Lớp liên kết dữ liệu trong mạng cục bộ

Chương 2 Lớp liên kết dữ liệu

Giới thiệu

Đóng gói Ethernet và IEEE 802

Hình 2.1 Đóng gói IEEE 802.2/802.3 (RFC 1042) và đóng gói Ethernet (RFC 894).

Hình 2.5 là danh sách một số giá trị MTU điển hình được lấy từ RFC 1191. Các MTU này dành cho các liên kết điểm-điểm (chẳng hạn như SLIP hoặc PPP), nhưng chúng không phải là đặc tính vật lý của môi trường truyền dẫn. Đây là một ràng buộc logic nhằm đảm bảo thời gian phản hồi thích hợp cho việc sử dụng đàm thoại. Trong phần của Chương 2, chúng ta sẽ xem xét hạn chế này đến từ đâu.

Trong phần "Lệnh netstat" của Chương 3, chúng ta sẽ sử dụng lệnh netstat để xác định MTU cho một giao diện cụ thể.

Hình 2.5 Các giá trị Đơn vị truyền tải tối đa (MTU) điển hình.

Khi hai máy tính trên cùng một mạng giao tiếp, MTU cho mạng đó rất quan trọng. Tuy nhiên, khi hai máy tính trên các mạng khác nhau giao tiếp với nhau, mỗi liên kết trung gian có thể có MTU khác nhau. Trong trường hợp này, điều quan trọng không phải là MTU của hai mạng mà máy tính được kết nối mà là MTU nhỏ nhất của bất kỳ kênh dữ liệu nào nằm giữa hai máy tính. Nó được gọi là vận chuyển MTU (đường dẫn MTU).

MTU vận chuyển giữa hai máy chủ bất kỳ có thể không cố định. MTU phụ thuộc vào tải hiện tại trên kênh. Nó cũng phụ thuộc vào tuyến đường. Tuyến đường có thể không đối xứng (tuyến đường từ A đến B có thể khác hoàn toàn với tuyến đường từ B đến A), do đó MTU có thể không giống nhau cho hai hướng.

RFC 1191 mô tả cơ chế khám phá đường dẫn MTU. Chúng ta sẽ xem xét cách thức hoạt động của cơ chế này sau khi mô tả sự phân mảnh ICMP và IP. Trong phần "Lỗi không thể truy cập ICMP" của Chương 11, chúng tôi sẽ xem xét kỹ hơn về Lỗi không thể truy cập ICMP mà cơ chế này sử dụng và trong phần "Phát hiện MTU vận chuyển bằng cách sử dụng Traceroute" của Chương 11, chúng tôi sẽ hiển thị một phiên bản của traceroute sử dụng cơ chế phát hiện MTU vận chuyển để chỉ định các cuộc hẹn. Các phần “Xác định MTU vận chuyển khi sử dụng UDP” trong Chương 11 và “Xác định MTU vận chuyển” trong Chương 24 cho thấy cách hoạt động của UDP và TCP khi việc triển khai hỗ trợ khám phá MTU.

Nếu tốc độ đường truyền là 9600 bps và 1 byte là 8 bit cộng với 1 bit start và 1 bit stop thì tốc độ đường truyền sẽ là 960 byte/giây. Việc truyền gói 1024 byte ở tốc độ này sẽ mất 1066 ms. Nếu chúng tôi sử dụng kênh SLIP cho một ứng dụng tương tác và đồng thời một ứng dụng như FTP đang chạy gửi hoặc nhận các gói 1024 byte thì chúng tôi phải đợi vì độ trễ trung bình của gói tương tác của chúng tôi sẽ là 533 ms.

Điều này có nghĩa là gói hội thoại của chúng ta sẽ được gửi trên kênh trước bất kỳ gói "lớn" nào khác. Hầu hết các ứng dụng SLIP đều cung cấp khả năng phân tách gói theo loại dịch vụ, gửi lưu lượng hộp thoại trước lưu lượng dữ liệu. Lưu lượng đàm thoại thường là Telnet, Rlogin và phần điều khiển (lệnh của người dùng chứ không phải dữ liệu) của FTP.

Thời gian chờ 533 ms là không thể chấp nhận được đối với phản hồi đàm thoại. Từ góc độ yếu tố con người, chúng tôi biết rằng độ trễ dài hơn 100-200 ms là không thể chấp nhận được [Jacobson 1990a]. Độ trễ đề cập đến thời gian giữa việc gửi gói và trả lại phản hồi (thường là tiếng vang của một ký tự).

Giảm MTU trên liên kết SLIP xuống 256 có nghĩa là thời gian tối đa mà liên kết có thể chiếm giữ trong một khung hình là 266 mili giây và một nửa trong số đó (độ trễ trung bình của chúng tôi) là 133 mili giây. Điều này tốt hơn nhưng vẫn chưa hoàn hảo. Lý do chúng tôi chọn giá trị này (so sánh 64 và 128) là để cung cấp khả năng sử dụng kênh tốt hơn để truyền dữ liệu (chẳng hạn như khi truyền một tệp lớn). Trong trường hợp khung CSLIP 261 byte có tiêu đề 5 byte (256 byte dữ liệu), 98,1% đường truyền được sử dụng để truyền dữ liệu và 1,9% cho tiêu đề. Việc giảm MTU xuống dưới 256 sẽ làm giảm thông lượng đường truyền tối đa mà chúng ta có thể nhận được khi truyền dữ liệu.

Giá trị MTU là 296 cho liên kết điểm-điểm (Hình 2.5) ngụ ý 256 byte dữ liệu và 40 byte tiêu đề TCP và IP. Vì MTU là giá trị mà IP học được từ lớp liên kết nên giá trị này phải bao gồm các tiêu đề TCP và IP tiêu chuẩn. Đây là cách IP đưa ra quyết định về sự phân mảnh. IP không biết gì về việc nén tiêu đề mà CSLIP thực hiện.

Tính toán của chúng tôi về độ trễ trung bình (một nửa thời gian cần thiết để truyền kích thước khung hình lớn nhất) chỉ áp dụng cho liên kết SLIP (hoặc liên kết PPP) được sử dụng để mang lưu lượng dữ liệu và tương tác. Khi chỉ trao đổi lưu lượng tương tác, thời gian truyền một byte dữ liệu theo mỗi hướng (trong trường hợp tiêu đề 5 byte được nén) là khoảng 12,5 ms, ở tốc độ 9600 bps. Điều này nằm trong phạm vi 100-200ms mà chúng tôi đã đề cập trước đó. Cũng lưu ý rằng việc nén các tiêu đề từ 40 xuống 5 byte sẽ giảm độ trễ trên mỗi byte từ 85 mili giây xuống 12,5 mili giây.

Thật không may, những tính toán này không hoàn toàn chính xác khi tính năng sửa lỗi và nén được sử dụng trong modem. Việc nén trong modem làm giảm số byte được gửi qua đường truyền nhưng việc sửa lỗi có thể làm tăng thời gian cần thiết để truyền các byte đó. Tuy nhiên, những tính toán này cho chúng ta điểm khởi đầu để đưa ra quyết định thông minh.

