Bài giảng Các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu - Nguyễn Thành Đạt

1 
Data Link Control Protocols CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU  
GVHD: TS. Nguyễn Thành Đạt 
HVTH : Trần Thị Diệu Mỹ 
Data Link Control Protocols Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu 
Một cuộc trò chuyện tạo thành một liên kết giao tiếp hai chiều; Đó là một thước đo đối xứng giữa hai bên và các thông điệp được truyền qua lại. Có một phản ứng kích thích liên tục, hành động theo chu kỳ; nhận xét gọi lên nhận xét khác, và hành vi của hai cá nhân trở nên hòa hợp, hợp tác và hướng đến mục tiêu nào đó. Đây là giao tiếp thực sự . 
	—On Human Communication , 
	Colin Cherry 
2 
Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu 
Yêu cầu và mục tiêu để truyền dữ liệu hiệu quả giữa hai trạm thu - phát được kết nối trực tiếp: 
Đồng bộ hóa khung 
Kiểm soát lưu lượng 
Kiểm soát lỗi 
Địa chỉ 
Kiểm soát và dữ liệu 
Quản lý liên kết 
3 
Kiểm soát lưu lượng 
Kỹ thuật để đảm bảo rằng một thực thể truyền không sử dụng quá nhiều dữ liệu khi một thực thể nhận 
Thực thể nhận thường phân bổ bộ đệm dữ liệu có độ dài tối đa cho một lần chuyển 
Khi nhận được dữ liệu, người nhận phải thực hiện một số xử lý nhất định trước khi chuyển dữ liệu đến phần mềm cấp cao hơn 
Trong trường hợp không có kiểm soát luồng, bộ đệm của người nhận có thể đầy và tràn khi đang xử lý dữ liệu cũ 
4 
Mô hình truyền khung 
5 
Kiểm soát luồng dừng và chờ 
Hình thức kiểm soát dòng chảy đơn giản nhất 
Thông thường một nguồn sẽ chia một khối dữ liệu lớn thành các khối nhỏ hơn và truyền dữ liệu trong nhiều khung 
Kích thước bộ đệm của máy thu có thể bị giới hạn 
Đường truyền càng dài , càng có nhiều khả năng xảy ra lỗi, bắt buộc phải truyền lại toàn bộ khung hình 
Trên một phương tiện chia sẻ, thông thường không cho phép một trạm đến phương tiện trong một thời gian dài, do đó gây ra sự chậm trễ lâu dài ở trạm gửi khác 
Nguồn truyền khung 
Đích nhận khung và trả lời với xác nhận (ACK) 
Nguồn chờ ACK trước khi gửi khung tiếp theo 
Đích đến có thể dừng dòng bằng cách không gửi ACK 
6 
Sử dụng liên kết dừng và chờ 
7 
(Thời gian truyền sóng = 1; Thời gian lan truyền = a) 
Điều khiển luồng Windows trượt 
Cho phép nhiều khung được đánh số chuyển tiếp 
Máy thu có bộ đệm W dài 
Máy phát gửi tối đa W khung hình mà không cần ACK 
ACK bao gồm số lượng khung hình tiếp theo dự kiến 
Số thứ tự được giới hạn bởi kích thước của trường (k) 
Khung được đánh số modulo 2 k 
Cung cấp kích thước cửa sổ tối đa lên đến 2 k – 1 
Máy thu có thể ACK khung mà không cho phép truyền thêm ( Nhận chưa sẵn sàng ) 
Phải gửi xác nhận bình thường để tiếp tục 
Nếu có liên kết song công, có thể cõng các ACK 
8 
Mô tả cửa sổ trượt 
9 
Ví dụ về Giao thức cửa sổ trượt 
10 
Kỹ thuật kiểm soát lỗi 
Phát hiện lỗi 
Ghi nhận tích cực 
Truyền lại sau khi hết thời gian chờ 
Xác nhận và truyền lại phủ định 
Mất khung hình 
