Thủ Thuật Hướng dẫn Kích thước tối thiểu của khung tín Ethernet là bao nhiêu byte Chi Tiết
Hà Trần Thảo Minh đang tìm kiếm từ khóa Kích thước tối thiểu của khung tín Ethernet là bao nhiêu byte được Update vào lúc : 2022-06-26 04:48:03 . Với phương châm chia sẻ Mẹo về trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết Mới Nhất. Nếu sau khi tham khảo tài liệu vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comment ở cuối bài để Mình lý giải và hướng dẫn lại nha.Cấu trúc của gói tin IPv4
Nguồn: thietbivienthongbachkhoa.com
The structure of IP Diagram
Các thuật ngữ :
* IP Diagram = header + data . Data ở đây đó đó là UDP segment hoặc TCP segment . Ở bên gửi , tầng trên là tầng Transport sẽ gửi UDP segment hoặc TCP segment xuống tầng Network . Nhiệm vụ tầng Network là sẽ đóng thêm header vào (TCP segment hoặc UDP segment ở tầng Transport đưa xuống ) để tạo thành gói gọi là IP diagram
* UDP segment : là dạng tài liệu do giao thức UDP ở tầng Transport đưa xuống tầng Network ,
* TCP segment : là dạng tài liệu do giao thức TCP ở tầng Transport đưa xuống tầng Network .
* Fragment : là những mảnh của IP Diagram bị phân chia ra để truyền trên kênh truyền . Fragment cũng luôn có thể có gồm có phần Header + data (data chỉ là một trong phần của data ở IP Diagram)
* Gói : ở đây mình dùng từ “gói” để chỉ IP Diagram.
Cấu trúc của Header ở mỗi IP Diagram
(Lưu ý theo hình vẽ thì header chỉ từ phần VERS à Padding thôi)
– VERS (4 bit): Version: chỉ ra phiên bản của trình nghi thức IP đang được dùng là Ipv4 (0100) hoặc Ipv6 (0110) . Nếu trường này khác với phiên bản IP của thiết bị nhận, thiết bị nhận sẽ từ chối và vô hiệu những gói tin này.
– IP Header Length (HLEN) (4 bit): – Chỉ ra chiều dài của header , mỗi đơn vị là một trong word , mỗi word = 32 bit = 4 byte . Ở đây trường Header Length có 4 bit => 2^4 = 16 word = 16 x 4byte = 64 byte è chiều dài header tối đa là 64 byte . Bình thường Hearder dài 20 byte . Đây là chiều dài của tất cảc những thông tin Header. Trường này cũng giúp ta xác định byte đầu tiên của Data nằm ở đâu trong gói tin IP datagram
– Type Of Services (TOS)(8 bit) : Chỉ ra phương pháp xử lý data ra làm sao, có độ ưu tiên hay là không, độ trễ được cho phép xử lý gói tài liệu . Trường này thường được dùng cho QoS là một trong hiệu suất cao dành 1 lượng băng thông để cho để cho một dịch vụ nào đó hoạt động và sinh hoạt giải trí ví dụ như dịch vụ truyền thoại , video …
– Total Length : – Chỉ ra chiều dài của toàn bộ gói tính theo byte, gồm có tài liệu và header,có 16 bit. 16 bit à tối đa là 2^16 = 65536 bye = 64 Kb è chiều dài tối đa của một IP datagram là 64 Kb.
– Identification – có 16 bit . Chỉ mã số của 1 IP datagram , giúp bên nhận hoàn toàn có thể ghép những mảnh của 1IP datagram lại với nhau vì IP datagram phân thành những mảnh và những mảnh thuộc cùng 1 IP datagram sẽ có cùng Identification
– Flag – Một field có 3 bit,
Bit 0 : không dùng
Bit 1 : cho biết thêm thêm gói có phân mảnh hay là không .
Bit 2 : Nếu gói IP datagram bị phân mảnh thì mảnh này cho biết thêm thêm mảnh này liệu có phải là mảnh cuối không .
– Fragment Offset – có 13 bit. Báo bên nhận vị trí offset của những mảnh so với gói IP datagram gốc để hoàn toàn có thể ghép lại thành IP datagram gốc.
VD : theo hình minh họa
1 gói tin IP datagram chiều dài là 4000 byte , có 20 byte header + 3980 byte tài liệu.
Mà trên đường truyền chỉ được cho phép truyền tối đa là 1500 byte => cho nên vì thế gói tin sẽ phần thành 3 mảnh nhỏ . Mỗi mảnh đều có header là 20 byte , còn phần tài liệu lần lượng của 3 mảnh là 1480 byte , 1480 byte , 1020 byte . Nên offset của 3 mảnh lần lượt là 0 , 1480 , 2960 . Dựa vào offset để ráp lại thành mảnh lớn ở bên nhận . Cuối cùng là trường Flag bên nhận xác định được mảnh ở đầu cuối
ID ở mỗi mảnh nhỏ = x , nghĩa là cùng thuộc 1 mảnh lớn
– Time To Live (TTL) – Chỉ ra số bước nhảy (hop) mà một gói hoàn toàn có thể đi qua.Con số này sẽ giảm sút 1 , khi gói tin đi qua 1 router. Khi router nào nhận gói tin thấy TTL đạt tới 0 gói này sẽ bị loại. Đây là giải pháp nhằm mục đích ngăn ngừa tình trạng lặp vòng vô hạn của gói tin trên mạng.
– Protocol( 8 bit) : Chỉ ra giao thức nào của tầng trên (tầng Transport) sẽ nhận phần data sau khi quy trình xử lí IP diagram ở tầng Network hoàn tất hoặc chỉ ra giao thức nào của tầng trên gởi segment xuống cho tầng Network đóng gói thành IP Diagram , mỗi giao thức có một mã.
06 : TCP :
17 : UDP
01 : ICMP
08 : EGP
– Header CheckSum – có 16 bit . Giúp bảo vệ sự toàn vẹn của IP Header, .
– Source Address (32 bit) : Chỉ ra địa chỉ của thiết bị truyền IP diagram .
– Destination Address(32 bit ) : Chỉ ra địa chỉ IP của thiệt bị sẽ nhận IP diagram .
– IP Option : kích thước không cố định và thắt chặt , chứa những thông tin tùy chọn như :
Time stamp : thời điểm đã đi qua router.
Security : được cho phép router nhận gói tài liệu không , nếu không thì gói sẽ bị hủy
Record router : lưu list địa chỉ IP của router mà gói phải đi qua,
Source route : bắt buộc đi qua router nào đó. Lúc này sẽ không cần dùng bảng định tuyến ở mỗi Router nữa.
– Padding – Các số 0 được tương hỗ update vào field này để đảm bảo IP Header luôn là bội số của 32 bit.
Data – Chứa thông tin lớp trên, chiều dài thay đổi đến 64Kb . Là TCP hay UDP Segment của tầng Transport gửi xuống cho tần Network , tầng Network sẽ thêm header vào à Gói tin IP datagram .
Cuối cùng muốn được làm rõ hơn về những trường một cách trực quan bạn hoàn toàn có thể dùng phần mềm bắt gói tài liệu để xem thông tin rõ ràng trong đó : ethereal, wireshark , …
Nguồn: Trung tâm thiết bị viễn thông bách khoa
Chuẩn IEEE 802.3 là một phần của tớ đúng cho mạng cục bộ và metropolitan. Mối quan hệ Một trong những thành viên của chuẩn được trình bày phía dưới.Hình 2 2 Họ chuẩn của mạng cục bộ.
Các chuẩn này liên quan đến lớp vật lý và lớp data link được định nghĩa bởi International Organization Standardization (ISO).
Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa một khung định dạng tài liệu cơ bản cho tất cả việc làm mà MAC thực hiện. Thêm vào đó, một vài hiệu suất cao lựa chọn được thêm vào cho khung tài liệu. Một khung tài liệu gồm có 7 trường như hình vẽ.
Hình 2 3 Cấu trúc Frame Ethernet
Preamble chỉ ra sự khởi đầu của một khung truyền. Nó gồm một dãy những giá trị bit 0 và 1 xen kẽ nhau để báo hiệu cho trạm nhận (receiving stations) rằng có khung đang tới. Và nó cũng đáp ứng một phương tiện để đồng bộ hóa những phần khung nhận của lớp vật lý nhận với một luồng bits vào.
Preamble gồm có 7 bytes như sau:
10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010
Start Frame Delimiter (DFD)
Destination Address (DA) – Địa chỉ đích
Địa chỉ đích gồm có 6 bytes để xác nhận trạm sẽ nhận khung. Nó chứa địa chỉ vật lý (physical address) của đích sắp đến của gói. Địa chỉ vật lý của khối mạng lưới hệ thống là một mẫu bit được mã hóa trên NIC (Network Interface Card). Nếu gói phải đi qua mạng LAN này đến mạng LAN khác để đến đích của nó, trường DA chứa địa chỉ vật lý của router nối mạng LAN hiện hành và mạng LAN kế. Khi gói đạt đến mạng đích, trường DA chứa đại chỉ vật lý của thiết bị đích.