Trong các chương tiếp theo, chúng ta sẽ sử dụng những tính toán này cho các đường nối tiếp để xác định một số giá trị bộ đếm thời gian được sử dụng khi truyền các gói qua các đường nối tiếp.

Chương này xem xét lớp thấp nhất của họ giao thức Internet, lớp liên kết dữ liệu. Chúng tôi đã xem xét sự khác biệt giữa cách đóng gói Ethernet và IEEE 802.2/802.3 cũng như cách đóng gói được sử dụng trong SLIP và PPP. Vì cả SLIP và PPP thường được sử dụng trên các liên kết chậm nên chúng cung cấp các phương pháp nén các trường chung (hầu như luôn không thay đổi). Điều này cải thiện thời gian phản hồi.

Giao diện loopback tồn tại trong hầu hết các thiết kế. Giao diện này có thể được truy cập thông qua một địa chỉ đặc biệt, thường là 127.0.0.1 hoặc bằng cách gửi các gói dữ liệu IP đến một trong các địa chỉ IP của chính máy chủ. Dữ liệu được gửi đến giao diện loopback được xử lý hoàn toàn bởi lớp vận chuyển và IP khi nó lặp qua ngăn xếp giao thức.

Chúng tôi đã mô tả một đặc tính quan trọng của hầu hết các lớp liên kết, MTU và khái niệm tương ứng về MTU truyền tải. Bằng cách sử dụng MTU tiêu chuẩn cho các đường nối tiếp, chúng tôi đã tính toán độ trễ thời gian tồn tại trên các liên kết SLIP và CSLIP.

Chương này chỉ đề cập đến một số công nghệ kênh phổ biến được sử dụng trong TCP/IP ngày nay. Một trong những lý do tại sao TCP/IP được sử dụng thành công là khả năng hoạt động trên hầu hết mọi công nghệ kênh.

Lớp vật lý chỉ đơn giản là truyền bit. Điều này không tính đến việc trong các mạng trong đó các đường truyền thông được sử dụng (chia sẻ) luân phiên bởi một số cặp máy tính tương tác, phương tiện truyền dẫn vật lý có thể bị chiếm dụng. Do đó, một trong những nhiệm vụ của lớp Liên kết dữ liệu là kiểm tra tính khả dụng của phương tiện truyền dẫn. Một nhiệm vụ khác của lớp liên kết là thực hiện các cơ chế phát hiện và sửa lỗi. Để làm điều này, ở lớp liên kết dữ liệu, các bit được nhóm thành các tập gọi là nhân viên (khung). Lớp liên kết đảm bảo việc truyền chính xác từng khung hình bằng cách đặt một chuỗi bit đặc biệt ở đầu và cuối mỗi khung hình để làm nổi bật khung hình đó, đồng thời tính toán tổng kiểm tra, xử lý tất cả byte của khung theo một cách nhất định và thêm tổng kiểm tra vào khung. Khi một khung đến qua mạng, người nhận lại tính toán tổng kiểm tra của dữ liệu đã nhận và so sánh kết quả với tổng kiểm tra từ khung. Nếu chúng khớp nhau, khung được coi là chính xác và được chấp nhận. Nếu tổng kiểm tra không khớp, một lỗi sẽ được ghi lại. Lớp liên kết dữ liệu không chỉ có thể phát hiện lỗi mà còn sửa chúng bằng cách truyền lại các khung bị hỏng. Cần lưu ý rằng chức năng sửa lỗi cho lớp liên kết dữ liệu là không bắt buộc nên một số giao thức ở cấp độ này không có chức năng này, ví dụ như Ethernet và frame rơle.

Chức năng lớp liên kết

Giao hàng trọn gói đáng tin cậy:

1. Giữa hai trạm lân cận trong một mạng có cấu trúc liên kết tùy ý.
2. Giữa bất kỳ trạm nào trong mạng có cấu trúc liên kết điển hình:
   1. kiểm tra tính khả dụng của môi trường dùng chung;
   2. chọn khung từ luồng dữ liệu đến qua mạng; hình thành khung khi gửi dữ liệu;
   3. tính toán và xác minh tổng kiểm tra.

Thực hiện trong phần mềm và phần cứng.

Trong những phút Lớp liên kết, được sử dụng trong các mạng cục bộ, có một cấu trúc kết nối nhất định giữa các máy tính và phương pháp đánh địa chỉ chúng. Mặc dù lớp liên kết dữ liệu cung cấp khả năng phân phối khung giữa hai nút bất kỳ trên mạng cục bộ, nhưng nó chỉ làm như vậy trong mạng có cấu trúc liên kết cụ thể, chính xác là cấu trúc liên kết mà nó được thiết kế. Các cấu trúc liên kết điển hình được hỗ trợ bởi các giao thức lớp liên kết LAN bao gồm bus, ring và star, cũng như các cấu trúc bắt nguồn từ chúng bằng cách sử dụng cầu nối và bộ chuyển mạch. Ví dụ về các giao thức lớp liên kết là Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Trong các mạng cục bộ, các giao thức lớp liên kết được sử dụng bởi máy tính cầu, công tắc Và bộ định tuyến. Trong máy tính, các chức năng của lớp liên kết được thực hiện thông qua nỗ lực chung của các bộ điều hợp mạng và trình điều khiển của chúng.

Trong các mạng diện rộng, hiếm khi có cấu trúc liên kết thông thường, lớp liên kết dữ liệu thường chỉ cung cấp tin nhắn giữa hai máy tính lân cận được kết nối bằng một liên kết riêng lẻ. Ví dụ về các giao thức điểm-điểm (như các giao thức này thường được gọi) là các giao thức PPP và LAP-B được sử dụng rộng rãi. Trong những trường hợp như vậy, các tiện ích của lớp mạng được sử dụng để gửi tin nhắn giữa các nút cuối trên toàn bộ mạng. Đây là cách tổ chức mạng X.25. Đôi khi trong các mạng toàn cầu, rất khó để tách biệt các chức năng của lớp liên kết ở dạng thuần túy vì chúng được kết hợp với các chức năng của lớp mạng trong cùng một giao thức. Ví dụ về phương pháp này bao gồm các giao thức công nghệ ATM và chuyển tiếp khung.

Nói chung, lớp liên kết là một tập hợp các chức năng rất mạnh mẽ để gửi tin nhắn giữa các nút mạng. Trong một số trường hợp, các giao thức lớp liên kết hóa ra là các phương tiện vận chuyển tự cung cấp và sau đó các giao thức hoặc ứng dụng của lớp ứng dụng có thể hoạt động trực tiếp trên chúng mà không liên quan đến phương tiện của mạng và các lớp vận chuyển. Ví dụ: có một triển khai giao thức quản lý mạng SNMP trực tiếp qua Ethernet, mặc dù theo mặc định, giao thức này chạy trên giao thức mạng IP và giao thức truyền tải UDP. Đương nhiên, việc sử dụng triển khai như vậy sẽ bị hạn chế - nó không phù hợp với các mạng tổng hợp có các công nghệ khác nhau, chẳng hạn như Ethernet và X.25, và thậm chí đối với mạng sử dụng Ethernet trong tất cả các phân đoạn, nhưng có vòng lặp các kết nối hình dạng giữa các phân đoạn. Nhưng trong mạng Ethernet hai đoạn được kết nối bằng cầu nối, việc triển khai SNMP qua lớp liên kết dữ liệu sẽ khá khả thi.

Tuy nhiên, để đảm bảo truyền tải tin nhắn chất lượng cao trong các mạng thuộc bất kỳ cấu trúc liên kết và công nghệ nào, các chức năng của lớp liên kết là không đủ, do đó, trong mô hình OSI, giải pháp cho vấn đề này được gán cho hai lớp tiếp theo - mạng và chuyên chở.

Lớp liên kết dữ liệu đảm bảo việc truyền các gói dữ liệu đến từ các giao thức lớp trên đến nút đích, địa chỉ của nút này cũng được chỉ định bởi giao thức lớp trên. Các giao thức lớp liên kết định dạng các gói được gửi tới chúng thành các khung có định dạng riêng, đặt địa chỉ đích được chỉ định vào một trong các trường của khung đó và kèm theo khung đó một tổng kiểm tra. Giao thức lớp liên kết có ý nghĩa cục bộ, nó được thiết kế để phân phối các khung dữ liệu, theo quy tắc, trong các mạng có cấu trúc liên kết kết nối đơn giản và công nghệ tương tự hoặc tương tự, ví dụ: trong mạng Ethernet một phân đoạn hoặc trong Ethernet nhiều phân đoạn và mạng Token Ring có cấu trúc liên kết phân cấp, chỉ được phân tách bằng cầu nối và thiết bị chuyển mạch. Trong tất cả các cấu hình này, địa chỉ đích có ý nghĩa cục bộ đối với một mạng nhất định và không thay đổi khi khung truyền từ nút nguồn đến nút đích. Khả năng truyền dữ liệu giữa các mạng cục bộ thuộc các công nghệ khác nhau là do các công nghệ này sử dụng địa chỉ có cùng định dạng và các nhà sản xuất bộ điều hợp mạng đảm bảo rằng các địa chỉ là duy nhất bất kể công nghệ.

Một lĩnh vực khác mà các giao thức lớp liên kết hoạt động là truyền thông WAN điểm-điểm, trong đó giao thức lớp liên kết chịu trách nhiệm phân phối khung đến hàng xóm trực tiếp của nó. Địa chỉ trong trường hợp này không có tầm quan trọng cơ bản và khả năng khôi phục các khung bị méo và bị mất của giao thức trở nên nổi bật, vì chất lượng kém của các kênh lãnh thổ, đặc biệt là các kênh điện thoại quay số, thường yêu cầu những hành động như vậy. Ví dụ: nếu các điều kiện trên không được đáp ứng, các kết nối giữa các phân đoạn Ethernet có cấu trúc vòng lặp hoặc các mạng được kết nối sử dụng các phương thức đánh địa chỉ khác nhau, như trong mạng Ethernet và X.25, thì giao thức lớp liên kết không thể một mình giải quyết nhiệm vụ của truyền khung giữa các nút và yêu cầu sự hỗ trợ của giao thức lớp mạng.

Lớp liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm tổ chức truyền dữ liệu giữa các thuê bao thông qua lớp vật lý, do đó, ở cấp độ này, các phương tiện đánh địa chỉ được cung cấp để có thể nhận dạng duy nhất người gửi và người nhận trong toàn bộ nhóm thuê bao được kết nối với một kênh vật lý chung. Các chức năng của lớp này cũng bao gồm việc ra lệnh truyền để đảm bảo khả năng sử dụng song song một kênh vật lý của một số cặp thuê bao. Ngoài ra, các công cụ của lớp liên kết còn cung cấp khả năng kiểm tra lỗi có thể xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu bằng lớp vật lý. Hầu hết các chức năng của lớp liên kết được thực hiện bởi các thiết bị truyền dữ liệu (ví dụ: bộ điều hợp mạng).

Phương pháp chuyển đổi

Một trong những vấn đề trọng tâm của việc tổ chức truyền dữ liệu qua các kênh vật lý là vấn đề sử dụng song song cùng một kênh của nhiều cặp thuê bao. Các phương pháp cơ bản cho giải pháp của nó được gọi là phương pháp chuyển đổi.

Hiện tại có hai phương pháp chuyển đổi chính: chuyển mạch và chuyển mạch gói.

Chuyển mạch giả định rằng trước khi bắt đầu truyền dữ liệu, thủ tục thiết lập kết nối phải được thực hiện, do đó kênh tổng hợp được hình thành. Khi kết thúc phiên giao tiếp, kết nối bị ngắt và kênh được giải phóng. Một ví dụ cổ điển về việc thực hiện chuyển mạch là liên lạc qua điện thoại, ngụ ý rằng thuê bao, trước khi bắt đầu cuộc trò chuyện, sẽ quay số của thuê bao thứ hai, do đó việc chuyển đổi tuần tự các công tắc trung gian cho phép hình thành kênh liên lạc liên tục. giữa các thuê bao. Chuyển kênh thuận tiện cho việc tổ chức các đường dây liên lạc liên quan đến việc truyền các luồng dữ liệu có “cường độ không đổi”, chẳng hạn như cuộc trò chuyện qua điện thoại, do đó phương pháp này không đủ linh hoạt khi xây dựng mạng máy tính.

Phương pháp chuyển mạch gói dựa trên việc chia dữ liệu được truyền qua mạng thành các “phần” nhỏ. Mỗi “phần” như vậy được truyền qua mạng dưới dạng một tổng thể duy nhất và được gọi là một gói. Phương pháp này rất thuận tiện cho việc sử dụng song song một kênh vật lý của nhiều cặp thuê bao: kênh chỉ bận trong quá trình truyền gói tin. Khoảng thời gian giữa việc truyền gói đến một thuê bao có thể được người khác sử dụng để gửi gói của riêng họ.

Một gói thường bao gồm hai phần - phần tiêu đề chứa dữ liệu dịch vụ cần thiết để kiểm soát việc phân phối gói và dữ liệu thực tế được truyền đi. Thứ tự các gói được trao đổi cũng như thành phần cụ thể của tiêu đề gói được xác định bởi giao thức mạng.
Các thuật ngữ đặc biệt được sử dụng để đặt tên các gói ở các cấp độ khác nhau của mô hình OSI. Đối với lớp liên kết, thuật ngữ “khung” được sử dụng, đối với lớp mạng – “gói”, đối với lớp truyền tải – “phân đoạn”, “datagram”, đối với phiên và các cấp độ cao hơn – “thông báo”.

Giao thức lớp liên kết

Các giao thức lớp liên kết xác định một cách thuận tiện để trình bày thông tin để trao đổi mạng, cũng như bộ quy tắc cần thiết cho phép hợp lý hóa sự tương tác của các thuê bao.

Ở lớp liên kết dữ liệu, dữ liệu được xử lý dưới dạng luồng bit tuần tự. Trước khi truyền qua các kênh vật lý, luồng này, theo nguyên tắc chuyển mạch gói, được chia thành các “phần”, mỗi phần được cung cấp một tiêu đề chứa một số thông tin dịch vụ, tức là một gói được hình thành. Ở lớp liên kết dữ liệu, gói được gọi là khung(khung).

Cấu trúc của tiêu đề khung phụ thuộc vào tập hợp các tác vụ mà giao thức giải quyết. Độ phức tạp của các giao thức kênh phần lớn được xác định bởi độ phức tạp của cấu trúc liên kết mạng. Rõ ràng, việc tổ chức liên lạc giữa hai thuê bao đơn giản hơn nhiều so với việc tổ chức trao đổi thông tin trong các mạng nơi có thể tương tác song song với nhiều cặp thuê bao. Vì vậy, sẽ thuận tiện hơn khi chia các giao thức kênh thành hai nhóm:

• các giao thức kết nối điểm-điểm;
• giao thức cho các mạng có cấu trúc liên kết phức tạp.

Cấu trúc khung dữ liệu

Thành phần của tiêu đề khung phụ thuộc vào nhiều yếu tố được xác định bởi tập hợp các chức năng mà giao thức thực hiện. Tuy nhiên, có thể xác định một số trường thông tin thường có trong tiêu đề khung. Các trường này bao gồm:

1. Các trường đặc biệt được thiết kế để xác định ranh giới khung. Vì có thể có một số loại tín hiệu liên tục truyền qua môi trường vật lý nên bộ điều hợp mạng phải có khả năng hiểu được khi nào việc truyền khung bắt đầu và khi nào nó kết thúc.

2. Trường được thiết kế để xác định giao thức lớp mạng mà dữ liệu phải được truyền tới. Vì các mô-đun phần mềm của các giao thức lớp mạng khác nhau có thể hoạt động trên một máy tính nên các giao thức lớp liên kết phải có khả năng phân phối dữ liệu qua các giao thức này.

3. Tổng kiểm tra (hoặc mã đặc biệt) của nội dung khung, cho phép bên nhận xác định xem có lỗi trong dữ liệu nhận được hay không. Nguyên tắc sử dụng của nó là như sau. Bộ điều hợp mạng của máy tính gửi, sau khi khung được tạo, sẽ tính giá trị tổng kiểm tra của nó dựa trên nội dung và đặt giá trị này vào tiêu đề khung. Bên nhận cũng tính toán tổng kiểm tra của khung nhận được và so sánh nó với giá trị được đặt trong tiêu đề. Nếu chúng không khớp, điều này có nghĩa là đã xảy ra lỗi trong quá trình truyền khung.

4. Các trường dành cho việc đánh địa chỉ các thuê bao trong các mạng phức tạp (được xác định cho các giao thức được sử dụng trong các mạng dựa trên cấu trúc liên kết phức tạp).

Trong thực tế, các trường liên quan đến tiêu đề khung không phải lúc nào cũng được đặt trước dữ liệu. Thông thường, trường tổng kiểm tra nằm sau dữ liệu. Điều này làm cho việc xác minh khung có hiệu quả cao khi tiếp nhận, vì vào thời điểm nhận được các bit tương ứng với trường này, toàn bộ khung đã được nhận và tổng kiểm tra có thể được tính toán. Rõ ràng là trường nhằm xác định phần cuối của khung phải là trường cuối cùng của khung.

Đối với hầu hết các giao thức lớp liên kết, có giới hạn về lượng dữ liệu tối đa được phép truyền trong một khung, do các điều kiện kỹ thuật khác nhau gây ra. Đặc tính đặt giá trị ngưỡng này, được biểu thị bằng byte, được biểu thị bằng chữ viết tắt tiếng Anh MTU(Đơn vị chuyển tối đa, đơn vị truyền dữ liệu tối đa).

Các giao thức cho kết nối điểm-điểm

Sự khác biệt đáng kể giữa các giao thức kết nối điểm-điểm là thiếu phương tiện để đánh địa chỉ các thuê bao. Điều này được giải thích là do chỉ có hai thiết bị, chẳng hạn như hai máy tính, có thể được kết nối mạng cùng một lúc. Do đó, tiêu đề khung dữ liệu của nhóm giao thức này không chứa trường địa chỉ.

Ví dụ đơn giản nhất về các giao thức trong nhóm này là SLIP (Giao thức Internet đường dây nối tiếp). Các trường dịch vụ duy nhất của khung giao thức SLIP là các trường cho phép bạn xác định phần đầu và phần cuối của khung. Giao thức này chỉ có thể hoạt động cùng với một giao thức lớp mạng - giao thức IP, vì tiêu đề khung không cung cấp trường nhận dạng giao thức lớp mạng. Ngoài ra, giao thức không có phương tiện phát hiện lỗi xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu, điều này khiến nó không hiệu quả khi xây dựng mạng dựa trên các kênh chất lượng thấp, chẳng hạn như đường dây điện thoại.

Về vấn đề này, giao thức SLIP hiện nay hầu như không bao giờ được sử dụng khi xây dựng mạng thực. Để kết nối Internet qua đường dây điện thoại thông thường của người dùng cuối, giao thức lớp liên kết nâng cao hơn PPP (Giao thức điểm-điểm) chủ yếu được sử dụng. Không giống như SLIP, giao thức PPP có nhiều chức năng hơn và cung cấp:

• khả năng sử dụng nhiều giao thức cấp mạng;
• cơ chế điều phối thông số của thiết bị truyền dữ liệu;
• cơ chế nén thông tin truyền đi nhằm tăng hiệu quả và độ tin cậy của truyền dẫn;
• cơ chế phát hiện và sửa lỗi;
• cơ chế bảo mật để ngăn chặn các kết nối trái phép.

Giao thức cho mạng có cấu trúc liên kết phức tạp

Các giao thức lớp liên kết của nhóm này phức tạp hơn các giao thức được sử dụng trong mạng điểm-điểm vì chúng buộc phải thực hiện một số chức năng bổ sung. Các chức năng chính là:

Nhận dạng trên toàn bộ bộ máy tính được kết nối với mạng của một thuê bao cụ thể mà việc trao đổi thông tin được thực hiện, nghĩa là địa chỉ;

Hợp lý hóa việc truy cập vào phương tiện truyền dẫn trong trường hợp một số cặp thuê bao cần truyền dữ liệu.

Địa chỉ thuê bao

Để đảm bảo địa chỉ của người đăng ký, các trường sau phải có trong tiêu đề khung:

1. Địa chỉ của người gửi– một số (hoặc bộ số) nhất định cho phép bạn xác định bộ điều hợp mạng (và do đó, máy tính mà nó được cài đặt) đã truyền khung dữ liệu tới mạng. Địa chỉ được gán cho bộ điều hợp mạng tại nhà máy và theo quy định, không thay đổi sau này, mặc dù hầu hết các bộ điều hợp hiện đại đều cho phép bạn lập trình lại địa chỉ mạng.

Khá thường xuyên trong tài liệu về mạng máy tính, địa chỉ phần cứng của bộ điều hợp mạng được gọi là địa chỉ MAC. MAC viết tắt xuất phát từ tên của lớp con chức năng kiểm soát truy cập vào phương tiện truyền dẫn (Kiểm soát truy cập phương tiện, MAC), được phân bổ trong lớp liên kết dữ liệu và có nhiệm vụ bao gồm, trong số những thứ khác, cung cấp địa chỉ của người đăng ký.

2. Địa chỉ của người nhận, chỉ định máy tính sẽ nhận và xử lý khung. Rõ ràng, khung dữ liệu do ai đó gửi sẽ được bộ điều hợp mạng của tất cả các máy tính kết nối với phương tiện chia sẻ “nhìn thấy”. Mỗi bộ điều hợp mạng nhận khung sẽ so sánh địa chỉ người nhận được ghi trong khung với địa chỉ của chính nó. Nếu chúng khớp nhau thì khung sẽ được gửi đến máy tính này và có thể được xử lý thêm. Ngược lại, khung này sẽ bị loại bỏ vì nó được chuyển hướng đến một thuê bao khác. Địa chỉ người nhận có thể có ý nghĩa đặc biệt - cái gọi là địa chỉ quảng bá. Kiểu địa chỉ người nhận này giả định rằng khung phải được nhận và xử lý bởi tất cả các máy tính đã nhận nó.

Phương pháp truy cập phương tiện

Một vấn đề quan trọng của việc truyền dữ liệu qua mạng chuyển mạch gói là vấn đề truyền dữ liệu đồng thời bởi nhiều máy tính. Vì mỗi lần chỉ có một gói có thể xuất hiện trên mạng nên việc truy cập của máy tính vào phương tiện truyền dẫn phải được sắp xếp theo một cách nhất định. Hiện tại, có ba phương pháp kiểm soát truy cập phương tiện chính: Phát hiện va chạm, Tránh va chạm và Truyền mã thông báo.

Phương pháp phát hiện va chạm. Tên đầy đủ của phương pháp này là Đa truy cập nhận biết sóng mang có phát hiện va chạm (CSMA/CD). Phương pháp này giả định rằng trước khi truyền dữ liệu, máy tính gửi phải đảm bảo rằng đường truyền “rảnh” và trong quá trình truyền nó phải “lắng nghe” kênh. Nếu phát hiện xung đột (va chạm với “dữ liệu ngoài hành tinh”, va chạm), nó phải ngừng truyền và cố gắng tiếp tục lại sau một khoảng thời gian nhất định. Thông thường phương pháp này được sử dụng trong các mạng có cấu trúc liên kết bus.
*Phương pháp ngăn ngừa va chạm. Tên đầy đủ của phương pháp này là Đa truy cập nhận biết sóng mang có tránh va chạm (CSMA/CA). Phương pháp này cũng giả định rằng máy tính gửi xác định xem kênh có bị chiếm trước khi truyền hay không. Sau khi đảm bảo rằng cáp thông suốt, nó sẽ thông báo cho các máy tính khác rằng quá trình truyền đã bắt đầu, do đó ngăn chặn khả năng gửi dữ liệu cùng lúc. Nhược điểm chính của phương pháp này là yêu cầu số lượng phát sóng đáng kể.
*Phương thức chuyển mã thông báo. Nguyên lý của phương pháp này khá đơn giản. Để truyền dữ liệu, máy tính phải được phép. Để làm được điều này, anh ta phải “bắt” một loại gói dữ liệu đặc biệt - mã thông báo. Điểm đánh dấu di chuyển theo một vòng tròn khép kín từ máy tính này sang máy tính khác. Sau khi máy tính nhận được mã thông báo, nó có thể chuyển mã thông báo đó hoặc gửi gói dữ liệu thay thế. Khi dữ liệu đến máy tính người nhận, nó lại phải “đặt” mã thông báo trên mạng. Thuật toán này thường được sử dụng trong các mạng có cấu trúc liên kết vòng.

Cần lưu ý rằng hầu hết tất cả các bộ điều hợp hiện đại đều có chế độ trong đó các khung hình “nước ngoài” không bị loại bỏ mà được nhận và xử lý. Điều này là cần thiết cho hoạt động của phần mềm đặc biệt được thiết kế để phân tích cấu trúc của các luồng thông tin trong mạng.

Các giao thức lớp liên kết và công nghệ mạng

Thành phần chức năng của một giao thức lớp liên kết cụ thể phần lớn được xác định bởi các đặc điểm của lớp vật lý, ví dụ, cấu trúc liên kết mạng hoặc loại phương tiện truyền dẫn. Vì vậy, khi thiết kế tương tác mạng, các tiêu chuẩn phức tạp được sử dụng và phát triển, gọi là công nghệ mạng.

Mạng lưới công nghệ là một bộ tiêu chuẩn xác định thành phần tối thiểu của phần mềm và phần cứng đủ để tổ chức sự tương tác của các máy tính trên mạng. Thông thường, công nghệ mạng xác định cấu trúc liên kết mạng cũng như giao thức lớp liên kết (định dạng khung, thứ tự khung, MTU).

Hiện tại, có một số lượng lớn các công nghệ mạng và theo đó là các giao thức lớp liên kết mà chúng xác định. Ví dụ, hãy xem xét một trong những công nghệ phổ biến nhất hiện nay - công nghệ mạng cục bộ. Ethernet. Công nghệ này giả định rằng mạng phải được xây dựng trên cơ sở cấu trúc liên kết vật lý: "bus" nếu sử dụng cáp đồng trục hoặc "sao" nếu sử dụng cáp xoắn đôi. Tùy thuộc vào loại cáp được sử dụng, tốc độ truyền dữ liệu nằm trong khoảng 10-1000 Mbit/s. Phương pháp phát hiện xung đột (CSMA/CD) được sử dụng làm phương pháp truy cập môi trường truyền dẫn. Về định dạng khung, hiện có 4 tùy chọn khung Ethernet được sử dụng trong thực tế, khác nhau nhưng tất cả đều phù hợp với các nguyên tắc chung đã nêu trước đó. Lượng dữ liệu tối đa được truyền trong một khung (MTU) trong công nghệ Ethernet không thể vượt quá 1500 byte.

Ngoài công nghệ Ethernet công nghệ hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ AppleTalk, FDDI và ATM. Công nghệ được phổ biến rộng rãi trong các mạng toàn cầu ATM, FrameRelay, ISDN và SMDS.

Ngoài ra còn có một số công nghệ được sử dụng để tổ chức mạng không dây. Công nghệ phổ biến nhất được sử dụng trong việc xây dựng mạng cục bộ hiện nay là công nghệ RadioEthernet. Nó liên quan đến việc truyền dữ liệu ở hai băng tần VHF: khoảng 915 MHz và 2400-2483,5 MHz, cũng như trong phổ hồng ngoại. Dải tần 915 MHz ở Nga và Châu Âu chứa khá nhiều thông tin liên lạc (điện thoại di động), do đó, nó thường được sử dụng để tổ chức các mạng bên trong các tòa nhà, mặc dù về mặt kỹ thuật, nó cho phép truyền qua một khoảng cách đáng kể. Giới hạn tương tự cũng áp dụng cho phạm vi hồng ngoại vì tia hồng ngoại rất nhạy cảm với điều kiện thời tiết. Tùy thuộc vào chế độ truyền nào được sử dụng, mạng RadioEthernet cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ 2 - 10 Mbit/s. Công nghệ RadioEthernet liên quan đến việc xây dựng mạng dựa trên cấu trúc liên kết điểm-điểm và sao. Phương thức truy cập là Phương pháp tránh va chạm (CSMA/CA).

Cùng với công nghệ cáp và không dây, còn có những công nghệ liên quan đến việc kết hợp các loại phương tiện truyền dẫn vật lý khác nhau. Chúng thường được sử dụng để xây dựng các mạng không đối xứng: các yêu cầu có khối lượng nhỏ từ máy tính người dùng được truyền qua các kênh cáp, chẳng hạn như sử dụng đường dây điện thoại và modem, và việc tiếp nhận được thực hiện qua kênh vô tuyến vệ tinh.

Kết nối mạng ở cấp độ liên kết dữ liệu

Nói chung, các mạng phức tạp là tập hợp của nhiều mạng. Những mạng như vậy được gọi là liên mạng.

Nhu cầu kết hợp các mạng có thể do nhiều lý do khác nhau. Trước hết, nó khắc phục được những hạn chế về mặt kỹ thuật của phương tiện truyền dẫn, ví dụ như khoảng cách truyền dữ liệu tối đa. Ngoài ra, việc xây dựng mạng như một mạng thống nhất cho phép bạn tăng độ tin cậy (sự cố của một phương tiện vật lý không ảnh hưởng đến hoạt động của các phương tiện khác) và cung cấp mức độ bảo mật nhất định (dữ liệu được truyền giữa các máy tính của một phương tiện vật lý không thể truy cập được). máy tính trên mạng khác).

Để xây dựng mạng tích hợp, cần có các thiết bị đặc biệt cho phép bạn kết nối hai (hoặc nhiều) mạng. Thiết bị đơn giản nhất thuộc loại này là cầu(cầu).

Cầu

Nguyên lý hoạt động của bridge khá đơn giản: để kết nối các mạng, bridge có một số cổng, mỗi cổng được liên kết với các mục trong cái gọi là bảng địa chỉ, chứa danh sách địa chỉ của các máy tính trên mạng được kết nối với mạng. cầu. Khi bridge nhận được một khung dữ liệu, nó sẽ truyền nó đến mạng thông qua cổng, theo bảng, cổng này tương ứng với địa chỉ của người nhận. Nếu không tìm thấy địa chỉ người nhận trong bảng địa chỉ, khung sẽ được truyền tới tất cả các mạng. Bảng địa chỉ cầu nối thường được xây dựng dựa trên việc phân tích các khung được truyền qua mạng.
Một vấn đề quan trọng nảy sinh khi sử dụng bridge là việc tích hợp các mạng dựa trên các công nghệ khác nhau. Nói chung, có cái gọi là cầu phát sóng cho phép bạn kết hợp các mạng có công nghệ khác nhau. Tuy nhiên, các mạng được kết nối phải có một nguyên tắc đánh địa chỉ duy nhất. Ví dụ: bạn có thể kết hợp mạng Ethernet với mạng FDDI, vì địa chỉ của bộ điều hợp mạng hoạt động bằng công nghệ Ethernet sẽ được bộ điều hợp mạng FDDI hiểu và ngược lại. Nhưng một mạng được xây dựng trên cơ sở giao thức liên kết dữ liệu SLIP không thể được kết nối với mạng Ethernet, vì không giống như Ethernet, SLIP hoàn toàn không cung cấp cơ chế đánh địa chỉ. Do đó, để xây dựng các mạng tích hợp, trong trường hợp chung, cần có một tiện ích bổ sung chức năng cung cấp một hệ thống đánh địa chỉ logic thống nhất. Một hệ thống như vậy không nên phụ thuộc vào các nguyên tắc đánh địa chỉ vật lý được áp dụng cho từng công nghệ mạng cụ thể.

Lớp Liên kết dữ liệu cung cấp khả năng trao đổi dữ liệu thông qua một môi trường cục bộ chung. Nó nằm giữa lớp mạng và lớp vật lý của mô hình OSI. Do đó, lớp Liên kết dữ liệu phải cung cấp dịch vụ cho lớp bên trên nó bằng cách tương tác với giao thức mạng và cung cấp các gói được đóng gói trong khung có quyền truy cập vào môi trường mạng. Đồng thời, lớp liên kết dữ liệu quản lý quá trình đặt dữ liệu được truyền vào môi trường vật lý. Do đó, lớp liên kết dữ liệu được chia thành 2 lớp con: lớp con trên truyền dữ liệu logic Công ty TNHH– Kiểm soát liên kết logic, phổ biến cho tất cả các công nghệ và cấp độ kiểm soát truy cập phương tiện thấp hơn MAC– Kiểm soát truy cập phương tiện (Hình 4.1). Ngoài ra, lỗi trong dữ liệu truyền được phát hiện ở cấp độ liên kết.

Cơm. 4.1. Lớp con lớp liên kết

Sự tương tác của các nút mạng cục bộ xảy ra trên cơ sở các giao thức cấp độ liên kết. Viện Kỹ sư Điện và Điện tử Quốc tế (IEEE) đã phát triển dòng tiêu chuẩn 802.x để điều chỉnh hoạt động của các lớp thấp hơn (liên kết và vật lý) của mô hình ISO/OSI bảy lớp. Một số giao thức này phổ biến cho tất cả các công nghệ, ví dụ như tiêu chuẩn 802.2; các giao thức khác (ví dụ: 802.3, 802.5) xác định các tính năng của công nghệ mạng cục bộ.

Tại lớp con LLC, có một số thủ tục cho phép bạn thiết lập hoặc không thiết lập liên lạc trước khi truyền các khung chứa dữ liệu, khôi phục hoặc không khôi phục các khung nếu chúng bị mất hoặc phát hiện ra lỗi. Lớp con này thực hiện giao tiếp với các giao thức lớp mạng. Giao tiếp với lớp mạng và định nghĩa các thủ tục logic để truyền khung qua mạng thực hiện giao thức 802.2. Giao thức 802.1 cung cấp định nghĩa chung về mạng cục bộ, liên quan đến mô hình ISO/OSI. Ngoài ra còn có những sửa đổi đối với giao thức này sẽ được thảo luận sau.

Lớp con MAC xác định các tính năng truy cập vào môi trường vật lý khi sử dụng các công nghệ mạng cục bộ khác nhau. Các giao thức lớp MAC tập trung vào việc chia sẻ môi trường vật lý giữa các thuê bao. Phương tiện chia sẻ được sử dụng trong các công nghệ được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ như Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI. Sử dụng môi trường chia sẻ giữa những người dùng sẽ cải thiện tải trên kênh liên lạc, giảm chi phí mạng nhưng hạn chế tốc độ truyền dữ liệu giữa hai nút.

Mỗi công nghệ cấp MAC có một số tùy chọn ( thông số kỹ thuật) các giao thức lớp vật lý (Hình 4.1). Vì vậy giao thức 802.3 , mô tả công nghệ nổi tiếng nhất Ethernet, tuân thủ đặc tả lớp vật lý: 10 Căn cứ- T, 10 Căn cứ- FB, 10 Căn cứ- FL. Thông số kỹ thuật 10Base-T cung cấp khả năng xây dựng mạng cục bộ dựa trên việc sử dụng UTP cặp xoắn không được che chắn thuộc loại 3 và một hub. Thông số kỹ thuật 10Base-FB, 10Base-FL sử dụng cáp quang. Các thông số kỹ thuật 10Base-5 và 10Base-2 trước đây sử dụng cáp đồng trục “dày” và “mỏng”.

Giao thức Fast Ethernet (802.3u) tuân thủ các thông số kỹ thuật của lớp vật lý sau:

100Base-T4, sử dụng bốn cặp cáp xoắn UTP ít nhất là loại 3;

100Base-TX – sử dụng hai cặp cáp UTP ít nhất là loại 5;

100Base-FX - sử dụng hai sợi cáp quang đa mode.

Ngoài Ethernet và Fast Ethernet, một số công nghệ được sử dụng ở cấp độ MAC: Gigabit Ethernet với tốc độ truyền 1000 Mbit/s - tiêu chuẩn 802.3z và 802.3ab; 10Gigabit Ethernet với tốc độ truyền 10000 Mbit/s - chuẩn 802.3ae, cũng như một số chuẩn khác. Ví dụ: giao thức 802.5 mô tả công nghệ của mạng Token Ring, trong đó STP cặp xoắn được bảo vệ được sử dụng làm phương tiện vật lý, với sự trợ giúp của tất cả các trạm mạng được kết nối thành cấu trúc vòng. Không giống như công nghệ Ethernet, các mạng có vòng mã thông báo (Token Ring) không thực hiện truy cập ngẫu nhiên mà xác định vào phương tiện bằng cách sử dụng khung có định dạng đặc biệt - mã thông báo. Mạng Token Ring cho phép bạn truyền dữ liệu quanh vòng với tốc độ 4 Mbit/s hoặc 16 Mbit/s. So với Ethernet, công nghệ Token Ring phức tạp và đáng tin cậy hơn; tuy nhiên, Token Ring không tương thích với các công nghệ Fast Ethernet, Gigabit Ethernet và 10Gigabit Ethernet mới. Các công nghệ Ethernet và những công nghệ tương thích với chúng sẽ được thảo luận trong khóa học này.

Gói được truyền tới mạng được gói gọn trong trường dữ liệu của khung giao thức LLC, định dạng của khung này được hiển thị trong Hình 4.2.

Cơm. 4.2. Định dạng khung LLC

Các cờ xác định ranh giới của khung LLC. Trường Dữ liệu chứa các gói giao thức mạng. Các trường Điểm truy cập dịch vụ đích (DSAP) và Điểm truy cập dịch vụ nguồn (SSAP), mỗi trường dài 1 byte, đề cập đến dịch vụ cấp cao nhất truyền và nhận gói dữ liệu. Ví dụ: dịch vụ IP có giá trị SAP là 0x6. Thông thường đây là những địa chỉ giống nhau. Địa chỉ DSAP và SSAP chỉ có thể khác nhau nếu dịch vụ có nhiều địa chỉ điểm vào. Do đó, địa chỉ DSAP và SSAP không phải là địa chỉ của nút đích và nút nguồn và không thể như vậy, vì trường 1 byte chỉ cho phép địa chỉ 256 điểm và có thể có rất nhiều nút trong mạng .

Trường Điều khiển có độ dài 1 hoặc 2 byte tùy thuộc vào loại khung được truyền: Thông tin, Giám sát, Không đánh số. Đối với hai trường đầu tiên, độ dài của trường Điều khiển là 2 byte, đối với trường không đánh số – 1 byte. Loại khung được xác định bởi thủ tục điều khiển kênh logic LLC. Chuẩn 802.2 cung cấp 3 loại thủ tục như vậy:

LLC1 – thủ tục không thiết lập và xác nhận kết nối;

LLC2 – thủ tục thiết lập và xác nhận kết nối;

LLC3 là một thủ tục không thiết lập kết nối nhưng có xác nhận.

Thủ tục Công ty TNHH1 được dùng cho gói dữ liệu chế độ truyền dữ liệu. Các khung không được đánh số được sử dụng để truyền dữ liệu. Việc khôi phục dữ liệu nhận được bị lỗi được thực hiện bởi các giao thức cấp cao hơn, ví dụ: giao thức lớp vận chuyển. Ví dụ: giao thức IP hoạt động ở chế độ datagram.

Thủ tục Công ty TNHH2 Trước khi bắt đầu truyền dữ liệu, nó sẽ thiết lập kết nối bằng cách gửi yêu cầu thích hợp và nhận xác nhận, sau đó dữ liệu sẽ được truyền. Quy trình này cho phép bạn khôi phục dữ liệu bị mất và sửa lỗi bằng chế độ cửa sổ trượt. Với những mục đích này, nó sử dụng cả ba loại khung (thông tin, điều khiển, không đánh số). Quy trình này phức tạp hơn và kém nhanh hơn so với LLC1, do đó, nó được sử dụng trong các mạng cục bộ ít thường xuyên hơn LLC1, chẳng hạn như bởi giao thức NetBIOS/NetBEUI.

Một quy trình tương tự như LLC2 đã được sử dụng rộng rãi trong các mạng toàn cầu để truyền dữ liệu đáng tin cậy qua các đường truyền thông không đáng tin cậy. Ví dụ: nó được sử dụng trong giao thức LAP-B của mạng X.25, trong giao thức LAP-D của mạng ISDN, trong giao thức LAP-M của mạng modem và một phần trong giao thức LAP-F của mạng Frame Relay .

Quy trình LLC3 được sử dụng trong các hệ thống điều khiển quá trình khi cần có tốc độ cao và kiến ​​thức về việc liệu thông tin điều khiển có đến được đối tượng hay không.

Do đó, thủ tục được sử dụng rộng rãi nhất trong mạng cục bộ là LLC1, chỉ sử dụng các loại khung không đánh số.

Về phía truyền, khung lớp LLC được truyền đến lớp MAC, nơi nó được gói gọn trong khung có công nghệ tương ứng của lớp này. Trong trường hợp này, cờ khung LLC bị loại bỏ. Công nghệ Ethernet cung cấp bốn định dạng khung, chúng hơi khác nhau một chút. Hình 4.3 thể hiện định dạng khung 802.3/LLC phổ biến nhất.

Hình.4.3. Định dạng khung Ethernet 802.3/LLC

Phần mở đầu của khung bao gồm bảy byte 10101010, cần thiết để máy thu chuyển sang chế độ đồng bộ hóa. Dấu phân cách khung bắt đầu (SFD) – 10101011 cùng với phần mở đầu có tổng cộng 8 byte. Tiếp theo là địa chỉ vật lý của nút đích (DA - Địa chỉ đích) và nút nguồn (SA - Địa chỉ nguồn). Trong công nghệ Ethernet, địa chỉ vật lý được gọi là địa chỉ MAC. Chúng chứa 48 chữ số nhị phân và được biểu diễn dưới dạng thập lục phân. Trong các mạng cục bộ, các nút được đánh địa chỉ dựa trên địa chỉ MAC, được “khâu” vào ROM của card mạng.

Một địa chỉ bao gồm tất cả các đơn vị FFFFFFFFFFFF là địa chỉ quảng bá khi thông tin được truyền trong khung dành cho tất cả các nút của mạng cục bộ.

24 bit thấp hơn của địa chỉ MAC (6 bit thập lục phân) chỉ định một số thiết bị duy nhất, ví dụ: số card mạng. 22 bit tiếp theo, ngoại trừ hai bit quan trọng nhất, chỉ định mã định danh nhà sản xuất thiết bị. Bit quan trọng nhất bằng 0 chỉ ra rằng địa chỉ đó là riêng lẻ và bit quan trọng nhất bằng 1 chỉ ra rằng địa chỉ đó là một nhóm. Bit quan trọng thứ hai bằng 0 chỉ ra rằng mã định danh được thiết lập tập trung bởi ủy ban IEEE. Trong thiết bị Ethernet tiêu chuẩn, mã định danh luôn được đặt ở trung tâm. Mặc dù thực tế là địa chỉ MAC có phần bậc cao và phần bậc thấp, nhưng địa chỉ MAC được coi là phẳng.

Trường L (Hình 4.3) xác định độ dài của trường Dữ liệu, có thể từ 46 đến 1497 byte (trong khung thông tin của thủ tục LLC2 - tối đa 1496 byte, vì trường Điều khiển là 2 byte). Nếu trường dữ liệu nhỏ hơn 46 byte thì nó sẽ được đệm thành 46 byte.

Trường tổng kiểm tra (FCS - Trình tự kiểm tra khung) có độ dài 4 byte cho phép bạn xác định sự hiện diện của lỗi trong khung nhận được bằng cách sử dụng thuật toán kiểm tra dựa trên mã tuần hoàn.

Hãy nhớ lại các chức năng của lớp liên kết:

Kiểm soát truy cập vào môi trường truyền dẫn (lớp vật lý),

Địa chỉ vật lý của các nút (MAC)

Cung cấp dịch vụ cho các giao thức cấp cao hơn (Service Access Point)

Sắp xếp các khung (frame), đệm

Tính toán cấu trúc liên kết mạng

Kiểm soát luồng dữ liệu

Xác định cách thức giao tiếp giữa nguồn và đích (định hướng kết nối hay không)

1. Giao thức lớp liên kết

Mục đích của các giao thức lớp liên kết dữ liệu là cung cấp cho lớp mạng các dịch vụ truyền gói từ nút nguồn đến nút nhận theo cách tối ưu, có tính đến các đặc điểm của môi trường truyền và cấu trúc liên kết mạng ở cấp độ vật lý.

Có thể xử lý lỗi truyền tải.

Các giao thức ở cấp độ này cung cấp khả năng kiểm soát luồng dữ liệu, điều phối dung lượng kênh vật lý và đệm dữ liệu.

Đơn vị dữ liệu lớp - các khung đóng gói các gói của lớp mạng và được chuyển đổi thành luồng bit ở lớp vật lý.

Các dịch vụ được cung cấp cho lớp mạng:

phân phối dữ liệu giữa các cấp độ mạng của các nút.

Các loại dịch vụ:

Không thiết lập kết nối và không xác nhận giao hàng;

Không thiết lập kết nối với xác nhận giao hàng;

Với kết nối được thiết lập.

1. Giao thức lớp liên kết Ethernet

Các gói đến từ lớp mạng phải được gói gọn trong các khung của lớp liên kết. Định dạng khung Ethernet (Ethernet-II hoặc DIX) như sau:

Hãy nhìn vào các yếu tố của khung.

Lời mở đầu(Lời mở đầu) không chứa thông tin hữu ích. Tín hiệu được tạo ra trong quá trình truyền trong môi trường vật lý sẽ thông báo cho các thiết bị nhận về nhu cầu sẵn sàng nhận.

SFD(Bắt đầu dấu phân cách khung) phần bắt đầu của dấu phân cách khung cũng không mang thông tin hữu ích (trong các phiên bản đầu tiên, dấu phân cách được coi là một phần của phần mở đầu). Nó cho phép người nhận xác định chính xác thời điểm bắt đầu truyền dữ liệu hữu ích.

Hai thành phần khung này được thiết kế rõ ràng để đảm bảo hoạt động chính xác của lớp vật lý thấp hơn.

Địa chỉ của người nhận DA (Địa chỉ đích) chứa một địa chỉ MAC duy nhất của thiết bị mà khung này được xử lý hoặc một địa chỉ đặc biệt để phát các gói tin.

Hãy xem xét cấu trúc của địa chỉ MAC chi tiết hơn.

Địa chỉ này luôn là 6 byte hoặc 48 bit. Dạng thập lục phân XX:XX:XX:XX:XX:XX thường được sử dụng để viết nó.

Giá trị của hai bit đầu tiên trong byte đầu tiên là dấu hiệu của một địa chỉ duy nhất, các byte còn lại chỉ định địa chỉ của một mạng cụ thểbộ chuyển đổi mới. Tính duy nhất của việc định địa chỉ bộ chuyển đổi được đảm bảo bằng cácMột thỏa thuận toàn cầu theo đó mỗi nhà sản xuất phần cứng được phân bổ giá trị riêng (một hoặc nhiều) mã OUI (Về mặt tổ chức Độc nhất Mã định danh– mã định danh duy nhất của tổ chức) - 22 bit củabyte 1-3. Byte 4-6 được nhà sản xuất điền vào - trên đóchịu trách nhiệm về tính duy nhất của chúng (thông tin này có thểtrông giống như số sê-ri của bảng).

Để thực hiện phát sóng, một giá trị đặc biệt được sử dụngĐịa chỉ MACFF-FF-FF-FF-FF-FF. Gói tin được truyền sẽ được nhận và xử lý bởi tất cả các trạm nằm trên mạng cục bộ.

Địa chỉ nguồn SA (Địa chỉ nguồn) chứa địa chỉ MAC của nút đã gửi khung. Địa chỉ quảng bá FF-FF-FF-FF-FF-FF không thể được sử dụng ở đây.

Kiểu mang dữ liệu về giao thức lớp mạng.

Dữ liệu Dữ liệu mang thông tin hữu ích ở mức cao hơn

Kiểm tra tổng FCS (Trình tự kiểm tra khung) chứa mã CRC được tính toán cho tất cả các trường có DA không bao gồm Dữ liệu. Mã này được bộ điều hợp tính toán khi truyền khung và khi nhận khung. CRC được tính khi nhận phải khớp với giá trị nhận được từ khung, nếu không khung sẽ bị coi là bị hỏng và bị loại bỏ.

Định dạng khung mà chúng tôi xem xét được gọi chính xác là định dạng Ethernet-II hoặc Ethernet DIXđược đặt theo tên của các công ty Digital, Intel và Xerox, đã đồng ý và xuất bản nó vào năm 1980. Đây là tiêu chuẩn "độc quyền" cuối cùng cho Ethernet.