 M ột khung không thành công để đến bên kia 
Khung bị hỏng 
- K hung đến nhưng một số bit bị lỗi 
11 
Yêu cầu lặp lại tự động (ARQ) 
Tên tập thể cho các cơ chế kiểm soát lỗi 
Tác dụng của ARQ là biến một liên kết dữ liệu không đáng tin cậy thành một liên kết đáng tin cậy 
Các phiên bản của ARQ 
Dừng lại và chờ đợi 
Quay lại-N 
Chọn lọc-Từ chối 
12 
Dừng và chờ ARQ 
Nguồn truyền khung đơn 
Chờ ACK 
Không có dữ liệu nào khác có thể được gửi cho đến khi trả lời của điểm đến 
Nếu khung nhận được bị hỏng, hãy loại bỏ nó 
Máy phát có thời gian chờ 
Nếu không có ACK trong thời gian chờ, hãy truyền lại 
Nếu ACK bị hỏng, máy phát sẽ không nhận ra 
Máy phát sẽ truyền lại 
Người nhận nhận được hai bản sao của khung 
Sử dụng đánh số thay thế và ACK0 / ACK1 
13 
ARQ dừng và chờ 
14 
Quay lại -N ARQ 
Kiểm soát lỗi thường được sử dụng nhất 
Dựa trên cửa sổ trượt 
Sử dụng kích thước cửa sổ để kiểm soát số lượng khung hình nổi bật 
Mặc dù không có lỗi nào xảy ra, điểm đến sẽ ghi nhận các khung đến như bình thường 
RR= sẵn sàng nhận, hoặc xác nhận được cõng 
Nếu trạm đích phát hiện lỗi trong một khung, nó có thể gửi một xác nhận âm 
REJ= Từ chối 
Đích sẽ loại bỏ khung đó và tất cả các khung trong tương lai cho đến khi nhận đúng khung bị lỗi 
Máy phát phải quay lại và truyền lại khung đó và tất cả các khung tiếp theo 
15 
Chọn lọc-Từ chối (ARQ) 
Còn được gọi là truyền lại có chọn lọc 
Chỉ các khung bị từ chối mới được truyền lại 
Các khung tiếp theo được chấp nhận bởi người nhận và được lưu vào bộ đệm 
Giảm thiểu việc truyền lại 
Máy thu phải duy trì bộ đệm đủ lớn 
Logic phức tạp hơn trong máy phát 
Ít được sử dụng rộng rãi 
Hữu ích cho các liên kết vệ tinh có độ trễ lan truyền dài 
16 
Giao thức c ửa sổ trượt ARQ 
17 
Kiểm soát liên kết dữ liệu cấp cao (HDLC ) 
Giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu quan trọng nhất 
Được chỉ định là ISO 3009, ISO 4335 
Cơ sở cho các giao thức kiểm soát liên kết dữ liệu khác 
Các kiểu trạm 
Chính - kiểm soát hoạt động của liên kết 
Thứ cấp - dưới sự kiểm soát của trạm chính 
Kết hợp - đưa ra các lệnh và phản hồi 
Cấu hình liên kết 
Không cân bằng - 1 chính, nhiều phụ 
Cân bằng - 2 trạm kết hợp 
18 
Chế độ truyền dữ liệu HDLC 
Chế độ phản hồi bình thường (NRM) 
Được sử dụng với cấu hình không cân bằng 
Trạm chuyển giao 
Chế độ cân bằng không đồng bộ (ABM) 
Được sử dụng với cấu hình cân bằng 
Một trong hai trạm bắt đầu truyền 
Không có chi phí bỏ phiếu 
Được sử dụng rộng rải nhất 
Chế độ phản hồi không đồng bộ (ARM) 
Được sử dụng với cấu hình không cân bằng 
Thứ cấp có thể truyền mà không có sự cho phép của chính 
Ít khi được sử dụng 
19 
Cấu trúc khung HDLC 
20 
Trường cờ 
Các trường cờ phân định khung ở cả hai đầu bằng mẫu duy nhất 01111110 
Nhồi bit 
Để cho phép sự hiện diện của các mẫu bit tùy ý (độ trong suốt của dữ liệu), một thủ tục được gọi là nhồi bit được sử dụng 
chèn thêm một bit 0 sau mỗi lần xuất hiện năm giây 1 trong khung 
Đảm bảo rằng mẫu 01111110 sẽ không xuất hiện ở đâu đó bên trong khung, do đó phá hủy sự đồng bộ hóa 
21 
Trường địa chỉ 
Xác định trạm phụ đã truyền hoặc sẽ nhận khung 
Thường dài 8 bit 
Có thể được mở rộng thành bội số của 7 bit 
Bit ngoài cùng bên trái cho biết có phải là octet cuối cùng (1) hay không (0) 
Địa chỉ 11111111 cho phép một cơ quan chính phát một khung để tất cả người thứ hai tiếp nhận 
22 
Các loại khung 
HDLC xác định ba loại khung, mỗi loại có một định dạng trường điều khiển khác nhau 
Khung thông tin (I-frames) 
Mang dữ liệu được truyền cho người dùng 
Dữ liệu kiểm soát luồng và lỗi, sử dụng cơ chế ARQ, được gắn trên khung thông tin 
Khung giám sát (S-frames) 
Cung cấp cơ chế ARQ khi không sử dụng tính năng cõng 
Khung không được đánh số (U-frames) 
Cung cấp các chức năng điều khiển liên kết bổ sung 
23 
Trường kiểm soát 
Việc sử dụng bit thăm dò / cuối cùng (P / F) phụ thuộc vào ngữ cảnh 
Trong khung lệnh, bit P được đặt thành 1 để trưng cầu (thăm dò) phản hồi từ thực thể HDLC ngang hàng 
Trong các khung phản hồi, bit F được đặt thành 1 để chỉ ra khung phản hồi được truyền do kết quả của một lệnh trưng cầu 
Trường điều khiển cơ bản cho S- và I-frame sử dụng số thứ tự 3 bit 
Trường điều khiển mở rộng có thể được sử dụng sử dụng số thứ tự 7 bit 
Khung chữ U luôn chứa trường điều khiển 8 bit 
24 
Trường trình tự kiểm tra thông tin và khung (FCS) 
Trường thông tin 
Chỉ hiển thị trong khung chữ I và một số khung chữ U 
Phải chứa một số octet tích phân 
Chiều dài thay đổi 
Trường trình tự kiểm tra khung (FCS) 
Lỗi phát hiện mã được tính toán từ các bit còn lại của khung, không bao gồm cờ 
Mã bình thường là CRC-CCITT 16 bit 
FCS 32-bit tùy chọn, sử dụng CRC-32, có thể được sử dụng nếu độ dài khung hình hoặc độ tin cậy của đường truyền quyết định lựa chọn này 
25 
25 
Lệnh HDLC 
và phản hồi 
26 
Hoạt động HDLC 
Initialization 
Báo hiệu cho phía bên kia rằng yêu cầu khởi tạo 
Chỉ định chế độ nào trong ba chế độ (NRM, ABM, ARM) được yêu cầu 
Chỉ định xem số thứ tự 3 hay 7 bit sẽ được sử dụng 
Data Transfer 
Trường N (S) và N (R) của khung I là số thứ tự hỗ trợ điều khiển luồng và điều khiển lỗi 
Một mô-đun HDLC sẽ đánh số thứ tự chúng 
Sẵn sàng nhận (RR) được sử dụng khi không có lưu lượng dữ liệu người dùng ngược lại 
Disconnect 
Một trong hai mô-đun có thể bắt đầu 
Tự chủ động nếu có một số lỗi hoặc theo yêu cầu của người dùng cấp cao hơn 
Gửi khung ngắt kết nối (DISC) 
Thực thể từ xa trả lời bằng UA 
Bất kỳ tồn đọng nào chưa được công nhận 
I-frame có thể bị mất 
Phục hồi là trách nhiệm của các lớp cao hơn 
Bao gồm trao đổi khung I, khung S và khung U 
Bao gồm ba giai đoạn : 
27 
Ví dụ về hoạt động HDLC 
28 
Tóm lược 
Kiểm soát lưu lượng 
Kiểm soát luồng dừng và chờl 
Kiểm soát luồng cửa sổ trượt 
Kiểm soát lỗi 
ARQ dừng và chờ 
Quay lại-N ARQ 
ARQ có chọn lọc-từ chối 
Kiểm soát liên kết dữ liệu mức cao (HDLC) 
Đặc điểm cơ bản 
Cấu trúc khung 
Hoạt động 
29