Trong chuỗi bits này, bit phía bên trái của trường DA chỉ ra địa chỉ đơn (individual address) nếu là bit 0 hoặc địa chỉ nhóm (group address) nếu là bit 1. Bit thứ hai bên trái chỉ ra DA được quản lý cục bộ hay quản lý toàn cục. Những bit còn sót lại được gán để xác nhận một trạm đơn, nhóm trạm hoặc tất cả trạm trên mạng (network).
Source Address (SA) – Địa chỉ nguồn
Data field – Trường tài liệu (802.2 frame)
Frame Check Sequence (CRC)
Lớp con MAC nằm ở lớp 2 trong quy mô OSI. Có hiệu suất cao là xử lý và xử lý tranh chấp cho môi trường tự nhiên thiên nhiên dùng chung. Nó gồm có những quy định đồng bộ, trấn áp lỗi thiết yếu để chuyển thông tin từ vị trí này đến vị trí khác, cũng như những địa chỉ vật lý của trạm để đảm bảo khung tài liệu được truyền nhận đúng trạm.
Hình 2 4 Vị trí lớp con MAC trong quy mô OSI
MAC Control là một trong lớp con (sublayer) tùy chọn nằm trong lớp Data link (trong quy mô 7 lớp của OSI). Nó được sử dụng chung với lớp con CSMA/CD MAC. MAC Control đáp ứng kĩ năng điều khiển thời gian thực và thao tác hoạt động và sinh hoạt giải trí của lớp con MAC. Lớp con MAC Control sử dụng những dịch vụ không link (connectionless) của lớp con MAC ở phía dưới để truyền khung điều khiển và khung tài liệu. MAC Control không đáp ứng bất kỳ cơ chế nào để đảm bảo khung truyền vẫn tồn tại mát. Các cơ chế để đảm bảo truyền khung vẫn tồn tại mát, như truyền lại những khung bị lỗi, bị hủy bỏ…, sẽ được MAC Control Client (Logic link control…) hổ trợ. Vì hoạt động và sinh hoạt giải trí của MAC Control là tùy chọn, nên MAC Control Client không thể nhận ra được sự tồn tại của thực thể MAC Control trong một trạm.
Hoạt động của lớp con MAC control trong suốt đối với CSMA/CD MAC. Ở mạng Ethernet lớp con MAC sử dụng phương thức truy cập CSMA/CD (Carrier Sense multiple access with collision detect) để truy cập kênh truyền với 2 chính sách truyền là: song công (full duplex) và bán song công (half duplex).
Khi có nhiều người tiêu dùng cùng truy cập 1 kênh truyền dùng chung mà không còn quy luật thì sẽ dẫn đến xung đột. Điều này sẽ dẫn đến tài liệu sẽ bị sai và trở thành nhiễu. Do đó một mạng LAN nên phải có một cơ chế để quản lý lưu lượng, tối thiểu hóa những xung đột và cực lớn hóa những khung được phân phối thành công. Cơ chế truy cập được dùng trong mạng Ethernet theo chuẩn IEEE-802.3 là Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMD/CD), tạm dịch là “Đa truy cập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột”.
Thiết kế ban đầu là phương thức đa truy cập (Multiple Access - MA) trong đó mỗi trạm truy cập đến một link là ngang bằng nhau và bình quyền. Với MA thì không còn quản lý lưu lượng, bất kể trạm nào muốn truyền thì sẽ truyền và nhờ vào xác nhận để kiểm tra khung đã truyền là thành công hay là không.
Trong một khối mạng lưới hệ thống CSMA, bất kể trạm nào muốn truyền trước tiên phải lắng nghe sóng mang bằng phương pháp kiểm tra điện áp. Nếu không còn điện áp trên đường truyền thì đường truyền xem như thể rảnh và nó hoàn toàn có thể khởi đầu truyền. CSMA hoàn toàn có thể giảm thiểu số xung đột nhưng tất nhiên không thể vô hiệu chúng một cách hoàn toàn. Xung đột vẫn xảy ra nếu một trạm chưa cảm nhận được tín hiệu sóng mang từ một trạm khác nào đó trên đường truyền do hiện tượng kỳ lạ trễ của truyền sóng.
Để khắc phục tình trạng như trên nên phải có bộ phát hiện xung đột Collision Detect – CD. Trong CSMA/CD một trạm muốn phát thì phải chắc như đinh là đường truyền rảnh, rồi mới truyền tài liệu. Trong lúc truyền tài liệu, trạm luôn kiểm tra xem có điện áp cao vượt trội hay là không, nếu có tức là có xung đột xảy ra. Nếu phát hiện có xung đột, trạm sẽ ngưng truyền và đợi một lượng thời gian ngẫu nhiên nếu đường truyền rảnh nó sẽ thực hiện truyền lại.
Half – Duplex Ethernet là quy mô truyền thống của Ethernet sử dụng giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect). Với CSMA/CD hay nhiều hơn nữa những trạm chia sẽ một đường truyền chung. Để truyền một frame, một trạm phải chờ cho một khoảng chừng thời gian rảnh trên đường truyền lúc không còn một trạm khác đang truyền. Sau đó nó truyền frame bằng phương pháp thông báo (broadcast) nó trên đường truyền để mà nó nghe tất cả những trạm trên mạng. Nếu một trạm khác nỗ lực truyền để truyền tài liệu tại cùng thuở nào điểm, một đụng độ xuất hiện. Trạm truyền sau đó cố ý truyền một Jam để bảo vệ tất cả những trạm được thông báo frame truyền bị lỗi vì một đụng độ. Trạm sau đó giữ cho một khoảng chừng thời gian ngẫu nhiên trước khi nổ lực để truyền lại. Tiến trình được lặp lại cho tới lúc frame truyền thành công.
Các nguyên tắc cơ bản cho việc truyền một frame:
-
Mạng được quan sát bởi một “carrier”, hoặc sự hiện hữu của một trạm truyền. Tiến trình này thì được biết như “carrier sense”.
Nếu một carrier tích cực được phát hiện, sau đó đường truyền được trì hoãn. Trạm tiếp tục quan sát mạng cho tới lúc carrier ngừng.
Nếu một carrier không được phát hiện, và khoảng chừng trống có carrier thì bằng hoặc to hơn khỏang thời gian chung giữa hai khung tài liệu (interframe gap), sau đó trạm lặp tức khởi đầu truyền lại frame.
Trong khi trạm đang truyền frame, nó quan sát đường truyền có đụng độ hay là không.
Nếu một đụng độ được phát hiện, trạm truyền ngừng gửi khung tài liệu (frame data) và gửi một chuỗi jame 32 bits. Nếu đụng độ được phát hiện rất sớm trong lúc truyền frame, thì trạm truyền sẽ hoàn thành xong việc truyền preamble của frame trước khi khởi đầu truyền chuỗi jame. Chuỗi jame được phát đi để đảm bảo chiều dài của đụng độ đủ để thông báo tới những trạm khác.
Sau khi gửi chuỗi jame, trạm truyền chờ một khoảng chừng thời gian ngẫu nhiên được chọn từ bộ phát random number trước khi khởi đầu tiến trình truyền lại. Tiến trình này gọi là “backoff”. Có thể một đụng độ được lặp lại bị giảm sút do trạm đang đụng độ chờ một khoảng chừng thời gian ngẫu nhiên trước khi truyền lại.
Nếu đụng độ xuất hiện lại, thì việc truyền được lặp lại, nhưng thời gian trì hoãn ngẫu nhiên được tăng với mỗi nỗ lực truyền lại. Điều này làm giảm kĩ năng đụng độ của trạm khác.
Tiến trình này lặp lại đến khi một trạm truyền một frame không còn đụng độ. Ngay khi một trạm thành công truyền một frame, nó sẽ reset lại collision counter nó sử dụng để tăng thời gian backoff sau mỗi lần đụng độ đã lặp lại.
Slot time là một thông số cho mạng hoạt động và sinh hoạt giải trí half – duplex Ethernet. Nó được xác định là 512 bits time cho mạng Ethernet hoạt động và sinh hoạt giải trí tại 10 và 100 Mb/s, và 4096 bit time cho Gigabit Ethernet. Để mà cho từng nơi truyền tin cậy trong việc phát hiện đụng độ, thời gian truyền nhỏ nhất cho một frame phải ít nhất là một slot time, và thời gian yêu cầu cho đụng độ để truyền đến tất cả những trạm trên mạng phải nhỏ hơn một slot time. Vì thế, một trạm không thể hoàn thành xong truyền frame trước khi phát hiện rằng một đụng độ đã xuất hiện.
Các tín hiệu đã truyền bởi những khoảng chừng trì hoãn đụng độ những trạm Ethernet khi chúng truyền suốt trên mạng. Các khoảng chừng truyền gồm có thời gian yêu cầu cho tín hiệu truyền qua những phần cáp, và thời gian trì hoãn đụng độ logic khi những tín hiệu chuyển qua những thành phần điện trong Network Interface Cards (NICs) và những hub. Đối với những phần cáp dài hơn thế nữa và nhiều hub trên trạm, nó cho tín hiệu truyền từ một mạng cuối đến mạng khác. Thời gian một tín hiệu truyền giữa hai trạm có tầm khoảng chừng cách xa nhất trong mạng được biết như thể “propagation delay” lớn số 1 của mạng.
Một trạm phát hiện rằng frame mà nó đang truyền đã phát hiện một đụng độ, những tín hiệu của nó phải truyền qua mạng đến trạm khác phát hiện những đụng độ. Trạm này phải truyền một chuỗi jame để chỉ một đụng độ đã được phát hiện. Chuỗi jame này phải truyền qua lại mạng trước khi được phát hiện bởi trạm đang truyền. Tổng một vòng truyền tối đa (“round trip propagation delay) và thời gian yêu cầu để truyền một chuỗi jame là những thành phần xác định chiều dài của Ethernet slot time.
Slot time là một thông số quan trọng vì:
-
512 bits slot time thiết lập kích cỡ nhỏ nhất của một Ethernet frame là 64 bytes. (4096 bits slot time cho Gigabit Ethernet yêu cầu một vùng mở rộng được thêm vào frame để kích cỡ truyền nhỏ nhất là 512 bytes). Bất kỳ frame có chiều dài ít hơn 64 bytes thì được xem như thể một “collision fragment” hay “runt frame”, và tự động được bỏ ra bởi trạm nhận.
Slot time thiết lập một số trong những lượng giới hạn kích cỡ của một mạng trong số lượng giới hạn phần chiều dài cáp tối đa và số lần lặp lại hoàn toàn có thể trên đường dẫn. Nếu kích cỡ của mạng quá lớn, một hiện tượng kỳ lạ được biết như “late collisions” hoàn toàn có thể xuất hiện. Đụng độ trễ được xem như một lỗi trong mạng chính bới đụng độ đến quá trễ trong việc truyền frame tự động đối xử bởi hiệu suất cao điều khiển truy cập đường truyền Ethernet. Frame đang được truyền sẽ bị bỏ, yêu cầu một phần mềm ứng dụng phát hiện mất và khởi đầu truyền lại.
Slot time đảm bảo nếu có một đụng độ sắp xuất hiện, nó sẽ được phát hiện trong 512 bits đầu tiên (4096 cho Gigabit Ethernet) của frame truyền. Một phần cứng Ethernet đơn giản giữ frame truyền lại sau một đụng độ.
Đối với Gigabit Ethernet, slot time phải được tăng từ 512 đến 4096 bits time. Vì Gigabit Ethernet có tốc độ data cao hơn, tín hiệu truyền chỉ cho một khoảng chừng cách rất nhỏ trong phạm vi 512 bits time. Tại tốc độ một slot time 512 bits sẽ được tương hỗ một mạng kích cỡ tối đa khoảng chừng 20 mét. Một mạng nhỏ là không thực tế, vì thế đồng ý của việc mở rộng một sóng mang được ra mắt tăng slot time đến 4096 bits. Việc tăng kích cỡ của slot time và việc số lượng giới hạn số lần lặp lại trong một mạng, kích cỡ một mạng 200 mét hoàn toàn có thể được tương hỗ bởi Gigabit Ethernet.
Backoff là quá trình xử lý một trạm đang truyền tính toán chờ bao lâu sau một đụng độ trước khi nỗ lực truyền lại frame. Nếu tất cả những trạm đã chờ cùng khoảng chừng thời gian trước khi truyền lại, sau đó đụng độ khác sẽ chắc như đinh xuất hiện. Điều này được tránh bằng phương pháp mỗi trạm phát một số trong những ngẫu nhiên để tín khoảng chừng thời gian nó phải chờ trước khi kiểm tra sóng mang. Khoảng thời gian này được biết như thể “backoff delay” của trạm.
Thuật backoff thực hiện trong Ethernet là “truncated binary exponential backoff”. Sau một đụng độ, mỗi trạm phát một số trong những ngẫu nhiên nằm trong tầm chỉ rõ của giá trị. Sau đó nó chờ số slot time trước khi nỗ lực truyền lại. Tầm giá trị tăng theo số mũ sau mỗi lần truyền lại bị hỏng. Nỗ lực lần đầu có tầm là 0 đến 1, lần thứ hai là 0 đến 3, lần ba là 0 đến 7 và cứ thế tiếp tục. Nếu đụng độ lặp lại, thì tầm tiếp tục mở rộng đến 10 nỗ lực khi nó đi từ 0 đến 1023. Sau đó tầm của giá trị nằm giữa từ 0 đến 1023. Nếu một trạm không thành công trong việc truyền sau 16 lần nỗ lực, thì MAC thông báo “excessive collision error”. Frame được truyền lại sau đó bị bỏ đi, ta cần phần mềm ứng dụng phát hiện mất frame và khởi đầu một sự truyền lại.
Các kết quả binary exponential backoff trong khoảng chừng trì hoãn nhỏ nhất trước khi truyền lại khi lưu lượng trên LAN là thấp. Khi lưu lượng cao, đụng độ lặp lại là nguyên nhân làm tầm tăng lên, vì thế làm giảm thời cơ đụng độ sau đó. Trong một mạng, nơi mà lưu lượng có mức độ cao, đụng độ lặp lại sẽ khởi đầu gây ra lỗi quá đụng độ (excessive collision error) được phát đi. Lỗi quá đụng độ để chỉ ra rằng lưu lượng tải đã tăng đến điểm mà nó không thể hoàn toàn có thể được giữ trên một mạng Ethernet đơn lẻ.
Khi mạng đang hoạt động và sinh hoạt giải trí dưới một tải lớn, thuật toán binary exponential backoff hoàn toàn có thể trình bày một sự không công minh được biết như “capture effect”. Vấn đề nảy sinh từ việc nắm giữ của collision counter. Mỗi trạm sẽ update bộ đếm đụng độ một cách độc lập của nó và chỉ với sau một nỗ lực truyền lại. Chỉ có thành công bộ đếm đụng độ trở về zero sau khi phát một gói thành công. Điều này cho thuận lợi một trạm đơn bật được cho phép nó “capture” mạng được một khoảng chừng thời gian mở rộng.
Một ví dụ của hiệu ứng bắt gồm hai trạm có nhiều data để gửi và hoàn toàn có thể gửi data nhanh như được được cho phép. Cả hai đụng độ với nỗ lực truyền lại đầu tiên và chọn backoff là 0 hoặc 1. Trạm A chọn 0, và trạm B chọn một. Trạm A truyền lại trong lúc trạm B chờ một slot time. Sau khi trạm A hoàn thành xong việc truyền của nó và hết khoảng chừng interframe gap, cả hai trạm sẵn sàng truyền lại và đụng độ xuất hiện. Đây là đụng độ đầu tiên của trạm A đối với frame này, vì thế nó chọn một backoff là 0 hoặc 1. Tuy nhiên, đây là đụng độ lần thứ hai của trạm B cho frame này, vì thế nó chọn một backoff giữa 0 và 3. Vì vậy trạm A hoàn toàn có thể truyền cao hơn trong lúc trạm B chờ lại. Nếu điều này xảy ra thì lấy số in như vậy và lại đụng độ, cho nên vì thế lấy những số lẻ cho trạm B (lấy số chẵn thì xấu hơn).
Một ngữ cảnh in như vậy hoàn toàn có thể lặp đi lặp lại chỉ hoàn toàn có thể kết thúc khi hàng của trạm A là nỗ lực ở đầu cuối hoặc khi trạm ở đầu cuối trạm B tiến tới nỗ lực thứ 16. Sau 16 lần nỗ lực trạm B sẽ reset lại bộ đếm đụng độ của nó được cho phép nó trở lại đối đầu đối đầu nhiều hơn nữa. Nhưng nó cũng bỏ ra frame nó đã nỗ lực truyền lại, yêu cầu nó xếp hàng frame cho việc truyền lại bằng phần mềm.
Vào năm 1994 một thuật toán backoff mới được gọi là “binary logarithm arbitration method” (BLAM) được đưa ra để làm giảm vấn đề hiệu ứng bắt. Một nhóm thao tác IEEE 802.3w được tạo ra để thêm BLAM như một đặc điểm không bắt buộc cho chuẩn Ethernet. Mặc dù kết quả mô phỏng chứng tỏ rằng BLAM đưa ra một tăng cấp cải tiến xác định trên thuật toán binary exponential backoff, việc làm để phối hợp nó vào trong chuẩn Ethernet không bao giờ được hoàn thành xong vì một thay đổi (dịch) trong rõ nét ở full – duplex Ethernet và thiếu sự để ý quan tâm update phần cứng half – duplex.
Tiêu chuẩn IEEE 802.3x xác định một mode thứ hai của hoạt động và sinh hoạt giải trí Ethernet, được gọi là “full – duplex”, bỏ qua nghi thức CSMA/CD. Nghi thức CSMA/CD là “half – duplex”. Điều này chỉ rõ rằng một trạm hoàn toàn có thể truyền data hay nhận data, nhưng không cùng một lúc. Mode full – duplex được cho phép hai trạm đồng thời chuyển data trên một link điểm điểm đáp ứng đường truyền và nhận độc lập. Từ đó mỗi trạm hoàn toàn có thể truyền và nhận data cùng một lúc, thông lượng của link được gấp hai lên. Một trạm 10 Mb/s hoạt động và sinh hoạt giải trí ở mode full – duplex đáp ứng băng thông tối đa 20 Mb/s. Một trạm 100 Mb/s đáp ứng băng thông 200 Mb/s.
Hoạt động full – duplex bị số lượng giới hạn đến chuẩn sau:
-
Đường truyền vật lý phải là cáp tương hỗ truyền và nhận đồng thời mà không nhiễu. Các phương tiện truyền chỉ rõ gặp yêu cầu này là: 10-Base-T, 10Base-FL, 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-T2, 1000Base-CX, 1000Base-SX, 1000Base-LS, và 1000Base-T. Phương tiện truyền không thể tương hỗ full – duplex: 10Base5, 10Base2, 10Base-FP, 10Base-FB và 100Base-T4.
Hoạt động full – duplex bị số lượng giới hạn link điểm--điểm nối đúng chuẩn hai trạm. Từ đó không còn sự cạnh trạnh cho việc chia sẽ đường truyền, đụng độ không hoàn toàn có thể xuất hiện và nghi thức CSMA/CD là không thiết yếu. Frame hoàn toàn có thể được truyền, số lượng giới hạn chỉ bởi yêu cầu khoảng chừng cách giữa nhỏ nhất Một trong những frame liên tục.
Cả hai trạm trên lên kết phải hoàn toàn có thể và thông số kỹ thuật cho hoạt động và sinh hoạt giải trí full – duplex.
Hoạt động full – duplex có một vài thuận lợi:
Thông lượng là gấp hai được cho phép truyền và nhận đồng thời.
Hiệu suất của link tăng bởi sự vô hiệu kĩ năng đụng độ.
Các phân đoạn chiều dài thì không số lượng giới hạn hơn bởi sự yêu cầu half – duplex Ethernet đảm bảo đụng độ được truyền đến tất cả những trạm trong khoảng chừng yêu cầu 512 bits time. Ví dụ, 100Base-FX được số lượng giới hạn phần chiều dài 412 mét trong mode half – duplex, nhưng hoàn toàn có thể tương hỗ phần chiều dài 2km trong mode full – duplex.
Chia sẻ với bạn bè của bạn:
Page 2
Mô hình TCP/IP chỉ có 4 lớp. Mô hình tham chiếu của TCP/IP không trực tiếp giống quy mô của OSI. Mặc dù mỗi quy mô mạng đều có chung một mục tiêu là để truyền thông thuận tiện và đơn giản Một trong những mạng, giữa nhiều chủng loại máy tính chạy trên nền hệ điểu hành rất khác nhau. Nhưng mỗi quy mô mạng đều có đặc điểm riêng và cách thực thi cũng chút ít rất khác nhau. Mô hình OSI do ISO tạo ra trong thuở nào gian dài, nó được dùng làm quy mô đúng cho những quy mô khác. Còn TCP/IP ra đời do yêu cầu cấp thiết của chính phủ nước nhà Mỹ trước tình hình lúc bấy giờ, do đó sự phát triển của TCP/IP không biến thành đè nặng bởi những yêu cầu chặt chẻ như OSI.
Do đặc tính của OSI là một quy mô tham khảo nên việc áp dụng OSI vào thực tế là rất khó hoàn toàn có thể thực hiện (hiệu suất kém vì tài liệu khi truyền trong mạng phải qua tất cả những lớp của quy mô OSI). Do đó, OSI chỉ là một tiêu chuẩn để những nhà nghiên cứu và phân tích nhờ vào đó để phát triển những quy mô khác tối ưu hơn. Có rất nhiều quy mô rất khác nhau đã được phát minh, tuy nhiên lúc bấy giờ trên thế giới cùng với sự phát triển như vũ bão của Internet thì quy mô TCP/IP là được sử dụng phổ biến nhất.
Bộ giao thức TCP/IP là rất quan trọng trong việc lựa lựa chọn phương pháp truyền thông nhằm mục đích hạn chế lỗi và tăng hiệu suất cao. TCP/IP có những đặc điểm nổi bậc sau:-
Độc lập với cầu hình mạng: TCP/IP hoàn toàn có thể dung cho mạng bus, start, ring, cho mạng cục bộ, mạng diện rộng hay những liên mạng.
Độc lập với phần cứng vật lý của mạng: TCP/IP hoàn toàn có thể dung cho Ethernet, token-ring hay bất kể loại phần cứng nào.
Là một chuẩn giao thức mở: TCP/IP hoàn toàn có thể thực hiện trên nhiều hệ điều hành (Operating System – OS) rất khác nhau, nên nó thích hợp dung cho những mạng hỗn tạp nhiều chủng loại phần cứng và phần mềm như Internet. Định địa chỉ một cách tổng quát: mỗi trạm trên mạng TCP/IP có một địa chỉ IP duy nhất được dùng để liên lạc với bất kì trạm nào khác trên mạng. Hỗ trợ đắc lực mạng theo quy mô Client – Server. Các protocol chuẩn lớp ứng dụng: TCP/IP không những đáp ứng cho lập trình viên phương pháp để truyền tài liệu Một trong những ứng dụng mà còn đáp ứng cơ sở của nhiều giao thức lớp ứng dụng.
-
Lớp truy xuất mạng (Network Access layer).
Lớp liên mạng (Internet Layer).
Lớp luân chuyển (Transport layer).
Lớp ứng dụng (Application layer).
-
Một lớp được tạo ra khi cần đến mức trừu tượng hóa tương ứng.
Mỗi lớp cần thực hiện những hiệu suất cao được định nghĩa rõ ràng.
Việc chọn hiệu suất cao cho từng lớp cần để ý quan tâm tới việc định nghĩa những quy tắc chuẩn hóa quốc tế.
Ranh giới những mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất ( tham số cho chương trình con là ít).
Số mức phải đủ lớn để những hiệu suất cao tách biệt không nằm trong cùng một lớp và đủ nhỏ để quy mô không thật phức tạp.
Một mức hoàn toàn có thể được phân thành những lớp nhỏ thiết yếu.
Các mức con hoàn toàn có thể lại bị vô hiệu.
Hai khối mạng lưới hệ thống rất khác nhau hoàn toàn có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo vệ những nguyên tắc chung (setup cùng một giao thức truyền thông).
Các hiệu suất cao được tổ chức thành một tập những lớp đồng mức đáp ứng hiệu suất cao như nhau. Các lớp đồng mức phải sử dụng giao thức chung.
Một lớp không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một hiệu suất cao truyền thông hoàn toàn có thể thi hành bởi một số trong những giao thức. Do vậy, mỗi lớp hoàn toàn có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức đáp ứng một dịch vụ phù hợp cho hiệu suất cao của lớp. Mỗi lớp phải được chuẩn hóa để tiếp xúc với lớp tương đương với nó. Trên lý thuyết, giao thức chỉ liên quan tới lớp của nó mà không quan tâm tới lớp trên hoặc dưới của nó. Tuy nhiên phải có sự đồng ý để làm thế nào chuyển tài liệu Một trong những lớp trên một máy tính, bởi mỗi lớp lại liên quan tới việc gửi tài liệu từ ứng dụng này tới một ứng dụng tương đương trên một máy khác. Lớp cao hơn nhờ vào lớp thấp hơn để chuyển tài liệu qua mạng phía dưới. Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ lớp này xuống lớp thấp hơn cho tới khi được truyền qua mạng nhờ giao thức của lớp vật lý. Tại nơi nhận, tài liệu đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận. Những lớp riêng lẻ tránh việc phải biết những lớp trên và dưới nó xử lý ra sao, nó chỉ việc biết phương pháp chuyển thông tin tới lớp đó mà thôi. Sự cô lập những hàm truyền thông trên những lớp rất khác nhau giảm thiểu sự tích hợp công nghệ tiên tiến của đầu vào mỗi bộ giao thức. Các ứng dụng mới hoàn toàn có thể thêm vào mà không cần thay đổi lớp vật lý của mạng, phần cứng hoàn toàn có thể được tương hỗ update mà không cần viết lại những phần mền ứng dụng.
Các lớp kiến trúc quy mô TCP/IP và những nghi thức tương ứng như sau:
OSI
TCP/IP
TCP/IP Protocol Stack
Application layer Process/Application layer FTP, SMTP, TELNET, SNMP Presentation layer Session layer Transport layer Transport layer TCP or UDP Network layer Internet layer IP, ARP, RARP, ICMP DataLink layer Network Access layer Network interface card Transmission truyền thông Physical layer
Tương quan hai quy mô OSI model và TCP/IP model
TCP (Transmission Control Protocol): một nghi thức có cầu nối (connection-oriented) đáp ứng kĩ năng truyền dòng tài liệu không lỗi, hai chiều song công (full duplex) cho những quá trình của người tiêu dùng.
UDP (User Datagram Protocol): một khi thức không thiết lập cầu nối (connectionless) cho những quá trình của user. Do đó, nó không dảm bảo tài liệu khi truyền có đến nơi đúng chuẩn hay là không.
ICMP (Internet Control Message Protocol): nghi thức sử lý lỗi và điều khiển thông tin Một trong những gateway và những host.
IP (Internet Protocol): đây là protocol đáp ứng dịch vụ phân phối những packet cho TCP, UDP và ICMP.
ARP (Adress Resolution Protocol): protocol ánh xạ một địa chỉ Internet vào trong một địa chỉ phần cứng.
RARP (Reverse Address Resolution Protocol): ánh xạ một địa chỉ phần cứng thành một địa chỉ Internet.
TCP/IP không định nghĩa lớp này mà dung chung với những chuẩn khác đã tồn tại như IEEE, X25…(RS232, Ethernet, X21/X21 bis, X35…). Bản chất của lớp này là việc qui định những đại lượng tín hiệu, những phương cách tiếp xúc để truyền những dòng bit trên kênh truyền.
Không giống những giao thức của lớp cao hơn là sử dụng dịch vụ của lớp dưới nó và đáp ứng dịch vụ cho lớp trên, giao thức của tấng mạng cấn phải biết rõ ràng của mạng vật lý phía dưới (cấu trúc của gói, địa chỉ...) để định dạng đúng thông tin sẽ được truyền tuân theo những ràng buộc của mạng. Lớp mạng của TCP/IP chứa hiệu suất cao của tất cả hai lớp thấp nhất của quy mô tham chiếu OSI (lớp link tài liệu và lớp vật lý). Lớp mạng thường không được người tiêu dùng để ý tới vì thiết kế của TCP/IP che dấu những hiệu suất cao của lớp thấp nhất này và những điều nên phải biết cho những người dân tiêu dùng cũng như người lập trình chỉ là những giao thức của những lớp cao hơn (IP, TCP, UDP...). Mỗi khi có công nghệ tiên tiến phần cứng mới xuất hiện, những giao thức của lớp mạng phải được phát triển để TCP/IP hoàn toàn có thể sử dụng phần cứng mới (thông thường đó đó đó là những trình điều khiển của chính nhà đáp ứng phần cứng đó). Các hiệu suất cao trình diễn trong lớp này gồm có đóng gói gói thông tin IP thành những “Frame” được truyền dẫn trên mạng và chuyển địa chỉ IP thành địa chỉ vật lý sử dụng bởi mạng máy tính. Một số những điểm mạnh mẽ và tự tin của TCP/IP là địa chỉ của nó được phối hợp sao cho trên mạng Internet không còn một thiết bị mạng nào cùng địa chỉ. Địa chỉ này phải được quy đổi thích phù phù hợp với địa chỉ mạng vật lý nơi mà tài liệu được truyền đi.
Hai ví dụ RFCs mô tả giao thức sử dụng cho lớp mạng là:
-
RFC 826, giao thức quy đổi địa chỉ quy đổi địa chỉ IP thành địa chỉ Ethernet.
RFC 894, một đúng cho việc truyền gói tin IP qua mạng Ethernet mô tả phương pháp đóng gói để chuyển thông tin qua mạng Ethernet.
IP là một nghi thức không link (connectionless protocol), tức là không thiết lập một tiếp xúc trực tiếp (end-to-end) trước khi truyền tài liệu. IP không đảm bảo phân phát đúng chuẩn tài liệu đến đích, những gói tài liệu hoàn toàn có thể đến đích không đúng thứ tự, hoàn toàn có thể bị sao chép hay thất lạc (do đó IP phải kết phù phù hợp với TCP). Đơn vị tài liệu của IP là datagram có chứa địa chỉ IP của nguồn và đích. IP có trách nhiệm tìm đường cho datagram nên hoàn toàn có thể phân mảnh hay hợp nhất những datagram để thích phù phù hợp với kích thước packet lớn số 1 được cho phép trên đường truyền.
Định dạng IP datagram header (32 bits header):
Version Header length Type of service Total length of datagram Identification Flags Fragment offset
Time to live
Protocol Header checksum
Source address
Destination address
Option:
Strick source route
Loose source route
Record route
Time stamp
Security
IP datagram header
Destination Address
4 bytes
Source Address
4 bytes
Type Field
2 byte
IP data
46 – 1500 bytes
CRC
4 bytes
Hình 2 5 Mô tà đóng gói IP lên khung Ethernet
Verision (VER) 4bits: đánh số phiên bản của IP, phiên bản hiện hành là 4 (IPv4) với giá trị nhị phân là 0100.
Header length (HLEN) 4bits: định nghĩa chiều dài của IP header chỉ ra bội số của 4 bytes. Dung 4bits tức giá trị tối đa là 15 tương đương 60bytes.
Service type (1 bytes): định nghĩa cách mà datagram được quản lý. Nó gồm có những bits định nghĩa thứ tự ưu tiên của datagram. Nó cũng chứa những bit làm rõ loại dịch vụ phía gởi mong ước độ tin cậy, trễ…
Total length (2 bytes): định nghĩa chiều dài tổng thể của một datagram. Tối đa là 65535 bytes.
Identification: được dung với những phân đoạn. Một datagram khi đi qua những mạng rất khác nhau hoàn toàn có thể được phân thành những đoạn để phù phù phù hợp với kích thước khung của mạng. khi xảy ra hiện tượng kỳ lạ này thì mỗi đoạn được định danh với một số trong những thứ tự trong trường này.
Flags: những bits trong cờ có quan hệ với phân đoạn. Ví dụ datagram hoàn toàn có thể hoặc không còn phân đoạn, hoàn toàn có thể đoạn đầu, đoạn giữa hoặc đoạn cuối…
Fragmentation offset: đây là một con trỏ chỉ ra độ lệch của tài liệu trong datagram gốc (nếu đã được phân đoạn).
Time to live: định nghĩa số bước nhảy tối đa một datagram hoàn toàn có thể đi qua trước khi bị drop (vô hiệu). Máy chủ nguồn khi tạo ra datagram sẽ khởi động giá trị trong trường này. Kế tiếp khi datagram qua Internet, mỗi router mà datagram đi qua sẽ hạ thấp giá trị đi 1. nếu giá trị này bằng 0 trước khi tới đích ở đầu cuối thì datagram sẽ bị drop.
Protocol: định nghĩa loại tài liệu nghi thức nào của lớp trên đóng gói trong datagram (TCP, UDP, ICMP…).
Header checksum (16 bits): dung kiểm tra header chứ không kiểm tra phần còn sót lại của gói.
Source address (4 bytes): địa chỉ IP nguồn của datagram.
Destination address (4 bytes): địa chỉ IP của đích cần gởi datagram đến.
Options: trường lựa chọn cho nhiều hiệu suất cao đối với IP datagram. Nó hoàn toàn có thể mang những thông tin về trấn áp định tuyến như: timing, quản lý và cân đối.
IP lại chứa 4 nghi thức giúp sức là: ARP, RARP, ICMP và IGMP.
ARP (Adrees Resolution Protocol) được dùng để quảng bá tìm địa chỉ vật lý từ địc chỉ IP. Protocol này được dùng trong mạng nội bộ vì định dạng địa chỉ vật lý của mạng phhụ thuộc vào phần cứng mạng.
RARP (Reverse Address Resolution Protocol) để tìm địa chỉ IP khi đã biết địa chỉ vật lý.
ICMP (Internet Control Message Protocol) là cơ chế được dung bởi sever và router. ICMP được cho phép IP thông báo phía gửi nếu datagram không được phát đúng. Đặc trưng nhất của ICMP là tiện ích ping thường được những lập trình viên dùng kiểm tra những node có còn hoạt động và sinh hoạt giải trí hay là không.
IGMP (Internet Group Message Protocol): nghi thức IP liên quan đến 2 thông tin là unicasting và multicasting. Unicasting là thông tin giữa một người gởi và một người nhận. nó là thông tin một – một. Tuy nhiên, một số trong những quá trình thỉnh thoảng cần gởi một thông điệp đến nhiều người nhận đồng thời. Trường hợp này là multicasting, tức là thông tin một – nhiều. multicasting có rất nhiều ứng dụng.
Địa chỉ IP gồm 32 bits, thường được mô tả ở dạng thập phân và mỗi byte cách nhau bởi dấu “.” là thương hiệu duy nhất trên mạng. Địa chì này còn có 2 phần: phần địc chỉ mạng và địa chỉ nội bộ. Có 3 lớp địa chỉ A, B, C dành riêng cho 3 loại mạng lớn, vừa và nhỏ; 1 lớp địa chỉ multicasting (lớp D) và một lớp dự trữ (E).
Trong số đó có một lớp địa chỉ đặc biệt dùng để kiểm tra thiết bị mạng là:
127.x.x.x (loopback)
(Class)
Kích thước
không khí địa chỉ
Page 3 Chuẩn IEEE 802.3 là một phần của tớ đúng cho mạng cục bộ và metropolitan. Mối quan hệ Một trong những thành viên của chuẩn được trình bày phía dưới.
Hình 2 2 Họ chuẩn của mạng cục bộ.
Các chuẩn này liên quan đến lớp vật lý và lớp data link được định nghĩa bởi International Organization Standardization (ISO).
Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa một khung định dạng tài liệu cơ bản cho tất cả việc làm mà MAC thực hiện. Thêm vào đó, một vài hiệu suất cao lựa chọn được thêm vào cho khung tài liệu. Một khung tài liệu gồm có 7 trường như hình vẽ.
Hình 2 3 Cấu trúc Frame Ethernet
Preamble chỉ ra sự khởi đầu của một khung truyền. Nó gồm một dãy những giá trị bit 0 và 1 xen kẽ nhau để báo hiệu cho trạm nhận (receiving stations) rằng có khung đang tới. Và nó cũng đáp ứng một phương tiện để đồng bộ hóa những phần khung nhận của lớp vật lý nhận với một luồng bits vào.
Preamble gồm có 7 bytes như sau:
10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010 - 10101010
Start Frame Delimiter (DFD)
Destination Address (DA) – Địa chỉ đích
Địa chỉ đích gồm có 6 bytes để xác nhận trạm sẽ nhận khung. Nó chứa địa chỉ vật lý (physical address) của đích sắp đến của gói. Địa chỉ vật lý của khối mạng lưới hệ thống là một mẫu bit được mã hóa trên NIC (Network Interface Card). Nếu gói phải đi qua mạng LAN này đến mạng LAN khác để đến đích của nó, trường DA chứa địa chỉ vật lý của router nối mạng LAN hiện hành và mạng LAN kế. Khi gói đạt đến mạng đích, trường DA chứa đại chỉ vật lý của thiết bị đích.
Trong chuỗi bits này, bit phía bên trái của trường DA chỉ ra địa chỉ đơn (individual address) nếu là bit 0 hoặc địa chỉ nhóm (group address) nếu là bit 1. Bit thứ hai bên trái chỉ ra DA được quản lý cục bộ hay quản lý toàn cục. Những bit còn sót lại được gán để xác nhận một trạm đơn, nhóm trạm hoặc tất cả trạm trên mạng (network).
Source Address (SA) – Địa chỉ nguồn
Data field – Trường tài liệu (802.2 frame)
Frame Check Sequence (CRC)
Lớp con MAC nằm ở lớp 2 trong quy mô OSI. Có hiệu suất cao là xử lý và xử lý tranh chấp cho môi trường tự nhiên thiên nhiên dùng chung. Nó gồm có những quy định đồng bộ, trấn áp lỗi thiết yếu để chuyển thông tin từ vị trí này đến vị trí khác, cũng như những địa chỉ vật lý của trạm để đảm bảo khung tài liệu được truyền nhận đúng trạm.
Hình 2 4 Vị trí lớp con MAC trong quy mô OSI
MAC Control là một trong lớp con (sublayer) tùy chọn nằm trong lớp Data link (trong quy mô 7 lớp của OSI). Nó được sử dụng chung với lớp con CSMA/CD MAC. MAC Control đáp ứng kĩ năng điều khiển thời gian thực và thao tác hoạt động và sinh hoạt giải trí của lớp con MAC. Lớp con MAC Control sử dụng những dịch vụ không link (connectionless) của lớp con MAC ở phía dưới để truyền khung điều khiển và khung tài liệu. MAC Control không đáp ứng bất kỳ cơ chế nào để đảm bảo khung truyền vẫn tồn tại mát. Các cơ chế để đảm bảo truyền khung vẫn tồn tại mát, như truyền lại những khung bị lỗi, bị hủy bỏ…, sẽ được MAC Control Client (Logic link control…) hổ trợ. Vì hoạt động và sinh hoạt giải trí của MAC Control là tùy chọn, nên MAC Control Client không thể nhận ra được sự tồn tại của thực thể MAC Control trong một trạm.
Hoạt động của lớp con MAC control trong suốt đối với CSMA/CD MAC. Ở mạng Ethernet lớp con MAC sử dụng phương thức truy cập CSMA/CD (Carrier Sense multiple access with collision detect) để truy cập kênh truyền với 2 chính sách truyền là: song công (full duplex) và bán song công (half duplex).
Khi có nhiều người tiêu dùng cùng truy cập 1 kênh truyền dùng chung mà không còn quy luật thì sẽ dẫn đến xung đột. Điều này sẽ dẫn đến tài liệu sẽ bị sai và trở thành nhiễu. Do đó một mạng LAN nên phải có một cơ chế để quản lý lưu lượng, tối thiểu hóa những xung đột và cực lớn hóa những khung được phân phối thành công. Cơ chế truy cập được dùng trong mạng Ethernet theo chuẩn IEEE-802.3 là Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMD/CD), tạm dịch là “Đa truy cập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột”.
Thiết kế ban đầu là phương thức đa truy cập (Multiple Access - MA) trong đó mỗi trạm truy cập đến một link là ngang bằng nhau và bình quyền. Với MA thì không còn quản lý lưu lượng, bất kể trạm nào muốn truyền thì sẽ truyền và nhờ vào xác nhận để kiểm tra khung đã truyền là thành công hay là không.
Trong một khối mạng lưới hệ thống CSMA, bất kể trạm nào muốn truyền trước tiên phải lắng nghe sóng mang bằng phương pháp kiểm tra điện áp. Nếu không còn điện áp trên đường truyền thì đường truyền xem như thể rảnh và nó hoàn toàn có thể khởi đầu truyền. CSMA hoàn toàn có thể giảm thiểu số xung đột nhưng tất nhiên không thể vô hiệu chúng một cách hoàn toàn. Xung đột vẫn xảy ra nếu một trạm chưa cảm nhận được tín hiệu sóng mang từ một trạm khác nào đó trên đường truyền do hiện tượng kỳ lạ trễ của truyền sóng.
Để khắc phục tình trạng như trên nên phải có bộ phát hiện xung đột Collision Detect – CD. Trong CSMA/CD một trạm muốn phát thì phải chắc như đinh là đường truyền rảnh, rồi mới truyền tài liệu. Trong lúc truyền tài liệu, trạm luôn kiểm tra xem có điện áp cao vượt trội hay là không, nếu có tức là có xung đột xảy ra. Nếu phát hiện có xung đột, trạm sẽ ngưng truyền và đợi một lượng thời gian ngẫu nhiên nếu đường truyền rảnh nó sẽ thực hiện truyền lại.
Half – Duplex Ethernet là quy mô truyền thống của Ethernet sử dụng giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect). Với CSMA/CD hay nhiều hơn nữa những trạm chia sẽ một đường truyền chung. Để truyền một frame, một trạm phải chờ cho một khoảng chừng thời gian rảnh trên đường truyền lúc không còn một trạm khác đang truyền. Sau đó nó truyền frame bằng phương pháp thông báo (broadcast) nó trên đường truyền để mà nó nghe tất cả những trạm trên mạng. Nếu một trạm khác nỗ lực truyền để truyền tài liệu tại cùng thuở nào điểm, một đụng độ xuất hiện. Trạm truyền sau đó cố ý truyền một Jam để bảo vệ tất cả những trạm được thông báo frame truyền bị lỗi vì một đụng độ. Trạm sau đó giữ cho một khoảng chừng thời gian ngẫu nhiên trước khi nổ lực để truyền lại. Tiến trình được lặp lại cho tới lúc frame truyền thành công.
Các nguyên tắc cơ bản cho việc truyền một frame:
-
Mạng được quan sát bởi một “carrier”, hoặc sự hiện hữu của một trạm truyền. Tiến trình này thì được biết như “carrier sense”.
Nếu một carrier tích cực được phát hiện, sau đó đường truyền được trì hoãn. Trạm tiếp tục quan sát mạng cho tới lúc carrier ngừng.
Nếu một carrier không được phát hiện, và khoảng chừng trống có carrier thì bằng hoặc to hơn khỏang thời gian chung giữa hai khung tài liệu (interframe gap), sau đó trạm lặp tức khởi đầu truyền lại frame.
Trong khi trạm đang truyền frame, nó quan sát đường truyền có đụng độ hay là không.
Nếu một đụng độ được phát hiện, trạm truyền ngừng gửi khung tài liệu (frame data) và gửi một chuỗi jame 32 bits. Nếu đụng độ được phát hiện rất sớm trong lúc truyền frame, thì trạm truyền sẽ hoàn thành xong việc truyền preamble của frame trước khi khởi đầu truyền chuỗi jame. Chuỗi jame được phát đi để đảm bảo chiều dài của đụng độ đủ để thông báo tới những trạm khác.
Sau khi gửi chuỗi jame, trạm truyền chờ một khoảng chừng thời gian ngẫu nhiên được chọn từ bộ phát random number trước khi khởi đầu tiến trình truyền lại. Tiến trình này gọi là “backoff”. Có thể một đụng độ được lặp lại bị giảm sút do trạm đang đụng độ chờ một khoảng chừng thời gian ngẫu nhiên trước khi truyền lại.
Nếu đụng độ xuất hiện lại, thì việc truyền được lặp lại, nhưng thời gian trì hoãn ngẫu nhiên được tăng với mỗi nỗ lực truyền lại. Điều này làm giảm kĩ năng đụng độ của trạm khác.
Tiến trình này lặp lại đến khi một trạm truyền một frame không còn đụng độ. Ngay khi một trạm thành công truyền một frame, nó sẽ reset lại collision counter nó sử dụng để tăng thời gian backoff sau mỗi lần đụng độ đã lặp lại.
Slot time là một thông số cho mạng hoạt động và sinh hoạt giải trí half – duplex Ethernet. Nó được xác định là 512 bits time cho mạng Ethernet hoạt động và sinh hoạt giải trí tại 10 và 100 Mb/s, và 4096 bit time cho Gigabit Ethernet. Để mà cho từng nơi truyền tin cậy trong việc phát hiện đụng độ, thời gian truyền nhỏ nhất cho một frame phải ít nhất là một slot time, và thời gian yêu cầu cho đụng độ để truyền đến tất cả những trạm trên mạng phải nhỏ hơn một slot time. Vì thế, một trạm không thể hoàn thành xong truyền frame trước khi phát hiện rằng một đụng độ đã xuất hiện.
Các tín hiệu đã truyền bởi những khoảng chừng trì hoãn đụng độ những trạm Ethernet khi chúng truyền suốt trên mạng. Các khoảng chừng truyền gồm có thời gian yêu cầu cho tín hiệu truyền qua những phần cáp, và thời gian trì hoãn đụng độ logic khi những tín hiệu chuyển qua những thành phần điện trong Network Interface Cards (NICs) và những hub. Đối với những phần cáp dài hơn thế nữa và nhiều hub trên trạm, nó cho tín hiệu truyền từ một mạng cuối đến mạng khác. Thời gian một tín hiệu truyền giữa hai trạm có tầm khoảng chừng cách xa nhất trong mạng được biết như thể “propagation delay” lớn số 1 của mạng.
Một trạm phát hiện rằng frame mà nó đang truyền đã phát hiện một đụng độ, những tín hiệu của nó phải truyền qua mạng đến trạm khác phát hiện những đụng độ. Trạm này phải truyền một chuỗi jame để chỉ một đụng độ đã được phát hiện. Chuỗi jame này phải truyền qua lại mạng trước khi được phát hiện bởi trạm đang truyền. Tổng một vòng truyền tối đa (“round trip propagation delay) và thời gian yêu cầu để truyền một chuỗi jame là những thành phần xác định chiều dài của Ethernet slot time.
Slot time là một thông số quan trọng vì:
-
512 bits slot time thiết lập kích cỡ nhỏ nhất của một Ethernet frame là 64 bytes. (4096 bits slot time cho Gigabit Ethernet yêu cầu một vùng mở rộng được thêm vào frame để kích cỡ truyền nhỏ nhất là 512 bytes). Bất kỳ frame có chiều dài ít hơn 64 bytes thì được xem như thể một “collision fragment” hay “runt frame”, và tự động được bỏ ra bởi trạm nhận.
Slot time thiết lập một số trong những lượng giới hạn kích cỡ của một mạng trong số lượng giới hạn phần chiều dài cáp tối đa và số lần lặp lại hoàn toàn có thể trên đường dẫn. Nếu kích cỡ của mạng quá lớn, một hiện tượng kỳ lạ được biết như “late collisions” hoàn toàn có thể xuất hiện. Đụng độ trễ được xem như một lỗi trong mạng chính bới đụng độ đến quá trễ trong việc truyền frame tự động đối xử bởi hiệu suất cao điều khiển truy cập đường truyền Ethernet. Frame đang được truyền sẽ bị bỏ, yêu cầu một phần mềm ứng dụng phát hiện mất và khởi đầu truyền lại.
Slot time đảm bảo nếu có một đụng độ sắp xuất hiện, nó sẽ được phát hiện trong 512 bits đầu tiên (4096 cho Gigabit Ethernet) của frame truyền. Một phần cứng Ethernet đơn giản giữ frame truyền lại sau một đụng độ.
Đối với Gigabit Ethernet, slot time phải được tăng từ 512 đến 4096 bits time. Vì Gigabit Ethernet có tốc độ data cao hơn, tín hiệu truyền chỉ cho một khoảng chừng cách rất nhỏ trong phạm vi 512 bits time. Tại tốc độ một slot time 512 bits sẽ được tương hỗ một mạng kích cỡ tối đa khoảng chừng 20 mét. Một mạng nhỏ là không thực tế, vì thế đồng ý của việc mở rộng một sóng mang được ra mắt tăng slot time đến 4096 bits. Việc tăng kích cỡ của slot time và việc số lượng giới hạn số lần lặp lại trong một mạng, kích cỡ một mạng 200 mét hoàn toàn có thể được tương hỗ bởi Gigabit Ethernet.
Backoff là quá trình xử lý một trạm đang truyền tính toán chờ bao lâu sau một đụng độ trước khi nỗ lực truyền lại frame. Nếu tất cả những trạm đã chờ cùng khoảng chừng thời gian trước khi truyền lại, sau đó đụng độ khác sẽ chắc như đinh xuất hiện. Điều này được tránh bằng phương pháp mỗi trạm phát một số trong những ngẫu nhiên để tín khoảng chừng thời gian nó phải chờ trước khi kiểm tra sóng mang. Khoảng thời gian này được biết như thể “backoff delay” của trạm.
Thuật backoff thực hiện trong Ethernet là “truncated binary exponential backoff”. Sau một đụng độ, mỗi trạm phát một số trong những ngẫu nhiên nằm trong tầm chỉ rõ của giá trị. Sau đó nó chờ số slot time trước khi nỗ lực truyền lại. Tầm giá trị tăng theo số mũ sau mỗi lần truyền lại bị hỏng. Nỗ lực lần đầu có tầm là 0 đến 1, lần thứ hai là 0 đến 3, lần ba là 0 đến 7 và cứ thế tiếp tục. Nếu đụng độ lặp lại, thì tầm tiếp tục mở rộng đến 10 nỗ lực khi nó đi từ 0 đến 1023. Sau đó tầm của giá trị nằm giữa từ 0 đến 1023. Nếu một trạm không thành công trong việc truyền sau 16 lần nỗ lực, thì MAC thông báo “excessive collision error”. Frame được truyền lại sau đó bị bỏ đi, ta cần phần mềm ứng dụng phát hiện mất frame và khởi đầu một sự truyền lại.
Các kết quả binary exponential backoff trong khoảng chừng trì hoãn nhỏ nhất trước khi truyền lại khi lưu lượng trên LAN là thấp. Khi lưu lượng cao, đụng độ lặp lại là nguyên nhân làm tầm tăng lên, vì thế làm giảm thời cơ đụng độ sau đó. Trong một mạng, nơi mà lưu lượng có mức độ cao, đụng độ lặp lại sẽ khởi đầu gây ra lỗi quá đụng độ (excessive collision error) được phát đi. Lỗi quá đụng độ để chỉ ra rằng lưu lượng tải đã tăng đến điểm mà nó không thể hoàn toàn có thể được giữ trên một mạng Ethernet đơn lẻ.
Khi mạng đang hoạt động và sinh hoạt giải trí dưới một tải lớn, thuật toán binary exponential backoff hoàn toàn có thể trình bày một sự không công minh được biết như “capture effect”. Vấn đề nảy sinh từ việc nắm giữ của collision counter. Mỗi trạm sẽ update bộ đếm đụng độ một cách độc lập của nó và chỉ với sau một nỗ lực truyền lại. Chỉ có thành công bộ đếm đụng độ trở về zero sau khi phát một gói thành công. Điều này cho thuận lợi một trạm đơn bật được cho phép nó “capture” mạng được một khoảng chừng thời gian mở rộng.
Một ví dụ của hiệu ứng bắt gồm hai trạm có nhiều data để gửi và hoàn toàn có thể gửi data nhanh như được được cho phép. Cả hai đụng độ với nỗ lực truyền lại đầu tiên và chọn backoff là 0 hoặc 1. Trạm A chọn 0, và trạm B chọn một. Trạm A truyền lại trong lúc trạm B chờ một slot time. Sau khi trạm A hoàn thành xong việc truyền của nó và hết khoảng chừng interframe gap, cả hai trạm sẵn sàng truyền lại và đụng độ xuất hiện. Đây là đụng độ đầu tiên của trạm A đối với frame này, vì thế nó chọn một backoff là 0 hoặc 1. Tuy nhiên, đây là đụng độ lần thứ hai của trạm B cho frame này, vì thế nó chọn một backoff giữa 0 và 3. Vì vậy trạm A hoàn toàn có thể truyền cao hơn trong lúc trạm B chờ lại. Nếu điều này xảy ra thì lấy số in như vậy và lại đụng độ, cho nên vì thế lấy những số lẻ cho trạm B (lấy số chẵn thì xấu hơn).
Một ngữ cảnh in như vậy hoàn toàn có thể lặp đi lặp lại chỉ hoàn toàn có thể kết thúc khi hàng của trạm A là nỗ lực ở đầu cuối hoặc khi trạm ở đầu cuối trạm B tiến tới nỗ lực thứ 16. Sau 16 lần nỗ lực trạm B sẽ reset lại bộ đếm đụng độ của nó được cho phép nó trở lại đối đầu đối đầu nhiều hơn nữa. Nhưng nó cũng bỏ ra frame nó đã nỗ lực truyền lại, yêu cầu nó xếp hàng frame cho việc truyền lại bằng phần mềm.
Vào năm 1994 một thuật toán backoff mới được gọi là “binary logarithm arbitration method” (BLAM) được đưa ra để làm giảm vấn đề hiệu ứng bắt. Một nhóm thao tác IEEE 802.3w được tạo ra để thêm BLAM như một đặc điểm không bắt buộc cho chuẩn Ethernet. Mặc dù kết quả mô phỏng chứng tỏ rằng BLAM đưa ra một tăng cấp cải tiến xác định trên thuật toán binary exponential backoff, việc làm để phối hợp nó vào trong chuẩn Ethernet không bao giờ được hoàn thành xong vì một thay đổi (dịch) trong rõ nét ở full – duplex Ethernet và thiếu sự để ý quan tâm update phần cứng half – duplex.
Tiêu chuẩn IEEE 802.3x xác định một mode thứ hai của hoạt động và sinh hoạt giải trí Ethernet, được gọi là “full – duplex”, bỏ qua nghi thức CSMA/CD. Nghi thức CSMA/CD là “half – duplex”. Điều này chỉ rõ rằng một trạm hoàn toàn có thể truyền data hay nhận data, nhưng không cùng một lúc. Mode full – duplex được cho phép hai trạm đồng thời chuyển data trên một link điểm điểm đáp ứng đường truyền và nhận độc lập. Từ đó mỗi trạm hoàn toàn có thể truyền và nhận data cùng một lúc, thông lượng của link được gấp hai lên. Một trạm 10 Mb/s hoạt động và sinh hoạt giải trí ở mode full – duplex đáp ứng băng thông tối đa 20 Mb/s. Một trạm 100 Mb/s đáp ứng băng thông 200 Mb/s.
Hoạt động full – duplex bị số lượng giới hạn đến chuẩn sau:
-
Đường truyền vật lý phải là cáp tương hỗ truyền và nhận đồng thời mà không nhiễu. Các phương tiện truyền chỉ rõ gặp yêu cầu này là: 10-Base-T, 10Base-FL, 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-T2, 1000Base-CX, 1000Base-SX, 1000Base-LS, và 1000Base-T. Phương tiện truyền không thể tương hỗ full – duplex: 10Base5, 10Base2, 10Base-FP, 10Base-FB và 100Base-T4.
Hoạt động full – duplex bị số lượng giới hạn link điểm--điểm nối đúng chuẩn hai trạm. Từ đó không còn sự cạnh trạnh cho việc chia sẽ đường truyền, đụng độ không hoàn toàn có thể xuất hiện và nghi thức CSMA/CD là không thiết yếu. Frame hoàn toàn có thể được truyền, số lượng giới hạn chỉ bởi yêu cầu khoảng chừng cách giữa nhỏ nhất Một trong những frame liên tục.
Cả hai trạm trên lên kết phải hoàn toàn có thể và thông số kỹ thuật cho hoạt động và sinh hoạt giải trí full – duplex.
Hoạt động full – duplex có một vài thuận lợi:
Thông lượng là gấp hai được cho phép truyền và nhận đồng thời.
Hiệu suất của link tăng bởi sự vô hiệu kĩ năng đụng độ.
Các phân đoạn chiều dài thì không số lượng giới hạn hơn bởi sự yêu cầu half – duplex Ethernet đảm bảo đụng độ được truyền đến tất cả những trạm trong khoảng chừng yêu cầu 512 bits time. Ví dụ, 100Base-FX được số lượng giới hạn phần chiều dài 412 mét trong mode half – duplex, nhưng hoàn toàn có thể tương hỗ phần chiều dài 2km trong mode full – duplex.
Chia sẻ với bạn bè của bạn:
Page 4
ENC28J60 là IC tiếp xúc mạng Ethernet ở lớp vật lý tương ứng trong quy mô OSI. Nó tương hỗ tuyền song công trên kênh truyền có băng thông từ 10-20Mbps. Đồng thời nhằm mục đích tránh xung đột trên kênh truyền, ENC28J60 thao tác trên protocol CSMA/CD để phát hiện và tối thiểu hóa xung đột. ENC28J60 được tiếp xúc với những thiết bị khác theo chuẩn SPI.
The ENC28J60 is a stand-alone Ethernet controller with an industry standard Serial Peripheral Interface (SPI). It is designed to serve as an Ethernet network interface for any controller equipped with SPI. The ENC28J60 meets all of the IEEE 802.3 specifications. It incorporates a number of packet filtering schemes to limit incoming packets. It also provides an internal DMA module for fast data throughput and hardware assisted checksum calculation, which is used in various network protocols. Communication with the host controller is implemented via an interrupt pin and the SPI, with clock rates of up to 20 MHz. Two dedicated pins are used for LED link and network activity indication.
ENC28J60 có những thông số sau:
• IEEE 802.3 compatible Ethernet controller
• Integrated MAC and 10BASE-T PHY
• Supports one 10BASE-T port with automatic
polarity detection and correction
• Supports Full and Half-Duplex modes
• Programmable automatic retransmit on collision
• Programmable padding and CRC generation
• Programmable automatic rejection of erroneous
packets
• SPI Interface with clock speeds up to 20 MHz
• 8-Kbyte transmit/receive packet dual port SRAM
• Configurable transmit/receive buffer size
• Hardware-managed circular receive FIFO
• Byte-wide random and sequential access with
auto-increment
• Internal DMA for fast data movement
• Hardware assisted
• Supports Unicast, Multicast and Broadcast
Packets
• Loopback mode
• Two programmable LED outputs for LINK, TX,
RX, collision and full/half-duplex status
• Six interrupt sources and one interrupt output pin
• 25 MHz clock input requirement
• Clock out pin with programmable prescaler
• Operating voltage of 3.1V to 3.6V (3.3V typical)
• 5V tolerant inputs
• Temperature range: -40°C to +85°C Industrial,
0°C to +70°C Commercial (SSOP only)
• 28-pin SPDIP, SSOP, SOIC, QFN packages
3.3.Sơ đồ khối
Chip ENC28J60 có bảy khối hiệu suất cao chính:
1. An SPI interface that serves as a communication channel between the host controller and the ENC28J60.
2. Control Registers which are used to control and monitor the ENC28J60.
3. A dual port RAM buffer for received and transmitted data packets.
4. An arbiter to control the access to the RAM buffer when requests are made from DMA, transmit and receive blocks.
5. The bus interface that interprets data and commands received via the SPI interface.
6. The MAC (Medium Access Control) module that implements IEEE 802.3 compliant MAC logic.
7. The PHY (Physical Layer) module that encodes and decodes the analog data that is present on the twisted pair interface.
3.3.1.1.Chức năng của thanh ghi
Mô hình bus trong mạng CSMA/CD được cho phép mỗi nút nhận mọi gói được gởi lên mạng. Bộ lọc nhận sẽ xác định gói nào được phép lưu vào bộ đệm nhận. Không phải mọi gói đều được quan tâm, chỉ có những gói có địa chỉ đích thỏa bộ lọc nhận mới được chuyển vào bộ nhớ. NIC đưa ra một số trong những lựa chọn cho bộ lọc nhận và cách quản lý một gói hoàn hảo nhất cho việc tàng trữ gói đang đến.
The ENC28J60 is designed to interface directly with the Serial Peripheral Interface (SPI) port available on many microcontrollers. The implementation used on this device supports SPI mode 0,0 only. In addition, the SPI port requires that SCK be Idle in a low state; selectable clock polarity is not supported. Commands and data are sent to the device via the SI pin, with data being clocked in on the rising edge of SCK. Data is driven out by the ENC28J60 on the SO line, on the falling edge of SCK. The CS pin must be
held low while any operation is performed and returned high when finished.
DK Thiet bi qua mang Internet
Chia sẻ với bạn bè của bạn: