115.45] * 403 ms 393 ms 0.so-0-1-0.XT1.SCL2.ALTER.NET [152.63.57.50] 338 ms 393 ms 370 ms 0.so-7-0-0.XL1.SJC1.ALTER.NET [152.63.55.106] 402 ms 404 ms 329 ms POS1-0.XR1.SJC1.ALTER.NET [152.63.55.113] 272 ms 288 ms 310 ms 193.ATM7-0.GW3.SJC1.ALTER.NET [152.63.49.29] 205 ms 206 ms 204 ms wide-mae-gw.customer.alter.net [157.130.206.42] 427 ms 403 ms 370 ms ve-13.foundry2.otemachi.wide.ad.jp [192.50.36.62] 395 ms 399 ms 417 ms ve-4.foundry3.nezu.wide.ad.jp [203.178.138.244] 355 ms 356 ms 378 ms ve-3705.cisco2.komatsu.wide.ad.jp [203.178.136.193] 388 ms 398 ms 414 ms c76.jaist.ac.jp [203.178.138.174] 438 ms 377 ms 435 ms www.jaist.ac.jp [150.65.5.208] Trace complete. CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 56 28 ICMP (tiếp…)  Traceroute (tiếp…): Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Bên gửi truyền gói tin cho bên nhận ◊ Gói thứ nhất có TTL =1 ◊ Gói thứ 2 có TTL=2, …  Khi gói tin thứ n đến router thứ n: ◊ Router hủy gói tin ◊ gửi một gói tin ICMP (type 11, code 0) ◊ có chứa tên và địa chỉ IP của router  khi nhận được gói tin trả lời, bên gửi sẽ tính ra RTT  Khi nguồn nhận được gói tin ICMP này sẽ dừng lại  Mỗi gói tin lặp lại 3 lần 3 probes 3 probes 3 probes CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 57 Tổng quan về định tuyến  “Bản đồ Internet” 1999: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Nguồn: http://www.lumeta.com CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 58 29 Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  “Bản đồ Internet” 2006: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Nguồn: http://www.lumeta.com CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 59 Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Số bản ghi trong bảng định tuyến tại mạng lõi Internet Nguồn: http://www.cidr-report.org/ Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 60 30 Tổng quan về định tuyến (tiếp…) 40000 20000 24 0 8 Các giao thức khác 60000 20 Internet Protocol 80000 16 Địa chỉ IP 100000 12 Khái niệm Number of entries  Phân bố các bản ghi Prefix length (bits) Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 61 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Vấn đề: A  B B A Khái niệm R2 Địa chỉ IP R3 Internet Protocol Các giao thức khác R1 R1 chọn chặng tiếp theo đi đến B ntn? R4 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 62 31 Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Bảng định tuyến (routing table) : Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Bảng định tuyến nằm trong các router Cho phép với một địa chỉ mạng đích thì phải gửi gói tin ra giao diện mạng nào của router Bảng định tuyến được tạo ra do các router trao đổi bản tin định tuyến thông qua các giao thức định tuyến (routing protocols) Nguyên lý định tuyến của router: “longest prefix match” Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 63 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Bảng định tuyến (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol dest. network net. mask next hop interface metrics 10.0.0.0 255.255.255.0 A’ IP addr. 1 1 172.16.0.0 255.255.255.0 C’ IP addr. 2 1 Router A Router B 10.0.0.0/24 1 Các giao thức khác 2 172.16.0.0/24 Router C 3 10.0.0.0/24 192.168.0.0/24 172.16.0.0/24 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 64 32 Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Mục tiêu:  Tìm đường đi ngắn nhất từ một nút gốc tới các nút còn lại  xây dựng cây theo đường ngắn nhất (shortest path tree - SPT)  Các thuật toán xây dựng cây SPT: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến ◊ Thuật toán Bellman-Ford  distance vector routing (RIP, IGRP) ◊ Thuật toán Dijkstra  link state routing (OSPF)  Câu hỏi:  Sự khác nhau giữa cây bắc cầu tối thiểu (Minimum Spanning Tree) và cây theo đường ngắn nhất?  Tại sao nguyên tắc định tuyến trong Internet lại tuân theo cây SPT?  Chú ý:  Xem lại môn “Cơ sở truyền số liệu” để hiểu chi tiết về lý thuyết định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 65 Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Các giao thức định tuyến: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Các giao thức định tuyến nội miền (Intra-AS routing): ◊OSPF, RIP-1, RIP-2 ◊IS-IS, EIGRP, IGRP Các giao thức định tuyến liên miền (Inter-AS routing): ◊BGP Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 66 33 Tổng quan về định tuyến (tiếp…)  Cho R8 là nút gốc, tìm đường đi ngắn nhất từ R8 đến các nút còn lại Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác 1 R1 R4 2 2 R3 1 R2 4 R5 2 4 R6 3 R7 3 2 R8 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 67 Thuật toán Bellman-Ford phân tán Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  1: Gọi Xn=(C1,C2,…,C7) là các khoảng cách từ Ri  R8 (i=1 - 7), n – số bước lặp  2: X0=(, …)  3: Router i gửi Xk tới các nút hàng xóm của i theo chu kỳ T  vector khoảng cách (distance vector)  4: Nếu router i nhận được bản tin với khoảng cách Ci nhỏ hơn khoảng cách hiện tại  Ri cập nhật Xn.  5: Lặp lại bước 3 cho đến khi Xn+1=Xn  6: Dừng Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 68 34 Thuật toán Bellman-Ford phân tán (tiếp…) n=1   R2 1 R1 R3 Các giao thức khác Định tuyến 3 R5  4 R6  R7 2  3 R1 Inf R2 Inf R3 4, R8 R4 Inf R5 2, R8 R6 2, R8 R7 3, R8   1 R1 1 R2 2 2 R3 R5 4 R6 2 3 R7 2 R8 4 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 2 3 3 2 0 n=2  4 R4 2 R8  Địa chỉ IP Internet Protocol  4 R4 2 2 Khái niệm 1 0 69 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Thuật toán Bellman-Ford phân tán (tiếp…) 6 Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 1 R1 R1 6, R3 R2 4, R5 R3 4, R8 R4 6, R7 R5 2, R8 R6 2, R8 R7 3, R8 R1 5, R2 R2 4, R5 R3 4, R8 R4 5, R2 R5 2, R8 R6 2, R8 R3 R7 3, R8 4 4 R2 1 R4 2 2 R3 R6 2 3 R5 4 6 4 2 R7 2 3 3 R8 4 5 1 R1 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 4 1 R2 R4 R6 2 2 4 R5 2 2 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 0 n=3 5 R7 2 3 3 2 R8 0 70 35 Thuật toán Bellman-Ford phân tán (tiếp…)  Nhận xét: Khái niệm Các bản tin DS được gửi theo chu kỳ, không phụ thuộc vào trạng thái đường truyền  Các vấn đề: Số bước lặp của thuật toán? (thuật toán sẽ chạy bao lâu) Thuật toán có luôn hội tụ hay không (n< )? Điều gì sẽ xảy ra khi một nút/liên kết bị hỏng hoặc khi khoảng cách thay đổi? Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 71 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Thuật toán Bellman-Ford phân tán (tiếp…)  Tính khoảng cách đến R4: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 1 R1 R2 1 Bước lặp R1 R2 R3 0 1 3,R2 3,R2 3,R2 5,R2 2,R3 2,R3 4,R3 4,R3 1, R4 3,R2 3,R2 5,R2 2 3 … R3 1 R3 R4 R4 hỏng “Counting to … …infinity” … CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 72 36 Thuật toán Bellman-Ford phân tán (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Khắc phục vấn đề phân kỳ của Bellman-Ford (counting to infinity problem): Đặt số bước tối đa, TD: Ci<16 “Split horizon”: Do R2 nhận được khoảng cách nhỏ nhất từ R3, R2 không gửi giá của mình đến R3 nữa “Split horizon with poison reverse”: R2 gửi khoảng cách  tới R3 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 73 Thuật toán Dijkstra Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Router gửi bản tin cập nhật khi liên kết nối với nó thay đổi trạng thái  bản tin “Link State Advertisement” (LSA)  Dựa vào bản tin cập nhật, mỗi router tự tính khoảng cách nhỏ nhất từ chính nó đến tất cả các router khác  sử dụng thuật toán Dijkstra Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 74 37 Thuật toán Dijkstra (tiếp…)  Cơ chế quảng bá trong Dijkstra:  Gói tin trạng thái liên kết (Link State Packet - LSP) bao gồm: ◊ ID của router Ri gửi bản tin LSP ◊ Danh sách các hàng xóm của Ri cùng với khoảng cách tương ứng từ Ri Khái niệm ◊ Số thứ tự ◊ TTL  Khi router Rj nhận được bản tin LSP: Địa chỉ IP ◊ Nếu số thứ tự chỉ ra bản tin mới nhất  gửi LSP trên tất các các giao diện còn lại (quảng bá) ◊ Nếu không  hủy gói tin Internet Protocol Các giao thức khác  Các router gửi bản tin “hello” đến các nút hàng xóm  nhận biết được trạng thái kênh truyền  Xây dựng cây SPT:  Dựa trên bản tin LSA  các router tự xây dựng cây SPT dựa trên thuật toán Dijkstra Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 75 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Thuật toán Dijkstra (tiếp…) Bước Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác {S} P(R1), d(R1) P(R2), d(R2) P(R3), d(R3) P(R4), d(R4) P(R5), d(R5) P(R6), d(R6) P(R7), d(R7) 0 R8   4, R8  2,R8 2,R8 3,R8 1 R8,R5  4,R5 4,R8  - 2,R8 3,R8 2 R8,R5,R6  4,R5 4,R8 6,R6 - - 3,R8 3 R8,R5,R6,R7  4,R5 4,R8 6,R6 - - - 4 R8,R5,R6,R7,R2 5,R2 - 4,R8 5,R2 - - - 5 R8,R5,R6,R7,R2,R3 5,R2 - - 5,R2 - - - 6 R8,R5,R6,R7,R2,R3,R1 - - - 5,R2 - - - 7 R8,R5,R6,R7,R2,R3,R1,R4 - - - - - - - Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 76 38 Thuật toán Dijkstra (tiếp…) n=0 Khái niệm Địa chỉ IP R8 2 2 R8 Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến R8 R6 n=2 R5 2 n=1 R5 0 1 R1 0 R2 n=7 R3 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET R6 n=3 R5 4 1 2 R5 R7 2 R4 2 0 3 2 R8 0 R6 R7 3 2 R8 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 77 So sánh  Bản tin định tuyến: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Kích thước Số lượng bản tin trao đổi  Lượng thông tin cần lưu tại router  Độ ổn định (khi các bản tin bị lỗi)  Thời gian hội tụ Gợi ý: trong LS có hiện tượng “counting-to-infinity” không? CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 78 39 So sánh (tiếp…)  Bản tin định tuyến: Kích thước: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến ◊ DV: lớn (gửi toàn bộ thông tin về kết nối từ 1 router tới tất cả các router khác) ◊ LS: nhỏ (chỉ có thông tin từ 1 router tới các router hàng xóm của nó) Số lượng bản tin trao đổi ◊ DV: ít (chỉ gửi đến các nút hàng xóm) ◊ LS: nhiều (quảng bá tới toàn mạng)  Lượng thông tin cần lưu tại router: DV: chỉ lưu giữ trạng thái các router hàng xóm LS: lưu giữ đồ hình toàn mạng CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 79 So sánh (tiếp…)  Độ ổn định: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  DV: 1 router có thể gửi các bản tin với khoảng cách không đúng tới các hàng xóm  lan ra toàn mạng  LS: 1 router có thể quảng bá các bản tin LSA không đúng/lỗi cho toàn mạng ◊ Tuy nhiên các router khác vẫn có thể xây dựng được đồ hình mạng dựa vào các bản tin LSA tới từ các router khác  Thời gian hội tụ:  DV: các bản tin DV được gửi có chu kỳ, không phụ thuộc vào trạng thái đường truyền  thời gian hội tụ lâu, ngoài ra có thể tạo vòng lặp (routing loop) (nhớ lại giải pháp split horizon!)  LS: các bản tin LSA được gửi chỉ khi trạng thái đường truyền thay đổi  thời gian hội tụ nhanh hơn  So sánh chi tiết 2 thuật toán vừa xét: Giáo trình “Cơ sở truyền số liệu” CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 80 40 Định tuyến trong mạng Internet  Internet thực hiện định tuyến có phân tầng (hierarchical routing): Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Internet được phân thành các hệ tự trị - AS (Autonomous System) Mỗi AS do được quản trị riêng biệt bởi các quản trị mạng Trong một AS: sử dụng một giao thức định tuyến nội miền (interior gateway protocol) Giữa các AS: sử dụng giao thức định tuyến liên miền (exterior gateway protocol) Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 81 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Định tuyến trong mạng Internet (tiếp…) Exterior Gateway Protocol (BGP …) 3a Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol 1b 3c 3b 3a AS3 1a Các giao thức khác Định tuyến 2a 1c 2a 1c 1d 1b 2c AS2 2b AS1 Interior Gateway Protocol (OSPF, RIP) CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 82 41 EGP và IGP AS2 AS1 IGP EGP OSPF domain Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol EGP RIP domain AS4 EGP IGP EGP IGP AS3 RIP domain IGP Các giao thức khác Định tuyến EGP RIP domain AS5 OSPF domain RIP domain CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 83 Hệ tự trị  Mỗi hệ tự trị có một số hiệu riêng – AS number (ASN - 16 bits hay 32 bits) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác 2914 NTT-COMMUNICATIONS-2914 - NTT America, Inc. 3491 BTN-ASN - Beyond The Network America, Inc. 4134 CHINANET-BACKBONE No.31,Jin-rong Street 6453 GLOBEINTERNET Teleglobe America Inc. 24087 VNGT-AS-AP Vietnam New Generation Telecom 24066 VNNIC-AS-VN Vietnam Internet Network Information Center 17981 CAMBOTECH-KH-AS ISP Cambodia ………………………………. Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 84 42 Hệ tự trị (tiếp…)  ASN được cấp phát bởi IANA (Internet Assigned Numbers Authority) Khái niệm Source: http://www.potaroo.net/ Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác 2008 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 85 Định tuyến nội vùng Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Intra-AS routing = Interior Gateway Routing (IGP)  Các giao thức định tuyến nội vùng thông dụng: RIP (Routing Information Protocol) OSPF (Open Shortest Path First) IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) – Chỉ sử dụng cho các router của Cisco Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 86 43 RIP  Đặc điểm: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác RIP – Routing Information Protocol Là giao thức định tuyến theo vector khoảng cách – sử dụng thuật toán Bellman-Ford phân tán Được phát triển lần đầu dưới hệ điều hành BSD Unix năm 1982 Trước đây được sử dụng rộng rãi, hiện nay ít được sử dụng Khoảng cách là số chặng tới mạng đích Số chặng tối đa: 15 chặng Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 87 RIP (tiếp…)  Trao đổi thông tin:  Định kỳ ◊ Các vector khoảng cách được trao đổi định kỳ - 30s ◊ Mỗi thông điệp chứa tối đa 25 mục ◊ Trong thực tế, nhiều thông điệp được sử dụng  Sự kiện Khái niệm ◊ Gửi thông điệp cho nút hàng xóm mỗi khi có thay đổi ◊ Nút hàng xóm sẽ cập nhật bảng chọn đường của nó  Các bộ đếm thời gian: Địa chỉ IP Internet Protocol  Update timer ◊ Dùng để trao đổi thông tin cứ 30s  Invalid timer ◊ Khởi tạo lại mỗi khi nhận được thông tin chọn đường ◊ Nếu sau 180s không nhận được thông tin -> trạng thái hold-down  Hold down timer Các giao thức khác ◊ Giữ trạng thái hold-down trong 180s ◊ Chuyển sang trạng thái down  Flush timer Định tuyến ◊ Khởi tạo lại mỗi khi nhận được thông tin chọn đường ◊ Sau 240s, xóa mục tương ứng trong bảng chọn đường CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 88 44 RIP (tiếp…) update update ↓ ↓ no update ↓ When it is timeout, hold down timer starts Invalid timer When it is timeout, This info will be deleted from RIP database Khái niệm Địa chỉ IP Hold down timer When it receives update, Invalid timer restarts Internet Protocol Flush timer Các giao thức khác Định tuyến When it is timeout, Routing info will be deleted from routing table 0 30 60 90 120 CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 89 RIP (tiếp…)  RIP Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác RIPv1: chỉ hỗ trợ định tuyến trong các mạng đánh địa chỉ IP có phân lớp (classful) ◊ Bản tin cập nhật: thông tin mạng đích, khoảng cách tới mạng đích RIPv2: hỗ trợ định tuyến trong cả mạng đánh địa chỉ không phân lớp (classless) ◊ Bản tin cập nhật: thông tin mạng đích, subnet mask của mạng đích, khoảng cách tới mạng đích Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 90 45 OSPF  Đặc điểm: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác OSPF – Open Shortest Path First Thông tin về trạng thái liên kết - LSA (link state advertisement) được quảng bá trên toàn AS Với các AS lớn: OSPF được phân cấp thành nhiều miền OSPF nhỏ Các router sử dụng thuật toán Dijkstra để thiết lập bảng định tuyến Khoảng cách (giá): 100Mbps/dung lượng kênh Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 91 OSPF (tiếp…)  Phân vùng trong OSPF: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Trong việc chọn đường, tại sao phải chia mạng thành các vùng nhỏ hơn? Nếu có quá nhiều router ◊Thông tin trạng thái liên kết được truyền nhiều lần hơn ◊Phải liên tục tính toán lại ◊Cần nhiều bộ nhớ hơn, nhiều tài nguyên CPU hơn ◊Lượng thông tin phải trao đổi tăng lên ◊Bảng chọn đường lớn hơn CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 92 46 OSPF (tiếp…) boundary router Gb Area border router Khái niệm 3c 3b 2c 3a AS3 1c 1a Các giao thức khác Định tuyến Gc Backbone Địa chỉ IP Internet Protocol backbone router Ga 1d 2a 1b AS2 2b AS1 internal router CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 93 OSPF (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  ABR - Area border routers: Quản lý 1 vùng và kết nối đến các vùng khác  ASBR - Autonomous system boundary router: Nối đến các AS khác  BR - backbone routers: thực hiện OSPF routing trong vùng backbone  Internal Router – Thực hiện OSPF bên trong một vùng Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 94 47 RIP và OSPF – So sánh RIP • Router bình đẳng • Cấu hình dễ dàng • Mạng cỡ nhỏ Đặc điểm Khái niệm Khả năng mở rộng Địa chỉ IP Độ phức tạp tính toán Hội tụ Internet Protocol Trao đổi thông tin Giải thuật Các giao thức khác Cập nhật hàng xóm Đơn vị chi phí OSPF • Phân câp • Cấu hình phức tạp • Mạng cỡ vừa và lớn Có Không Nhỏ Lớn Chậm Nhanh Bảng chọn đường Trạng thái liên kết Distant vector Link-state 30s 10s (Hello packet) Số nút mạng Băng thông Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 95 Định tuyến liên miền Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  BGP (Border Gateway Protocol): giao thức định tuyến liên miền thông dụng nhất hiện nay  BGP-4  Vấn đề nảy sinh trong định tuyến liên miền:  Đồ hình: mạng Internet có đồ hình phức tạp, không cấu trúc  Tính tự trị của các AS: các AS định nghĩa khoảng cách hoặc giá khác nhau  khó tìm được đường đi thực sự tối ưu  Độ tin cậy (trust): một số AS không muốn gửi lưu lượng của mình tới một số AS xác định  Chính sách (policy): Mỗi AS có một chính sách định tuyến khác nhau Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 96 48 Quan hệ khách hàng – nhà cung cấp  Khách hàng (customer) – Nhà cung cấp (provider)  Khách hàng trả tiền cho nhà cung cấp Internet để được truy nhập vào mạng Khái niệm provider Địa chỉ IP Internet Protocol provider customer Các giao thức khác IP traffic customer Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 97 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Quan hệ khách hàng – nhà cung cấp (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến provider IP traffic customer CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 98 49 Quan hệ khách hàng – nhà cung cấp (tiếp…) Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến peer peer provider customer traffic allowed traffic NOT allowed CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET -Lưu lượng thường được trao đổi giữa các AS theo quan hệ provider – customer - Các AS cùng cấp không mong muốn trao đổi lưu lượng (khi không có hợp đồng trao đổi lưu lượng) 99 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh BGP  Đặc điểm: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Không sử dụng phương thức vector khoảng cách và trạng thái kênh truyền  sử dụng vector đường dẫn (path vector) ◊ Cho phép một AS biết được thông tin đi đến AS khác ◊ BGP trao đổi các bản tin path vector: AS_PATH Gửi thông tin này vào bên trong AS đó Xác định đường đi tốt nhất dựa trên thông tin đó và các chính sách chọn đường Cho phép thiết lập các chính sách ◊ Chọn đường ra ◊ Quảng bá các đường vào Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 100 50 BGP (tiếp…)  eBGP và iBGP:  External BGP vs. Internal BGP  Phân tán thông tin chọn đường Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến 1. 3a gửi tới 1c bằng eBGP 2. 1c gửi thông tin nội bộ tới (1b, 1d, …) trong AS1 bằng iBGP 3. 2a nhận thông tin từ 1b bằng eBGP eBGP session 3c iBGP session 3a 3b AS3 2c 2a 1c 1a AS1 1d CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET 2b AS2 1b PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 101 BGP (tiếp…)  Áp dụng chính sách định tuyến với BGP: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Khi các router gửi và nhận thông tin chọn đường: ◊BGP có thể đặt các chính sách – Cho đường vào – Cho đường ra Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 102 51 BGP (tiếp…)  Các bản tin BGP: Khái niệm Open: Thiết lập một phiên BGP giữa 2 router. Địa chỉ IP Keep Alive: Bắt tay theo chu kỳ. Internet Protocol Notification: Hủy bỏ phiên BGP sau khi trao đổi thông tin. Các giao thức khác Định tuyến Update: cập nhật các tuyến mới hoặc hủy bỏ các tuyến cũ CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 103 BGP (tiếp…) Khái niệm  Bản tin cập nhật: chứa các thuộc tính của tuyến  Thuộc tính của tuyến:  được sử dụng để chọn đường tối ưu khi có nhiều tuyến cùng đi đến một đích  ORIGIN Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến ◊ Nguồn của thông tin (IGP/EGP/incomplete)  AS_PATH  NEXT_HOP  MED (MULTI_EXIT_DISCRIMINATOR)  LOCAL_PREF  ATOMIC_AGGREGATE  AGGREGATOR  COMMUNITY CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 104 52 BGP (tiếp…)  Các mức ưu tiên khi chọn tuyến Khái niệm Highest Local Preference Địa chỉ IP Shortest ASPATH Enforce relationships E.g. prefer customer routes over peer routes Lowest MED Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến traffic engineering i-BGP < e-BGP Lowest IGP cost to BGP egress Throw up hands and break ties Lowest router ID CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 105 BGP (tiếp…) 135.207.0.0/16 AS Path = 1755 1239 7018 6341 135.207.0.0/16 AS Path = 1239 7018 6341 AS 1755 Ebone AS 1129 Global Access 135.207.0.0/16 AS Path = 1129 1755 1239 7018 6341 Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác AS 1239 Sprint AS 7018 135.207.0.0/16 AS Path = 6341 AS 6341 AT&T Research 135.207.0.0/16 Định tuyến 135.207.0.0/16 AS Path = 7018 6341 Pick shorter AS path AS 12654 RIPE NCC RIS project 135.207.0.0/16 AS Path = 3549 7018 6341 AT&T AS 3549 135.207.0.0/16 AS Path = 7018 6341Global Crossing Prefix Originated CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 106 53 Các giao thức định tuyến  Các giao thức định tuyến được thực hiện ở lớp mấy? Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác BGP và RIP được truyền tải qua TCP (lớp ứng dụng) ◊RIP: – UDP port: 520 ◊BGP: – TCP port: 179 OSPF được truyền tải trực tiếp trong gói tin IP ◊Protocol type: 89 Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 107 Các thuật toán tìm bản ghi trong bảng định tuyến Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến  Các vấn đề liên quan đến tìm bản ghi trong bảng định tuyến (table lookup): Trong đánh địa chỉ có phân lớp: ◊“Exact prefix match”: hashing Trong đánh địa chỉ không phân lớp: “longest prefix match”: ◊Binary trie ◊Patricia tree CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 108 54 Các thuật toán tìm bản ghi trong bảng định tuyến (tiếp…)  Đặt vấn đề: Khái niệm Số bản ghi trong bảng định tuyến trong mạng lõi Internet tăng theo hàm mũ Phân bố chiều dài của network prefix (CIDR) thay đổi bất kỳ Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến Số bản ghi trong router lõi (Nguồn: http://www.cidr-report.org/) Phân bố độ dài network prefix trong router lõi CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 109 Các thuật toán tìm bản ghi trong bảng định tuyến (tiếp…)  Đặt vấn đề (tiếp…): Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Router lõi tiếp nhận luồng bit có tốc độ Gbit/s, cần phải gửi khoảng 1 triệu gói/s/port  tốc độ xử lý nhanh Bảng định tuyến thay đổi liên tục: ◊100 lần/s  vài chục ms phải cập nhật bảng định tuyến 1 lần Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 110 55 Các thuật toán tìm bản ghi trong bảng định tuyến (tiếp…)  Yêu cầu:  Các bản ghi trong bản định tuyến phải được sắp xếp sao cho: ◊ Cập nhật các bản ghi (table entry) nhanh và dễ dàng ◊ Tốc độ tìm kiếm nhanh (table lookup) ◊ Kích thước bộ nhớ chứa bảng định tuyến nhỏ ◊ Thích hợp với cơ chế đánh địa chỉ không phân lớp (classless addressing - CIDR)  “longest prefix match” Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác  Gọi:  W: Độ dài của địa chỉ IP ◊ IPv4: W=32  N: Số bit địa chỉ mạng (prefix) ◊ Trong CIDR: N thay đổi Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 111 Các thuật toán tìm bản ghi trong bảng định tuyến (tiếp…)  Các thuật toán lookup (longest prefix match) cho CIDR: Khái niệm ◊Binary trie ◊Patricia tree Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 112 56 Thí dụ  Xét bảng định tuyến: dest. network (bin.)/subnet mask Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến next hop a: 0/1 … b: 01000/5 … c: 011/3 … d: 1/1 … e: 100/3 … f: 1100/4 … g: 1101/4 … h: 1110/4 … i: 1111/4 …  Địa chỉ mạng:  P1 = 010011110  P2 = 111000110 thuộc về prefix nào ở bảng trên? CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 113 Thí dụ (tiếp…)  Giải đáp: Khái niệm P1 = 010011110  a P2 = 111000110  h Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 114 57 Binary Trie a: 0 0 b: 01000 a c: 011 1 (0) 0 1 d: 1 0 f: 1100 g: 1101 0 h: 1110 Các giao thức khác Định tuyến 1 1 e c (011) 0 (100) 0 (1100) f 1 1 g 0 (1101) i: 1111 Địa chỉ IP Internet Protocol (1) 0 e: 100 Khái niệm P1 = 010011110 d 1 h h (1110) (1111) 0 (01000)     b “Trie”: kết hợp của 2 từ “Tree – Retrieval” Nút mức L thể hiện chiều dài L bit Các prefix trong bảng định tuyến được đánh dấu bằng nút màu thẫm Thuật toán tìm kiếm:    Đi theo cây nhị phân theo nhánh phù hợp Ghi nhớ nút prefix vừa đi qua (a) Đi cho tới khi không gặp nút phù hợp nữa thì dừng  prefix cuối cùng đi qua là bản ghi thích hợp CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 115 Binary Trie (tiếp…)  Đánh giá hiệu năng của thuật toán Binary Trie: Khái niệm Địa chỉ IP Internet Protocol Các giao thức khác Định tuyến CHƯƠNG 4 – KẾT NỐI MẠNG INTERNET PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 116 58 Bài tập  Bài tập 1:  Cho bảng định tuyến tại router R1  R1 sẽ gửi gói đến mạng nào khi nhận được các gói tin có địa chỉ đích như sau: ◊ 192.138.32.1 ◊ 192.138.32.100 dest. network/subnet mask next hop 192.138.32.0/26 10.1.1.1 192.138.32.0/24 10.1.1.2 192.138.32.0/19 10.1.1.3 Bài tập (tiếp…)  Bài tập 2: Công ty A xây dựng một mạng LAN bao gồm 1000 host được nhóm theo kiểu supernet. Trước tiên quản trị mạng của công ty này phải yêu cầu ISP B cung cấp một dải địa chỉ IP thuộc lớp C.Công ty A có thể chọn một vài địa chỉ nằm trong dải sau: ◊ Lựa chọn 1 gồm 5 địa chỉ: dải 200.1.15.0, 200.1.16.0, 200.1.17.0, 200.1.18.0, 200.19.0. ◊ Lựa chọn 2 gồm 5 địa chỉ: 215.3.31.0, 215.3.32.0, 215.3.33.0, 215.3.34.0, 215.3.35.0 Hãy trình bày cách thực lựa chọn địa chỉ và tìm supernet mask tương ứng 59 Bài tập (tiếp…)  Bài tập 3: Cho một mạng cục bộ thuộc công ty A được phân địa chỉ 220.130.15.0/24. Mạng này được chia thành 7 mạng nhỏ: ◊Mạng thứ nhất và 2 có 62 host. ◊Mạng thứ 3 và 4 có 30 host ◊Mạng thứ 5, 6, 7 mỗi mạng có 14 host Hãy thiết kế mạng này. Tài liệu tham khảo  Internetworking with TCP/IP, Vol 1, Douglas Comer, Prentice Hall Computer  Networking: a top-down approach featuring the Internet, James F. Kurose, Keith W. Ross, Addison Wesley, 4thed, 2006  Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, Prentice Hall, 4th Edition  Computer Networks, Nick McKeown, Stanford University  M. Sanchez, E. Biersack, and W. Dabbous, "Survey and Taxonomy of IP address lookup algorithms," IEEE Network, 15(2):8-23, 2001.  M. Waldvogel, G. Varghese, J. Turner, and B. Plattner, “Scalable High Speed IP Routing Lookups,” Proc. ACM SIGCOMM ’97, Sept. 1997, pp.25–36. 60 Chương 5. Giao thức TCP/UDP PGS. TS. Nguyễn Tài Hưng Bộ môn Kỹ thuật thông tin Viện Điện tử - Viễn thông ĐHBK Hà Nội Email: hung.nguyentai@hust.edu.vn Nội dung  Giới thiệu chung  UDP  TCP Chức năng TCP Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn trong TCP 1 Đặt vấn đề  Ứng dụng trên mạng:  Đa dạng  Yêu cầu khác nhau về mặt chất lượng: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ Ứng dụng thời gian thực: trễ nhỏ ◊ Ứng dụng truyền số liệu (truyền file, web, email .v.v.): độ tin cậy cao, xác suất mất gói hoặc lôi gói phải ~ 0%  Nhiều ứng dụng tại 1 máy trạm cùng chia sẻ đường truy nhập Internet  Mạng Internet:  Chức năng chính: định tuyến (routing) và chuyển tiếp (forwarding)  Truyền tin không tin cậy ◊ Không có cơ chế đảm bảo thứ tự gói ◊ Không có cơ chế đảm bảo gói sẽ được truyền đến nơi nhận  Vấn đề: làm thế nào để truyền nhiều ứng dụng với các yêu cầu khác nhau trên giao thức IP không tin cậy, độc lập với ứng dụng? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 3 Đặt vấn đề (tiếp…)  Cần các chức năng bổ sung giữa “Application” và “Internetwork” Mô hình Internet Application Ứng dụng truyền thông: truyền file, ứng dụng thời gian thực, web, email, VoIP .v.v. Host-to-Host ??? Internetwork Định tuyến và chuyển tiếp, truyền tin không tin cậy Network Access Điều khiển truy nhập kênh, biến đổi dòng bit theo kênh vật lý Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP http, SIP, H.323, RTP, FTP, SMTP, POP, SNMP .v.v. IP, ICMP, routing protocols… IEEE 802.x PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 4 2 Chức năng của lớp Host-to-Host Giới thiệu UDP TCP  Lớp host-to-host thực hiện các chức năng bổ sung giữa “application” và “internetwork” Ghép nhiều luồng dữ liệu trên một thiết bị đầu cuối để truyền trên mạng IP Tăng độ tin cậy của luồng thông tin Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 5 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Chức năng của lớp Host-to-Host (tiếp …) Máy trạm Giới thiệu Router Application Máy trạm Application Thông tin giữa 2 lớp cùng cấp UDP TCP Chông tắc nghẽn Host-to-Host Host-to-Host Internetwork Internetwork Internetwork Network Access Network Access Network Access CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 6 3 Chức năng của lớp Host-to-Host (tiếp …)  Tại sao các chức năng của host-to-host lại được thực hiện ở thiết bị đầu cuối? Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Router chỉ thực hiện các chức năng định tuyến và chuyển tiếp Router không cần lưu giữ trạng thái của một luồng dữ liệu (flow state) nâng cao hiệu năng của router các chức năng khác được đưa ra “rìa” của mạng CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 7 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Cơ chế ghép kênh  Chức năng ghép kênh:  Chia nhỏ dữ liệu của người sử dụng thành các segment lớp host-to-host  Ghép nhiều luồng dữ liệu lớp ứng dụng vào để truyền trên mạng IP FTP HTTP Chat Giới thiệu Application FTP HTTP Chat application-layer protocols UDP TCP Chông tắc nghẽn Host2Host multiplexing TCP/UDP demultiplexing Internetwork Network Access CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 8 4 Cơ chế ghép kênh (tiếp…)  Phương pháp ghép kênh: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Mỗi ứng dụng (hay tiến trình) có một địa chỉ cổng (port number) khác nhau Các cổng được định nghĩa trong RFC 1700 Địa chỉ cổng: 16 bit Các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua “socket”. Mỗi socket được phân biệt qua 2 tham số: ◊Địa chỉ port ◊Địa chỉ IP CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 9 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Cơ chế ghép kênh (tiếp…)  Một số cổng điển hình:  0 – 1023: cổng mặc định định nghĩa bởi IANA Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ FTP: 20, TCP SSH: 22, TCP/UDP Telnet: 23, TCP SMTP: 25, TCP DNS: 53, TCP/UDP HTTP: 80, TCP/UDP  Từ 1024: do người sử dụng tự định nghĩa App1 App2 App3 socket 2 socket 3 Application socket 1  Socket được quản lý bởi Host-to-host hệ điều hành  Có thể tạo, trao đổi dữ liệu qua socket thông qua các API của HĐH CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 10 5 Cơ chế tăng độ tin cậy  Độ tin cậy: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Kiểm tra và chống lỗi: thêm các mã kiểm tra lỗi phần dữ liệu (CRC .v.v.) ◊ARQ (auto-repeat request) ◊FEC (forwarding error correction) Chống tắc nghẽn  Câu hỏi: Sự khác nhau giữa ARQ và FEC? Trong giao thức IP có kiểm tra và chống lỗi không? Ở đâu? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 11 Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  ARQ:  Trao đổi dữ liệu thông qua cơ chế: gửi – phúc đáp  Phân loại: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ Stop-and-Wait ◊ Go-Back-N ◊ Selective Repeat  Chức năng: ◊ Phát hiện lỗi gói ◊ Phát hiện mất gói ◊ Sắp xếp thứ tự gói ◊ Điều khiển luồng: điều chỉnh kích thước cửa số trượt  Câu hỏi:  Phân biệt các cơ chế Stop-and-Wait, Go-Back-N, Selective Repeat?  Tham khảo tài liệu môn “Cơ sở mạng thông tin” CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 12 6 Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  ARQ - Stop and Wait: Giới thiệu RTT ts ACK1 p1 p1 ACK1 ACK0 TCP mất gói lỗi NACK1 p0 UDP p1 p1 tp ttimeout p1 ACK1 Chông tắc nghẽn c) Mất gói b) Lỗi gói a) Không lỗi CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 13 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  ARQ - Go-Back-N:  “Cumulative feedback” Giới thiệu p1 p2 p3 p1 p2 p3 p1 p2 p3 lỗi gói UDP TCP W=3 – kích thước cửa sổ mất gói p2 p3 p4 p4 p5 p6 p2 p3 p4 Chông tắc nghẽn a) Không lỗi CHƯƠNG 5 – UDP/TCP b) Lỗi gói PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh c) Mất gói 14 7 Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  ARQ - Selective Repeat mất gói Giới thiệu p1 p2 p3 p1 p2 p3 TCP lỗi gói UDP p1 p2 p3 p2 p4 p5 p4 p5 p6 p4 p2 p5 Chông tắc nghẽn a) Không lỗi CHƯƠNG 5 – UDP/TCP b) Lỗi gói c) Mất gói PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 15 Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  Điều khiển luồng trong ARQ: Để thay đổi tốc độ truyền: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ Thay đổi kích thước cửa sổ trượt W ◊ Thay đổi thời gian ACK để điều chỉnh RTT  Nhận xét: ARQ không thích hợp cho các dịch vụ thời gian thực: ◊ RTT lớn ◊ Băng thông của luồng dữ liệu bị giới hạn bởi W  ARQ được áp dụng trong TCP CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 16 8 Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  Câu hỏi: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Tính hiệu suất kênh truyền trong “Stopand-Wait”, “Go-Back-N” và “Selective Repeat” khi: ◊Kênh truyền lý tưởng ◊Kênh chịu xác suất mất gói là Pe  Tham khảo bài giảng môn “Cơ sở mạng thông tin” CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 17 Cơ chế tăng độ tin cậy (tiếp…)  FEC: Giới thiệu UDP Bên phát không phát lại gói Bên thu có chức năng: ◊Kiểm tra lỗi ◊Nếu phát hiện gói lỗi: – Bên thu sửa lỗi (xác định vị trí bit lỗi) – Nếu lỗi không sửa được: hủy gói TCP Chông tắc nghẽn Nhận xét: ◊FEC thích hợp cho các dịch vụ thời gian thực CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 18 9 Giao thức UDP Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn     UDP – User Datagram Protocol RFC 768 Gói tin UDP – UDP datagram Đặc điểm:  Sử dụng cơ chế không liên kết (connectionless): không cần thiết lập một phiên truyền giữa nguồn – đích  UDP là giao thức không tin cậy ◊ Không có phúc đáp (ACK) ◊ Không cơ chế tự động phát lại ◊ Kiểm tra lỗi (checksum): chỉ kiểm tra phần đầu khung (header), không có kiểm tra lỗi phần dữ liệu ◊ Không có cơ chế phát hiện gói mất, gói đến không đúng thứ tự ◊ Không có cơ chế điều khiển luồng  UDP có thể gửi dữ liệu nhanh và nhiều nhất có thể  Chức năng cơ bản của UDP là gì? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 19 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Giao thức UDP (tiếp…)  Chức năng chính của UDP: Ghép/tách kênh Giới thiệu A1 A2 B1 B2 App App App App Port UDP OS UDP TCP Chông tắc nghẽn UDP IP CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 20 10 Giao thức UDP (tiếp…)  Cấu trúc gói UDP Giới thiệu Chỉ bảo vệ phần header UDP TCP Chông tắc nghẽn SRC port DST port checksum length DATA Kích thước phần data theo byte  UDP được dùng cho ứng dụng gì?  Các ứng dụng không cần độ tin cậy cao  Các phiên truyền ngắn, thiết lập kết nối hướng liên kết theo kiểu TCP đem lại hiệu suất thấp  Các ứng dụng thời gian thực CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 21 Giao thức TCP  TCP – Transmission Control Protocol  RFC 793, 1122, 1323, 2018, 2581  Đặc điểm:  Hướng liên kết (connection-oriented) ◊ Thiết lập kết nối: “3-way handshake” – thiết lập kết nối 3 bước ◊ Huỷ bỏ kết nối: “2-way handshake” – huỷ bỏ kết nối 2 bước Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn  Client – server: client thiết lập kết nối  TCP là giao thức truyền tin cậy: ◊ Cơ chế phúc đáp (ACK) khi nhận được dữ liệu ◊ Mã chống lỗi để bảo vệ dữ liệu ◊ Số thự tự (sequence number) để phát hiện gói mất và gói không đúng thứ tự ◊ Cơ chế timeout (sau một thời gian bên phát không nhật được ACK) để gửi lại dữ liệu ◊ Cơ chế sắp xếp lại thứ tự gói ở đầu thu ◊ Cơ chế điều khiển luồng sử dụng cửa sổ trượt ◊ Cơ chế chống tắc nghẽn để chia sẻ băng thông giữa nhiều nguồn dữ liệu CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 22 11 Hướng liên kết  Không liên kết ở lớp Internetwork, hướng liên kết trên lớp Host-to-Host Giới thiệu UDP R2 A B TCP R1 Chông tắc nghẽn R3 R4 CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 23 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Hướng liên kết (tiếp…)  Thiết lập kết nối: 3-way handshake  Bước 1: A gửi SYN cho B Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ chỉ ra giá trị khởi tạo seq # của A ◊ không có dữ liệu  Bước 2: B nhận SYN, trả lời bằng SYN/ACK ◊ B khởi tạo vùng đệm ◊ chỉ ra giá trị khởi tạo seq. # của B Client A (chủ động) Server B (thụ động) Syn Syn + Ack  Bước 3: A nhận SYN/ACK, trả lời ACK, có thể kèm theo dữ liệu Ack  Ghi chú: phiên truyền TCP là phiên song công (số liệu truyền theo 2 hướng) CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 24 12 Hướng liên kết (tiếp…)  Huỷ bỏ kết nối: 2-way handshake  Bước 1: Gửi FIN cho B  Bước 2: B nhận được FIN, trả lời ACK, đồng thời đóng liên kết và gửi FIN. Giới thiệu  Bước 3: A nhận FIN, trả lời ACK, vào trạng thái “chờ”. UDP TCP Chông tắc nghẽn  Bước 4: B nhận ACK. đóng liên kết. Client A Server B Fin (Data +) Ack Fin Ack  Ghi chú: cả client hoặc server đều có thể yêu cầu huỷ bỏ kết nối CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 25 TCP data segment  Dữ liệu lớp ứng dụng được đóng gói vào các “TCP segment”  MSS (Maximum Segment Size): chiều dài tối đa cho phép của 1 TCP segment Gửi Giới thiệu UDP TCP segment TCP TCP segment Chông tắc nghẽn Nhận CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 26 13 Bản tin TCP 0 15 31 Dst port Src port Sequence Number Giới thiệu Checksum FIN RST SYN Flags ACK RSVD 6 PSH HLEN 4 URG UDP ACK Sequence Number Receive Window Size Urg Pointer TCP (TCP Options) Chông tắc nghẽn TCP Data CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 27 Ý nghĩa các trường Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn  Source/Destination Port: địa chỉ cổng  Checksum: mã chống lỗi – cho cả TCP header và phần dữ liệu  Receive Window Size (RWND): kích thước cửa sổ trượt bên nhận  chỉ ra lượng dữ liệu tối đa bên thu có thể tiếp nhận  điều khiển luồng CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 28 14 Sequence Number  Sequence Number: số thứ tự TCP segment ISN (initial sequence number) Gửi Giới thiệu UDP Sequence number = số thứ tự byte đầu TCP Data TCP HDR STT ACK = byte tiếp theo bên thu đợi nhận TCP TCP Data Chông tắc nghẽn TCP HDR Nhận CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 29 Sequence Number (tiếp…)  Sequence number: Giới thiệu UDP Số thứ tự byte đầu tiên của 1 segment  sequence number của TCP segment Được tính bằng byte TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 30 15 Initial Sequence Number  ISN – giá trị thứ tự khởi tạo Được thiết lập trong giai đoạn bắt tay 3 bước để khởi tạo kết nối Client A Giới thiệu Server B Syn +ISNA UDP Syn + Ack +ISNB TCP Ack Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 31 Cửa sổ trượt trong TCP  Vấn đề: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Một kết nối TCP có thể gửi bao nhiêu gói dữ liệu liên tiếp qua mạng? Khi lỗi xảy ra, TCP truyền lại gói thế nào? Sử dụng cơ chế “selective repeat” hay “Go-Back-N”? Làm cách nào để TCP không làm tràn bộ đệm bên thu? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 32 16 Cửa sổ trượt trong TCP (tiếp…) Kích thước cửa sổ Dữ liệu Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Dữ liệu đã gửi và nhận được ACK Dữ liệu đã gửi và chưa nhận được ACK Dữ liệu được phép gửi Dữ liệu chưa được phép gửi  Kích thước cửa sổ phải điều chỉnh cho phù hợp với bộ đệm của bên thu  Kích thước cửa sổ tối đa bên thu cho phép sẽ được gửi cho bên phát RWND trong trường Receive Window Size (thông thường từ 4kB – 8kB)  Cơ chế truyền lại trong TCP: Go-Back-N CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 33 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Cửa sổ trượt trong TCP (tiếp…) Round-trip time Round-trip time (RTT) Window Size Phát (A) ??? Window Size Window Size Giới thiệu UDP Thu (B) TCP Chông tắc nghẽn ACK ACK (1) RTT > Window size ACK (2) RTT = Window size  Lựa chọn kích thước cửa sổ: RTT > Window Size: hiệu suất kênh truyền thấp RTT= Window Size: hiệu suất kênh  100% CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 34 17 Cơ chế truyền lại Round-trip time (RTT) Retransmission TimeOut (RTO) Guard Band Phát (A) Estimated RTT Data1 Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Data2 ACK ACK Thu (B)  TCP sử dụng đồng hồ timeout để truyền lại  Sau khoảng thời gian RTO>RTT, nếu không nhận được gói  truyền lại  RTO là giá trị thay đổi, thích ứng với trạng thái kênh. Nguyên nhân:  Tắc nghẽn, đường đi thay đổi  RTT thay đổi  RTO cũng thay đổi theo  Câu hỏi:  Giá trị RTO được tính thế nào?  Nếu RTO quá lớn/quá bé thì sao? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 35 Cơ chế truyền lại (tiếp…)  Ước lượng giá trị RTO:  Vấn đề: ◊ Nếu giá trị RTO quá lớn: trễ truyền lại lớn ◊ Nếu giá trị RTO quá nhỏ: phát trùng gói không cần thiết Giới thiệu  Thuật toán ước lượng RTO – sử dụng phương pháp “trung bình cửa sổ trượt theo trọng số mũ” (Exponential Weighted Moving Average - EWMA) ◊ Gọi: a – trọng số thuật toán EWMA (0 ≤ a ≤ 1, thông thường a =0,125) – k – số bước lặp – EstimatedRTT: giá trị RTT ước lượng theo EWMA – SampleRTT: giá trị RTT đo được tại bước k – UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ Thuật toán: 1. EstimatedRTTk= a EstimatedRTTk-1 + (1 - a) SampleRTT 2. RTO = 2 * EstimatedRTT CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 36 18 Cơ chế truyền lại (tiếp…) RTT: gaia.cs.umass.edu to fantasia.eurecom.fr 350 300 UDP TCP Chông tắc nghẽn RTT (milliseconds) Giới thiệu 250 200 150 100 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 time (seconnds) SampleRTT CHƯƠNG 5 – UDP/TCP Estimated RTT 37 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn  Giả thiết: Phương sai của giá trị RTT là hằng số  Trong thực tế: ◊ Chiều dài hàng đợi của router tăng dần khi tải tăng ◊ Phương sai của RTT tăng nhanh khi tải tăng ◊ Phân bố xác suất của RTT không xác định Phương sai tăng nhanh khi tải tăng Tải tới hàng đợi router Xác suất  Trong thuật toán trên Trế trung bình Cơ chế truyền lại (tiếp…)  Yêu cầu: Phương sai  Ước lượng RTT chính xác để tránh ước lượng sai RTO CHƯƠNG 5 – UDP/TCP kỳ vọng PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh RTT 38 19 Cơ chế truyền lại (tiếp…)  Thuật toán ước lượng RTO mới: Cho phép đánh giá cả phương sai của RTT Giới thiệu UDP 1. EstimatedRTTk = a EstimatedRTTk-1 + (1 - a) SampleRTT 2. Differencek = (1 - )*Differencek-1 +  *|SampleRTT - EstimatedRTTk| 3. RTO =  * EstimatedRTTk +  *Differencek a  0,125;   1;   4;   0,25 TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 39 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Cơ chế truyền lại (tiếp…) Host A Host B Host A Truyền lại Giới thiệu RTT sai Host B Truyền lại RTT sai UDP TCP Chông tắc nghẽn  Thuật toán Karn:  Vấn đề: Khi truyền lại thì RTT được ước lượng thế nào cho chính xác?  Giải pháp: ◊ Không cập nhật giá trị EstimatedRTT ◊ RTOk=2 * RTOk-1 CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 40 20 Tắc nghẽn trong Internet Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn  Tắc nghẽn trong mạng thường xuyên xảy ra và không thể tránh được  Tắc nghẽn xảy ra ở nhiều cấp độ khác nhau (mức gói, mức luồng .v.v.)  Bên phát TCP phải có khả năng phát hiện tắc nghẽn và giảm tắc nghẽn (giảm kích thước cửa sổ trượt)  Router cũng có thể giảm tốc độ luồng TCP bằng cách tăng trễ hàng đợi (khi tải tăng) CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 41 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Tắc nghẽn trong Internet (tiếp…)  Tắc nghẽn xảy ra khi tải tới nút mạng tăng ( 100%) H1 A1(t) 10Mb/s R1 Giới thiệu H2 TCP Chông tắc nghẽn Cumulative bytes UDP Atotal(t) X(t) D(t) 1.5Mb/s H3 A2(t) 100Mb/s A1(t) A2(t) A2(t) X(t) D(t) A1(t) D(t) t CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 42 21 Tắc nghẽn trong Internet (tiếp…)  Các cấp độ của tắc nghẽn Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Mức người sử dụng: quá nhiều người truy nhập trong giờ cao điểm Mức luồng: các luồng dữ liệu chiếm trọn dung lượng kênh đầu ra Mức gói: 2 gói xung đột tại router 7:00 8:00 9:00 1s 2s 3s 100µs 200µs 300µs CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 43 Tắc nghẽn trong Internet (tiếp…)  Tắc nghẽn và trễ: RTT bao gồm: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ Trễ lan truyền (propagation delay) ◊ Trễ hàng đợi (queue delay) Thông thường trễ hàng đợi đóng vai trò quyết định đến RTT Trễ hàng đợi phụ thuộc vào chiều dài hàng đợi  tải tăng thì trễ tăng. Khi tắc nghẽn xảy ra  trễ hàng đợi lớn  RTT là đại lượng được sử dụng để ước lượng tắc nghẽn trong mạng (TD: ping) CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 44 22 Tránh tắc nghẽn trong Internet  TD: 2 luồng dữ liệu đến router A1(t) A2(t) Giới thiệu R1 ? Chính sách Từ chối một luồng UDP TCP Chông tắc nghẽn Đệm một luồng trong bộ đệm cho đến khi luồng kia được phục vụ xong Chuyển thời gian phục vụ một luồng tới thời điểm muộn hơn Yêu cầu các luồng giảm tốc độ CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 45 Tránh tắc nghẽn trong Internet (tiếp…)  Nhận xét: tắc nghẽn không thể tránh khỏi Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Cơ chế hợp kênh thống kê trong chuyển mạch gói cho phép sử dụng kênh truyền hiệu quả  bộ đệm thường xuyên bị đầy Nếu bộ đệm rỗng  trễ nhỏ, mạng không bị tắc nghẽn. Nhưng: hiệu suất sử dụng kênh thấp Nếu bộ đệm luôn đầy  trễ lớn, tắc nghẽn. Nhưng: hiệu suất sử dụng kênh cao  Tắc nghẽn thế nào là vừa phải? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 46 23 Tải, trễ và hiệu năng  Quan hệ giữa tải và trễ:  Tải: L (bit/s)  Trễ: D (s) Giới thiệu  P=L/D  P càng lớn càng tốt UDP Chông tắc nghẽn Hiệu năng Trễ trung bình TCP  Gọi P là một tham số đơn giản để đánh giá hiệu năng mạng, với: Tải CHƯƠNG 5 – UDP/TCP “Tải tối ưu” PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Tải 47 Chống tắc nghẽn trong TCP  Yêu cầu: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn TCP phải ước lượng chính xác băng thông còn thừa Thay đổi tốc độ phát theo tình trạng kênh: Băng thông C Băng thông còn thừa ◊ Tăng tốc độ phát khi còn băng thông ◊ Khi tắc nghẽn xảy ra  giảm tốc độ phát CHƯƠNG 5 – UDP/TCP t PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 48 24 Chống tắc nghẽn trong TCP (tiếp…)  Bên phát TCP thay đổi tốc độ bằng việc thay đổi kích thước cửa sổ Giới thiệu Window=min{ReceiveWindow, CongestionWindow} UDP TCP Chông tắc nghẽn RWND bên thu CWND bên phát  “cwnd” hoạt động theo cơ chế: Tăng kích thước cửa sổ theo cấp số cộng Giảm kích thước cửa sổ theo cấp số nhân CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 49 Chống tắc nghẽn trong TCP (tiếp…)  Các trạng thái của 1 luồng TCP: “slow start”: Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn ◊ Khi mới khởi tạo luồng ◊ Kích thước cwnd tăng theo hàm mũ cho đến mức ngưỡng ssthresh Tránh tắc nghẽn: ◊ Từ mức ssthresh, kích thước cửa sổ tăng thêm một MSS (maximum segment size) sau mỗi chu kỳ RTT kích thước cửa sổ tăng tuyến tính đến khi phát hiện tắc nghẽn Phát hiện tắc nghẽn: ◊ Tắc nghẽn xảy ra khi gói tin bị mất  TCP giảm kích thước cửa sổ xuông một nửa. CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 50 25 “Slow Start”  Mục đích: cho phép phiên TCP tăng tốc độ nhanh chóng sau khi thiết lập kết nối  Nguyên tắc:  cwnd = 1 (MSS)  Tăng cwnd 1 đơn vị mỗi khi nhận được ACK  kích thước cwnd tăng theo cấp số nhân Giới thiệu UDP TCP 1 2 4 8 Src D Chông tắc nghẽn A D D A A D D D D A A A A Dest CHƯƠNG 5 – UDP/TCP 51 PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Tránh tắc nghẽn  Tránh tắc nghẽn – congestion avoidance  Nguyên tắc: Giới thiệu  Sau khi kích thước cwnd đạt đến giá trị ssthresh, kết nối TCP chuyển sang chế độ tránh tắc nghẽn  cwnd tăng một đơn vị (01 MSS) sau một RTT không có gói lỗi  cwnd tăng tuyến tính 1 UDP 2 3 4 Src TCP D Chông tắc nghẽn A D D A A D D D A A A Dest CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 52 26 Phát hiện tắc nghẽn  Vấn đề: Làm sao để phát hiện tắc nghẽn? Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn  Khi xảy ra mất gói  hàng đợi tại các nút trung gian bị tràn  tắc nghẽn xảy ra  TCP chuyển sang trạng thái phát hiện tắc nghẽn khi mất gói xảy ra: Không nhận được ACK (timeout) Nhận được 3 ACK trùng yêu cầu phát lại CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 53 Phát hiện tắc nghẽn (tiếp…)  Khi timeout (không nhận được ACK) Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn TCP đặt ngưỡng ssthresh xuống còn một nửa giá trị hiện tại của cwnd TCP đặt cwnd về 1 MSS TCP chuyển về trạng thái slow start  Nếu nhận được 3 ACK trùng TCP đặt ngưỡng ssthresh xuống còn một nửa giá trị hiện tại của cwnd TCP đặt cwnd bằng ½ giá trị hiện tại TCP chuyển về trạng thái tránh tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 54 27 Phát hiện tắc nghẽn (tiếp…)  Nhận xét: cửa sổ cwnd có dạng răng cưa cwnd 22 Giới thiệu 20 Timeout 18 16 UDP Threshold is set to half of cwnd (20) And slow start starts Threshold=16 14 3 ACKs 12 TCP 10 SS 8 Chông tắc nghẽn Threshold=10 Threshold is set to half of cwnd (12) And additive increase starts AI SS 6 AI Threshold=6 4 AI 2 Time CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 55 Thông lượng của phiên TCP Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn  Trong một chu kỳ RTT: số byte phiên TCP gửi là cwnd  Gọi R – thông lượng phiên TCP R=cwnd/RTT  Câu hỏi: Dạng lưu lượng một phiên TCP có tuân theo dạng răng cưa không? CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 56 28 Thông lượng của phiên TCP (tiếp…) Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 57 Thông lượng của phiên TCP (tiếp…)  Nhận xét: Giới thiệu Dạng lưu lượng TCP không nhất thiết có dạng răng cưa. Như trong hình trước, lưu lượng là hằng số.  Nguyên nhân: UDP TCP Chông tắc nghẽn Nếu độ lớn của bộ đệm tại router đủ lớn: ◊ Số gói đến router tăng  kích thước bộ đệm tăng  RTT tăng tỷ lệ với cwnd lưu lượng TCP là hằng số  Có 2 cách tránh tắc nghẽn: 1. Đệm gói đến để tăng RTT 2. Huỷ gói để giảm kích thước cửa sổ cwnd CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 58 29 Tính công bằng của TCP  Mục tiêu: Giới thiệu Nếu có n luồng TCP chia sẻ kênh truyền có dung lượng C  mỗi luồng được chia sẻ băng thông C/n TCP 1 UDP TCP Chông tắc nghẽn C R TCP 2 CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 59 Tính công bằng của TCP (tiếp…)  TCP cho phép chia sẻ băng thông công bằng  Xét 2 luồng TCP chia sẻ băng thông C. Giới thiệu Điểm chia sẻ công bằng C UDP loss: decrease window by factor of 2 congestion avoidance: additive increase loss: decrease window by factor of 2 congestion avoidance: additive increase TCP Chông tắc nghẽn Thông lượng luồng 1 CHƯƠNG 5 – UDP/TCP C PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 60 30 Tính công bằng của TCP (tiếp…)  TCP công bằng đến đâu? Giới thiệu UDP TCP Chông tắc nghẽn Các ứng dụng có thể mở song song nhiều luồng TCP ◊Web browser ◊Flashget TD: ◊một liên kết dung lượng C phục vụ 10 luồng TCP  mỗi luồng nhận băng thông trung bình là C/10 ◊ứng dụng mới mở thêm 10 luồng TCP  ứng dụng đó nhận được băng thông C/2 CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 61 Đồng bộ giữa nhiều luồng TCP  Vấn đề:  Khi truyền nhiều luồng TCP với cùng thời gian bắt đầu và RTT RTT A Giới thiệu B UDP D C N  RTT Luồng A TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 62 31 Đồng bộ giữa nhiều luồng TCP (tiếp…) f(RTT) Giới thiệu UDP Băng thông tổng cộng trung bình TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 63 Đồng bộ giữa nhiều luồng TCP (tiếp…)  Nếu thay đổi thời gian bắt đầu giữa các luồng (không đồng bộ)  băng thông tổng hợp ít dao động hơn Giới thiệu N  RTT Nguồn A UDP TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 64 32 Đồng bộ giữa nhiều luồng TCP (tiếp…) N  RTT Giới thiệu Băng thông tổng hợp Trung bình UDP TCP Chông tắc nghẽn CHƯƠNG 5 – UDP/TCP PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 65 Tài liệu tham khảo  Internetworking with TCP/IP, Vol 1, Douglas Comer, Prentice Hall Computer  Karn, Phil; Craig Partridge, "Improving Round- Trip Time Estimates in Reliable Transport Protocols“, ACM SIGCOMM '87. pp. 2–7  Computer Networks, Nick McKeown, Stanford University  Networking: a top-down approach featuring the Internet, James F. Kurose, Keith W. Ross, Addison Wesley, 4thed, 2006  Một số tài liệu và bài giảng khác trên Internet 33

SLIDE MẠNG MÁY TÍNH

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib