HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I

BÀI TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI: LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU VÀ LAN
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Đại - B18DCVT077
Hoàng Quang Quyết - B18DCVT342
Nguyễn Lương Linh - B18DCVT245
Nguyễn Triệu Việt Hùng - B18DCVT189

Nhóm mơn học:

01

Nhóm tiểu luận:

15

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Hồng Trọng Minh

Hà Nội - 2021


Lời nói đầu

LỜI NĨI ĐẦU
Tin học và viễn thơng là hai thành phần cốt lõi của công nghệ thông tin. Mạng máy

tính khơng cịn là thuật ngữ thuần túy khoa học mà đang trở thành một đối tượng nghiên
cứu và ứng dụng trong nhiều phạm vi hoạt động khác nhau. Chính vì sự quan trọng của nó
trong hệ thống, vào cuối thập niên 70 của thế kỷ 20, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO)
đã lập ra một tiểu ban nhằm phát triển một khung chuẩn cho kiến trúc mạng máy tính, đó
chính là mơ hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở (OSI) với chức năng giảm
thiểu sự khơng tương thích giữa các hệ thống máy tính. Trong mơ hình OSI, hệ thống truyền
thơng được chia thành 7 lớp, việc truyền dữ liệu giữa các nút trên phân đoạn mạng đi qua
lớp vật lý, cung cấp các phương tiện chức năng và thủ tục để chuyển khoản dữ liệu giữa
các thực thể mạng và có thể cung cấp các phương tiện để phát hiện và có thể sửa các lỗi có
thể xảy ra trong lớp vật lý được thực hiện ở lớp thứ 2 – lớp liên kết dữ liệu.
Cuộc cách mạng công nghệ thông tin ở nước ta cũng đã và đang diễn ra sôi động. Nhiều
dự án phát triển công nghệ thông tin đã được triển khai theo các giải pháp tổng thể và đang
trở thành đối tượng nghiên cứu ứng dụng của nhiều người và của mọi ngành nghề khác
nhau. Trong đó, mạng cục bộ LAN là phổ biến nhất và có tính tập trung, thống nhất dễ quản
lý,….. đồng thời phản ánh nhu cầu thực tế của cơ quan, trường học, doanh nghiệp cần kết
nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo khả năng trao đổi thông tin, phân chia tài
nguyên đắt giá. Ở bài tiểu luận này, nhóm chúng em sẽ đi vào chi tiết hơn các nhiệm vụ và
giao thức có trong hai mơ hình trên.

Bài tiểu luận gồm 2 chương:
Chương I: Tổng quan về lớp liên kết dữ liệu
Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong mạng cục bộ và lớp liên kết dữ liệu

Tiểu luận

I | Page


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU

MỤC LỤC

I
II

DANH MỤC HÌNH VẼ

III

DANH MỤC BẢNG BIỂU

IV

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

IV

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU
1.1 Giới thiệu về lớp liên kết dữ liệu

2
2

1.1.1. Các dịch vụ

2

1.1.2. Lớp liên kết được thực hiện ở đâu?

3


1.2. Giới thiệu về mạng cục bộ (LAN)

4

CHƯƠNG II: NHIỆM VỤ VÀ CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG CỤC BỘ

7

VÀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU

7

2.1. Phát hiện và sửa lỗi

7

2.1.1. Kiểm tra chẵn lẻ

8

2.1.2. Phương pháp tổng hợp

9

2.1.3. Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC)
2.2. Liên kết đa truy nhập và các giao thức

10
10


2.2.1. Giao thức phân vùng kênh

12

2.2.2. Giao thức truy cập ngẫu nhiên

14

2.2.3. Các giao thức thay phiên

20

2.2.4: DOCSIS: Giao thức lớp liên kết để truy cập Internet qua cáp

21

2.3. Mạng cục bộ chuyển mạch

23

2.3.1. Địa chỉ lớp liên kết và ARP

23

2.3.2. Ethernet

27

2.3.3. Công tắc lớp liên kết (Switch)


30

2.3.4. Mạng cục bộ ảo (VLANs)

35

2.4. Liên kết ảo hóa
2.4.1. Chuyển đổi nhãn đa giao thức (MPLS)
2.4.2. Các router có khả năng MPLS

Tiểu luận

39
39
40

II | Page


2.5. Mạng trung tâm dữ liệu

41

2.5.1. Kiến trúc trung tâm dữ liệu

41

2.5.2. Xu hướng trong mạng trung tâm dữ liệu


43

2.6. Hồi tưởng: Vòng đời của một yêu cầu trang web

45

2.6.1. Bắt đầu: DHCP, UDP, IP và Ethernet

45

2.6.2. DNS và ARP

47

2.6.3. Định tuyến nội miền đến Máy chủ DNS

48

2.6.4. Tương tác Web Client-Server: TCP và HTTP

49

2.7. Tóm tắt

50

51

PHỤ LỤC


53

KẾT LUẬN

55

Tiểu luận

II | Page


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1:
Hình 1.2:
Hình 2.3:
Hình 2.4:
Hình 2.5:
Hình 2.6:
Hình 2.8:
Hình 2.9:
Hình 2.10:
Hình 2.11:
Hình 2.12:
Hình 2.13:
Hình 2.14:
Hình 2.15:
Hình 2.16:
Hình 2.17:
Hình 2.18:
Hình 2.19:

Hình 2.20:
Hình 2.21:
Hình 2.22:
Hình 2.23:
Hình 2.24:
Hình 2.25:
Hình 2.26:
Hình 2.27:
Hình 2.28:
Hình 2.29:
Hình 2.30:
Hình 2.31:
Hình 2.32:

Tiểu luận

Ảnh minh họa Duplex
Bộ điều hợp mạng
Sơ đồ phát hiện lỗi và sửa lỗi
Chẵn lẻ bit đơn
Chẵn lẻ hai chiều
CRC
Các kênh đa truy cập
Ví dụ về TDM và FDM bốn nút
Sự va chạm của các nút
Nhiễu truyền trong ALOHA tinh khiết
Biểu đồ không gian-thời gian của hai nút CSMA xung đột
CSMA với phát hiện xung đột
Các kênh upstream và downstream giữa CMTS và modem cáp
Một mạng tổ chức được kết nối với nhau bằng bốn thiết bị chuyển

mạch
Mỗi giao diện kết nối với mạng LAN có một địa chỉ MAC duy
nhất
Mỗi giao diện trên mạng LAN có một địa chỉ IP và một địa chỉ
MAC
Một bảng ARP có thể có trong 222.222.222.220
Hai mạng con được kết nối với nhau bởi một bộ định tuyến
Cấu trúc khung Ethernet
Chuẩn Ethernet 100 Mbps: Một lớp liên kết chung, các lớp vật lý
khác nhau
Phần của một bảng chuyển đổi cho cơng tắc trên cùng trong Hình
6.15
Switch tìm hiểu về vị trí của bộ điều hợp có địa chỉ 01-12-23-3445-56
Xử lý gói trong bộ chuyển mạch, bộ định tuyến và máy chủ
Một công tắc duy nhất với hai VLANs được định cấu hình
Kết nối hai cơng tắc VLAN với hai VLAN: (a) hai cáp (b) trung kế
Khung Ethernet gốc (trên cùng), khung Ethernet VLAN được gắn
thẻ 802.1Q (bên dưới)
Tiêu đề MPLS: Nằm giữa lớp liên kết và lớp mạng tiêu đề
Chuyển tiếp nâng cao MPLS
Mạng trung tâm dữ liệu với cấu trúc liên kết phân cấp
Xu hướng quan trọng nhất trong mạng trung tâm dữ liệu
Vòng đời của một yêu cầu trang web: Cấu hình và các hành động

3
4
7
8
9
10

11
13
15
16
18
19
22
23
24
25
26
26
28
29
31
32
34
37
37
38
39
40
41
43
45

III | Page


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.3.1: So sánh các tính năng tiêu biểu của các thiết bị kết nối phổ biến

35

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol

Giao thức cấu hình trạm động

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức dữ liệu người dùng

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

ISP

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

DNS


Domain Name System

Hệ thống tên miền

MAC

Media Access Control

Địa chỉ điều khiển truy nhập
phương tiện

CIDR

Classless Inter-Domain Routing

Định tuyến liên miền không
phân lớp

ARP

Address Resolution Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn


HTTP

Hyper Text Transfer Protocol

Giao thức truyền dẫn siêu văn
bản

URL

Uniform Resource Locator

Địa chỉ tham chiếu Internet

MPLS

Multiprotocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

TDM

Time Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo thời
gian

FDM

Frequency Division Multiplexing


Ghép kênh phân chia theo tần số

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy cập phân chia theo mã

CMTS

Cable Modem Termination System

Hệ thống kết cuối Modem cáp

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple
Collision Detection

Tiểu luận

Access/ Đa truy cập nhận biết sóng mang
phát hiện xung đột


IV | Page


DOCSIS

Data Over Cable Service Interface Đặc điểm kỹ thuật giao diện dịch
Specification
vụ dữ liệu qua cáp

NIC

Network Interface Controller

Bộ điều khiển giao diện mạng

EDC

Error Detection & Correction

Phát hiện & Sửa lỗi

FEC

Forward Error Correction

Sửa lỗi chuyển tiếp

ARQ


Automatic Repeat Request

Yêu cầu lặp lại tự động

CRC

Cyclic Redundancy Check

Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ

SDN

Software-defined networking

Kiểu kiến trúc mạng mới

VM

Virtual Machine

Máy ảo

MDC

Media Data Center

Trung tâm dữ liệu truyền thông

IEEE


Hội Kỹ sư Điện và Điện tử

RFC
TTL
FDDI

Institute of Electrical and Electronics
Engineers
Request for Comments
Time to live
Fiber Distributed Data Interface

ATM
UTP

Asynchronous Transfer Mode
Unshielded Twisted-Pair

Tiểu luận

Đề nghị duyệt thảo và bình luận
Thời gian tồn tại
Giao diện dữ liệu phân tán sợi
quang
Chế độ truyền khơng đồng bộ
Cáp xoắn đơi khơng có vỏ bọc
chống nhiễu

IV | Page



Tiểu luận

Chương I: Tổng quan về lớp liên kết dữ liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU
1.1 Giới thiệu về lớp liên kết dữ liệu
1.1.1. Các dịch vụ
* Đóng khung:
-Hầu hết tất cả các giao thức lớp liên kết đều đóng gói mỗi gói dữ liệu lớp mạng trong
một khung lớp liên kết trước khi truyền qua liên kết.
-Khung bao gồm một trường dữ liệu, trong đó gói dữ liệu lớp mạng được chèn và một
số trường tiêu đề. Cấu trúc của khung được xác định bởi giao thức lớp liên kết.
* Truy cập liên kết:
-Giao thức điều khiển truy cập phương tiện (MAC) chỉ định các quy tắc mà khung
được truyền vào liên kết. Đối với các liên kết point-to-point có một người gửi duy nhất ở
một đầu của liên kết và một người nhận duy nhất ở đầu kia của liên kết, giao thức MAC rất
đơn giản (hoặc khơng tồn tại) —người gửi có thể gửi một khung bất cứ khi nào liên kết đó
khơng hoạt động.
-Trường hợp đặc biệt là khi nhiều nút chia sẻ một liên kết truyền phát duy nhất – vấn
đề đa truy cập, giao thức Mac ở đây sẽ điều phối việc truyền khung giữa các nút.
* Truyền tin cậy:
- Khi giao thức lớp liên kết cung cấp dịch vụ phân phối đáng tin cậy, nó đảm bảo di
chuyển từng sơ đồ lớp mạng qua liên kết mà không bị lỗi. Dịch vụ truyền tin cậy ở lớp liên
kết thường được sử dụng cho các liên kết có nguy cơ mắc lỗi cao, chẳng hạn như liên kết
không dây, với mục tiêu sửa lỗi cục bộ trên liên kết xảy ra lỗi thay vì truyền lại dữ liệu từ
đầu đến cuối.
-Tuy nhiên, dịch vụ truyền tin cậy ở lớp liên kết có thể coi là khơng cần thiết đối với
các liên kết ít lỗi bit, bao gồm như cáp quang, cáp đồng trục… Vì lý do này mà nhiều giao
thức liên kết có dây khơng cung cấp dịch vụ truyền tin cậy.

* Phát hiện và sửa lỗi:
-Phần cứng lớp liên kết trong một nút nhận có thể quyết định khơng chính xác rằng
một bit trong khung bằng khơng khi nó được truyền như một và ngược lại.
-Các lỗi bit như vậy được tạo ra bởi sự suy giảm tín hiệu và nhiễu điện từ. Bởi vì khơng
cần phải chuyển tiếp một gói dữ liệu có lỗi, nhiều giao thức lớp liên kết cung cấp một cơ
chế để phát hiện các lỗi bit như vậy. Điều này được thực hiện bằng cách để nút truyền bao
gồm các bit phát hiện lỗi trong khung và yêu cầu nút nhận thực hiện kiểm tra lỗi.

Nhóm 15

2 | Page


Tiểu luận

Chương I: Tổng quan về lớp liên kết dữ liệu

- Phát hiện lỗi trong lớp liên kết thường phức tạp hơn và được thực hiện trong phần
cứng. Sửa lỗi tương tự như phát hiện lỗi, ngoại trừ việc bộ thu không chỉ phát hiện khi nào
các lỗi bit đã xảy ra trong khung mà cịn xác định chính xác vị trí các lỗi đã xảy ra trong
khung (và sau đó sửa các lỗi này).
* Half Duplex và Full Duplex:
- Hệ thống liên lạc duplex là một hệ thống point-to-point của 2 thiết bị có thể giao tiếp
với nhau theo cả 2 hướng. Hai loại hệ thống truyền thông duplex này tồn tại trong môi
trường Ethernet:
+ Half Duplex: Một cổng chỉ có thể gửi dữ liệu khi nó khơng nhận dữ liệu. Nói cách
khác, nó khơng thể gửi và nhận dữ liệu cùng một lúc. Các trung tâm mạng chạy ở chế độ
Half Duplex để tránh xung đột. Vì các trung tâm rất hiếm trong các mạng LAN hiện đại,
nên hệ thống Half Duplex không được sử dụng rộng rãi trong mạng Ethernet nữa.
+ Full Duplex: Tất cả các nút có thể gửi và nhận trên cổng của chúng có cùng một

lúc. Khơng có xung đột trong chế độ duplex, nhưng NIC chủ và cổng chuyển mạch phải hỗ
trợ chế độ duplex. Ethernet duplex sử dụng 2 cặp dây cùng một lúc thay vì một cặp dây
đơn lẻ như Half Duplex.

Hình 1.1: Ảnh minh họa Duplex

1.1.2. Lớp liên kết được thực hiện ở đâu?
-Hình 1.2 dưới đây mơ tả kiến trúc máy chủ điển hình. Các khả năng của Ethernet được
tích hợp vào chipset của bo mạch chủ hoặc được thực hiện thông qua chip Ethernet chuyên
dụng giá rẻ. Đối với hầu hết các phần, lớp liên kết được thực hiện trên một chip được gọi
là bộ điều hợp mạng, đơi khi cịn được gọi là bộ điều khiển giao diện mạng (NIC)
- Bộ điều hợp mạng triển khai nhiều dịch vụ lớp liên kết bao gồm tạo khung, truy cập
liên kết, phát hiện lỗi, v.v. Do đó, phần lớn chức năng của bộ điều khiển lớp liên kết được
thực hiện trong phần cứng.

Nhóm 15

3 | Page


Tiểu luận

Chương I: Tổng quan về lớp liên kết dữ liệu

- Về phía gửi, bộ điều khiển lấy một sơ đồ dữ liệu đã được tạo và lưu trữ trong bộ nhớ
máy chủ bởi các lớp cao hơn của ngăn xếp giao thức, đóng gói gói dữ liệu trong một khung
lớp liên kết (điền vào các trường khác nhau của khung), rồi chuyển- ghép khung vào liên
kết truyền thông, tuân theo giao thức truy cập liên kết.
- Ở phía bên nhận, bộ điều khiển nhận tồn bộ khung và trích xuất dữ liệu lớp mạng.
Nếu lớp liên kết thực hiện phát hiện lỗi, thì bộ điều khiển gửi sẽ đặt các bit phát hiện lỗi

trong tiêu đề khung và chính bộ điều khiển nhận sẽ thực hiện phát hiện lỗi.
- Hình 1.2 cho thấy rằng trong khi hầu hết lớp liên kết được triển khai trong phần cứng,
một phần của lớp liên kết được triển khai trong phần mềm chạy trên CPU của máy chủ. Các
thành phần phần mềm của lớp liên kết thực hiện tính chất chức năng của lớp liên kết cấp
cao hơn, chẳng hạn như tập hợp thơng tin địa chỉ của lớp liên kết và kích hoạt phần cứng
bộ điều khiển. Ở phía bên nhận, phần mềm lớp liên kết phản hồi các ngắt của bộ điều khiển
(ví dụ: do nhận một hoặc nhiều khung), xử lý các điều kiện lỗi và chuyển một sơ đồ lên lớp
mạng. Do đó, lớp liên kết là sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm.

Hình 1.2: Bộ điều hợp mạng.

1.2. Giới thiệu về mạng cục bộ (LAN)
Mạng cục bộ, thường được gọi là LAN (Local Area Network), là mạng riêng trong một
tịa nhà hoặc khn viên có phạm vi lên đến vài km. Chúng được sử dụng rộng rãi để kết
nối máy tính cá nhân và máy trạm trong văn phịng cơng ty hay tổ chức để chia sẻ tài nguyên
(ví dụ như máy in) và trao đổi thông tin. LAN được phân biệt với các loại mạng khác bởi

Nhóm 15

4 | Page


Tiểu luận

Chương I: Tổng quan về lớp liên kết dữ liệu

ba đặc điểm: (1) kích thước, (2) cơng nghệ truyền dẫn, và (3) cấu trúc liên kết. Mạng LAN
bị hạn chế về kích thước, do vậy thời gian truyền dẫn được đảm bảo trong giới hạn. Điều
này tạo ra những thuận lợi nhất định trong thiết kế và quản lí mạng. Mạng LAN có thể sử
dụng cơng nghệ truyền dẫn gồm một đường cáp mà tất cả các máy được nối tới. Mạng LAN

truyền thống chạy ở tốc độ từ 10 Mbps đến 100Mbps, có độ trễ thấp (micro giây hoặc nano
giây), và rất ít lỗi. Gần đây mạng LAN có thể hoạt động với tốc độ lên đến 10 Gbps (ở đây
qui ước 1 Mbps là 1,000,000 bit/giây và 1 Gbps là 1,000,000,000 bit/giây).
Có rất nhiều cấu trúc liên kết có thể được sử dụng cho mạng LAN. Hai cấu trúc trong
số đó là bus và ring. Trong mạng dạng bus, tại một thời điểm cho phép nhiều nhất một máy
tính truyền dữ liệu. Tất cả các máy khác không được gửi. Một cơ chế điều khiển là cần thiết
để giải quyết xung đột khi hai máy hoặc nhiều hơn muốn truyền dữ liệu đồng thời. Cơ chế
điều khiển có thể tập trung hoặc phân tán. Ví dụ, chuẩn IEEE 802.3, thường được gọi là
Ethernet, là một chuẩn mạng dựa trên bus với điều khiển không tập trung, thường hoạt động
ở tốc độ từ 10 Mbps đến 10 Gbps. Máy tính trên một mạng Ethernet có thể truyền dữ liệu
bất cứ khi nào muốn. Nếu có hai hay nhiều gói va chạm, mỗi máy tính chỉ chờ đợi một thời
gian ngẫu nhiên và thử lại sau đó.
Dạng cấu trúc mạng thứ hai là vòng (ring). Trong mạng này, mỗi bit truyền xung quanh
vịng mà khơng phải chờ phần cịn lại của gói tin mà nó thuộc về. Thơng thường, mỗi bit
chạy hết một vịng trong khoảng thời gian có vài bit được đưa vào vịng, cho đến khi tồn
bộ gói tin được truyền đi. Giống như với các hệ thống truyền khác, một số quy tắc cần được
thiết lập để để điều khiển sự truy nhập đồng thời vào vịng. Có nhiều phương pháp khác
nhau có thể được sử dụng , chẳng hạn như để các máy thay phiên nhau truyền dữ liệu. IEEE
802.5 (IBM Token Ring) là chuẩn LAN dựa trên cấu trúc vòng hoạt động ở tốc độ 4 và 16
Mbps. FDDI cũng là một ví dụ của mạng hoạt động theo cấu trúc vòng.
Mạng quảng bá có thể được chia thành tĩnh và động, tùy thuộc vào việc kênh được
phân bổ như thế nào. Cơ chế phân bổ kênh tĩnh điển hình phân chia thời gian thành các
khoảng thời gian rời rạc và sử dụng thuật tốn quay vịng (round-robin), cho phép mỗi máy
truyền khi đến lượt khe thời gian của mình. Cơ chế phân bổ kênh tĩnh khơng hiệu quả ở
góc độ sử dụng băng thơng khi một máy khơng có gì để truyền trong khe thời gian được
phân bổ. Vì vậy hầu hết các hệ thống đều cố gắng để phân bổ kênh động (theo nhu cầu).
Phương pháp phân bổ kênh động có thể là tập trung hoặc phân tán. Trong phương pháp
phân bổ kênh tập trung, có một thực thể duy nhất, ví dụ đơn vị điều khiển bus, xác định
người truyền tiếp theo. Nó có thể làm điều này bằng cách chấp nhận các yêu cầu và đưa ra
quyết định theo một số thuật toán nội bộ. Trong phương pháp phân bổ kênh phân tán, khơng

có thực thể trung tâm, mỗi máy phải tự quyết định khi nào thực hiện truyền tải. Có thể nghĩ

Nhóm 15

5 | Page


Tiểu luận

Chương I: Tổng quan về lớp liên kết dữ liệu

rằng điều này sẽ dẫn đến sự hỗn loạn, nhưng không phải như vậy. Chúng ta sẽ nghiên cứu
các thuật toán được thiết kế để tránh sự hỗn loạn này sau.

Nhóm 15

6 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

CHƯƠNG II: NHIỆM VỤ VÀ CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG CỤC BỘ
VÀ LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU
2.1. Phát hiện và sửa lỗi
- Hình 2.3 dưới minh họa một cách trực quan về các khả năng mà các kỹ thuật phát
hiện lỗi và sửa chữa cung cấp và để xem cách một số kỹ thuật đơn giản hoạt động và được
sử dụng trong thực tế trong lớp liên kết.
- Tại nút gửi, dữ liệu, D, được bảo vệ khỏi các lỗi bit được tăng cường với các bit phát

hiện lỗi và-điều chỉnh (EDC). Thông thường, dữ liệu được bảo vệ khơng chỉ bao gồm gói
dữ liệu được truyền từ lớp mạng để truyền qua liên kết mà cịn bao gồm thơng tin địa chỉ
cấp liên kết, số thứ tự và các trường khác trong tiêu đề khung liên kết.
- Cả D và EDC đều được gửi đến nút nhận trong khung cấp liên kết. Tại nút thu nhận,
một chuỗi các bit, D ′ và EDC ′ được nhận. Lưu ý rằng D ′ và EDC ′ có thể khác với D và
EDC ban đầu do kết quả của sự đảo lộn bit trong quá trình truyền.

Hình 2.3: Sơ đồ phát hiện lỗi và sửa lỗi
- Thách thức của người nhận là xác định xem D ′ có giống với D ban đầu hay khơng,
vì nó chỉ nhận được D ′ và EDC ′. Vấn đề đặt ra là liệu lỗi có được phát hiện chứ khơng
phải lỗi đã xảy ra hay chưa là quan trọng. Các kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi không phải
lúc nào cũng phát hiện ra lỗi bit đã xảy ra. Thậm chí với việc sử dụng các bit phát hiện lỗi

Nhóm 15

7 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

vẫn có thể có các lỗi bit khơng bị phát hiện; nghĩa là, người nhận có thể khơng biết rằng
thơng tin nhận được có chứa lỗi bit. Do đó, người nhận có thể phân phối một sơ đồ dữ liệu
bị hỏng đến lớp mạng mà không biết rằng nội dung của một trường trong tiêu đề của khung
đã bị hỏng. Cho nên, người ta muốn chọn một sơ đồ phát hiện lỗi giữ cho xác suất của
những lần xuất hiện như vậy ở mức nhỏ. Nói chung sửa chữa và phát hiện lỗi phức tạp hơn
các kỹ thuật khác – cần nhiều tính tốn hơn để tính tốn và chuyển đổi một số lượng lớn
hơn các bit phát hiện và sửa chữa.
2.1.1. Kiểm tra chẵn lẻ

- Có lẽ phương pháp phát hiện lỗi đơn giản nhất là sử dụng một bit chẵn lẻ.
- Giả sử thông rằng thơng tin cần gửi, D trong Hình 2.4, có d bit. Trong lược đồ chẵn
lẻ, người gửi chỉ cần thêm một bit bổ sung và chọn giá trị của nó sao cho tổng số bit 1 trong
các bit d + 1 (thông tin ban đầu cộng với bit chẵn lẻ) là chẵn. Đối với lược đồ chẵn lẻ, giá
trị bit chẵn lẻ được chọn sao cho có một số lẻ là 1. Hình 2.4 minh họa một lược đồ chẵn lẻ,
với một bit chẵn lẻ được lưu trữ trong một trường riêng biệt.

Hình 2.4: Chẵn lẻ đơn bit
- Hoạt động của máy thu cũng đơn giản với một bit chẵn lẻ duy nhất. Máy thu chỉ cần
đếm số bit 1 trong d+1 bit nhận được. Nếu tìm thấy một số lẻ các bit có giá trị 1 với lược
đồ chẵn lẻ, bộ thu biết rằng ít nhất một lỗi bit đã xảy ra. Cụ thể, nó biết rằng một số lỗi bit
lẻ đã xảy ra nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu một số lỗi bit chẵn xảy ra? điều này sẽ dẫn đến
một lỗi không được phát hiện. Trong các điều kiện lỗi liên tục, xác suất lỗi khơng bị phát
hiện trong khung được bảo vệ bởi tính chẵn lẻ bit đơn có thể đạt tới 50%. Cho nên chúng
ta cần sơ đồ phát hiện lỗi bít chính xác hơn.
- Hình 2.5 cho thấy tổng quát hai chiều của lược đồ chẵn lẻ một bit. Ở đây, d bit trong
D được chia thành i hàng và j cột. Giá trị chẵn lẻ được tính cho mỗi hàng và cho mỗi cột.
Kết quả i+j+1 bit chẵn lẻ bao gồm các bit phát hiện lỗi của khung lớp liên kết. Giả sử bây
giờ có một lỗi bit đơn xảy ra trong d bit thông tin ban đầu. Với lược đồ chẵn lẻ hai chiều
này, tính chẵn lẻ của cả cột và hàng có chứa bit đảo sẽ bị lỗi. Do đó, người nhận khơng chỉ
có thể phát hiện ra thực tế là đã xảy ra lỗi một bit, mà có thể sử dụng chỉ số cột và hàng của
cột và hàng có lỗi chẵn lẻ để thực sự xác định bit bị hỏng và sửa lỗi đó.

Nhóm 15

8 | Page


Tiểu luận


Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

Hình 2.5: Chẵn lẻ hai chiều
- Hình 2.5 cho thấy một ví dụ trong đó bit có giá trị 1 ở vị trí (2,2) bị hỏng và chuyển
sang 0 - một lỗi có thể phát hiện được và có thể sửa được ở người nhận.
- Khả năng phát hiện và sửa lỗi của người nhận được gọi là chuyển tiếp sửa lỗi (FEC).
Những kỹ thuật này thường được sử dụng trong lưu trữ âm thanh và thiết bị phát lại chẳng
hạn như đĩa CD âm thanh. Trong cài đặt mạng, các kỹ thuật FEC có thể được sử dụng riêng
hoặc kết hợp với các kỹ thuật ARQ lớp liên kết.
2.1.2. Phương pháp tổng hợp
- Trong kỹ thuật tổng kiểm tra, d bit dữ liệu trong Hình 2.4 được coi là một chuỗi các
số nguyên k bit. Một phương pháp tổng kiểm tra đơn giản là chỉ cần tính tổng các số nguyên
k-bit này và sử dụng tổng kết quả làm các bit phát hiện lỗi. Trong giao thức TCP và UDP,
tổng kiểm tra Internet được tính trên tất cả các trường (bao gồm trường tiêu đề và trường
dữ liệu). Trong IP, tổng kiểm tra được tính trên tiêu đề IP (vì phân đoạn UDP hoặc TCP có
tổng kiểm tra riêng của nó).
- Phương pháp tổng hợp kiểm tra u cầu chi phí gói tương đối ít. Ví dụ, tổng kiểm tra
trong TCP và UDP chỉ sử dụng 16 bit. Tuy nhiên, chúng cung cấp khả năng bảo vệ tương
đối yếu đối với các lỗi so với kiểm tra dự phịng theo chu kỳ (CRC).

Nhóm 15

9 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

2.1.3. Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC)

- Một kỹ thuật phát hiện lỗi được sử dụng rộng rãi trong các mạng máy tính ngày nay
dựa trên mã kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC). Mã CRC cịn được gọi là mã đa thức,
vì có thể xem chuỗi bit được gửi dưới dạng đa thức có hệ số là các giá trị 0 và 1 trong chuỗi
bit, với các phép toán trên chuỗi bit được hiểu là số học đa thức.
- Mã CRC hoạt động như sau:
+ Xét đoạn dữ liệu d-bit D mà nút gửi muốn gửi đến nút nhận. Người gửi và người
nhận trước tiên phải đồng ý về một mẫu bit r + 1, được gọi là bộ tạo, ký hiệu là G (yêu cầu
bit đầu tiên bên trái của G phải là 1) cụ thể được biểu diễn ở Hình 2.6.
+ Đối với một phần dữ liệu nhất định, D, người gửi sẽ chọn r bit bổ sung, R và nối
chúng vào D sao cho mẫu d + r bit kết quả (là số nhị phân) chính xác là chia hết cho G sử
dụng số học modulo-2
+ Quá trình kiểm tra lỗi với CRC rất đơn giản: Máy thu chia d + r bit nhận được cho
G. Nếu phần còn lại là khác 0, máy thu biết rằng đã xảy ra lỗi; nếu khơng thì dữ liệu được
chấp nhận là đúng.

Hình 2.6: CRC

2.2. Liên kết đa truy nhập và các giao thức
Trong phần này, chúng ta cùng tìm hiểu hai loại liên kết mạng: liên kết điểm-điểm và
liên kết quảng bá.
Một liên kết điểm-điểm bao gồm một người gửi duy nhất ở một đầu của liên kết và
một người nhận duy nhất ở đầu kia của liên kết. Nhiều giao thức lớp liên kết đã được thiết
kế cho các liên kết điểm-điểm: giao thức PPP (point-to-point) và HDLC (high-level data
link control) là hai giao thức như vậy.
Loại liên kết thứ hai, liên kết quảng bá: có thể có nhiều nút gửi và nhận, tất cả đều được
kết nối với cùng một kênh quảng bá đơn lẻ, được chia sẻ. Thuật ngữ quảng bá được sử dụng
ở đây bởi vì khi một nút bất kỳ truyền một khung, kênh sẽ phát khung đó và mỗi nút khác

Nhóm 15


10 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

sẽ nhận được một bản sao. Ethernet và mạng LAN khơng dây là những ví dụ về cơng nghệ
lớp liên kết quảng bá.
Mạng máy tính cũng có các giao thức - gọi là giao thức đa truy nhập - qua đó các nút
điều chỉnh việc truyền của chúng vào kênh quảng bá được chia sẻ. Như thể hiện trong Hình
2.8, cần có nhiều giao thức truy cập trong các cài đặt mạng, bao gồm cả mạng truy cập có
dây và khơng dây, và mạng vệ tinh. Mặc dù về mặt kỹ thuật, mỗi nút truy cập kênh quảng
bá thơng qua bộ điều hợp của nó, trong phần này, chúng ta sẽ đề cập đến nút như thiết bị
gửi và nhận.

Hình 2.8: Các kênh đa truy cập
Trong thực tế, hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn nút có thể giao tiếp trực tiếp qua
một kênh quảng bá. Bởi vì tất cả các nút đều có khả năng truyền khung, nhiều hơn hai nút
có thể truyền khung cùng một lúc. Khi điều này xảy ra, tất cả các nút nhận được nhiều
khung hình cùng một lúc; nghĩa là, các khung được truyền xung đột ở tất cả các máy thu.
Thơng thường, khi có xung đột, khơng nút nào trong số các nút nhận có thể hiểu được bất
kỳ khung nào đã được truyền đi; tín hiệu của các khung xung đột trở nên quấn chặt vào
nhau. Do đó, tất cả các khung hình liên quan đến vụ xung đột đều bị mất và kênh quảng bá
bị lãng phí trong khoảng thời gian xung đột. Rõ ràng, nếu nhiều nút muốn truyền khung
hình thường xuyên, nhiều lần truyền sẽ dẫn đến xung đột và phần lớn băng thông của kênh
quảng bá sẽ bị lãng phí.
Trong những năm qua, hàng chục giao thức đa truy cập đã được triển khai trong nhiều
công nghệ lớp liên kết khác nhau. Tuy nhiên, chúng ta có thể phân loại bất kỳ giao thức đa
truy cập nào thuộc một trong ba loại: giao thức phân vùng kênh, giao thức truy cập ngẫu

nhiên và giao thức thay phiên.

Nhóm 15

11 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

Tổng quan: Một giao thức đa truy cập cho một kênh quảng bá tốc độ R bit / giây phải
có các đặc điểm sau đây:
1. Khi chỉ một nút có dữ liệu để gửi, nút đó có thơng lượng R bps.
2. Khi M nút có dữ liệu để gửi, mỗi nút này có thơng lượng R / Mbps. Điều này không
nhất thiết rằng mỗi nút trong số M ln có tốc độ tức thời là R / M, mà là mỗi nút phải có
tốc độ truyền trung bình là R / M trong một khoảng thời gian xác định thích hợp nào đó.
3. Giao thức được phân cấp; nghĩa là khơng có nút chính đại diện cho một điểm lỗi duy
nhất của mạng.
4. Giao thức đơn giản, do đó nó khơng tốn kém để thực hiện.

2.2.1. Giao thức phân vùng kênh
Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) và ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)
là hai kỹ thuật có thể được sử dụng để phân vùng băng thông của kênh quảng bá giữa tất cả
các nút chia sẻ kênh đó. Ngồi ra cịn có giao thức phân vùng kênh thứ ba là đa truy cập
phân chia theo mã CDMA (code division multiple access).
TDM:
Ví dụ, giả sử kênh hỗ trợ N nút và tốc độ truyền của kênh là R bps. TDM chia thời
gian thành các khung thời gian và tiếp tục chia mỗi khung thời gian thành N khe thời gian.
Mỗi khe thời gian sau đó được gán cho một trong N nút. Bất cứ khi nào một nút có một gói

để gửi, nó sẽ truyền các bit của gói đó trong khoảng thời gian được chỉ định của nó trong
khung TDM quay vịng.

Nhóm 15

12 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

Hình 2.9: Ví dụ về TDM và FDM bốn nút
Thơng thường, kích thước khe cắm được chọn để một gói tin có thể được truyền trong
thời gian khe cắm. Hình 2.9 cho thấy một ví dụ TDM bốn nút đơn giản.
TDM phù hợp vì nó loại bỏ xung đột và hoàn toàn bằng nhau: Mỗi nút có tốc độ truyền
riêng biệt là R / N bps trong mỗi thời gian khung hình.
Tuy nhiên, nó có hai nhược điểm lớn:
1. Đầu tiên, một nút bị giới hạn ở tốc độ trung bình là R / N bps ngay cả khi nó là nút
duy nhất có gói tin để gửi.
2. Hạn chế thứ hai là một nút luôn phải đợi đến lượt của nó trong chuỗi truyền lại, ngay
cả khi nó là nút duy nhất có khung để gửi.
FDM:
Trong khi TDM chia sẻ kênh quảng bá theo thời gian, FDM chia kênh R bps thành các
tần số khác nhau (mỗi tần số có băng thơng R / N) và gán mỗi tần số cho một trong N nút.
Do đó, FDM tạo ra N kênh R / N bps nhỏ hơn từ kênh R bps đơn, lớn hơn. FDM chia sẻ cả
ưu điểm và nhược điểm của TDM.
*Ưu điểm: Tránh xung đột và phân chia băng thông bằng nhau giữa N nút.
*Nhược điểm: FDM cũng có chung một nhược điểm chính với TDM - một nút bị giới
hạn ở băng thơng R / N, ngay cả khi nó là nút duy nhất có gói tin để gửi.

CDMA:

Nhóm 15

13 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

Trong khi TDM và FDM ấn định các khe thời gian và tần số tương ứng cho các nút,
CDMA chỉ định một mã khác nhau cho mỗi nút. Sau đó, mỗi nút sử dụng mã duy nhất của
nó để mã hóa các bit dữ liệu mà nó gửi. Nếu các mã được chọn cẩn thận, các mạng CDMA
có đặc tính là các nút khác nhau có thể truyền đồng thời nhưng các bộ thu tương ứng của
chúng có thể nhận chính xác các bit dữ liệu được mã hóa của người gửi (giả sử người nhận
biết mã của người gửi) bất chấp việc các nút khác làm nhiễu đường truyền.
CDMA đã được sử dụng trong các hệ thống quân sự một thời gian (do đặc tính chống
nhiễu) và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi trong dân sự, đặc biệt là trong điện thoại di
động.
2.2.2. Giao thức truy cập ngẫu nhiên
Trong giao thức truy cập ngẫu nhiên, một nút truyền luôn truyền ở tốc độ đầy đủ của
kênh, cụ thể là R bps. Khi có xung đột, mỗi nút liên quan đến xung đột liên tục truyền lại
khung của nó (tức là gói) cho đến khi khung của nó vượt qua mà khơng có xung đột. Nhưng
khi một nút gặp va chạm, nó khơng nhất thiết phải truyền lại khung ngay lập tức. Thay vào
đó, nó đợi một khoảng thời gian trễ ngẫu nhiên trước khi truyền lại khung hình. Mỗi nút
tham gia vào một vụ va chạm chọn các độ trễ ngẫu nhiên độc lập. Bởi vì độ trễ ngẫu nhiên
được chọn độc lập, có thể một trong các nút sẽ chọn độ trễ đủ nhỏ hơn độ trễ của các nút
xung đột khác và do đó sẽ có thể đưa khung của nó vào kênh mà khơng có va chạm.
Slotted ALOHA:

*Trong Slotted ALOHA (ALOHA có rãnh), chúng ta giả định như sau:
• Tất cả các khung bao gồm chính xác L bit.
• Thời gian được chia thành các khe có kích thước L / R giây (nghĩa là một khe tương
đương với thời gian truyền một khung hình).
• Các nút chỉ bắt đầu truyền các khung ở đầu các khe.
• Các nút được đồng bộ hóa để mỗi nút biết khi nào các khe bắt đầu.
• Nếu hai hoặc nhiều khung xung đột trong một khe, thì tất cả các nút sẽ phát hiện sự
kiện xung đột trước khi khe kết thúc.
*Gọi p là xác suất, 0 < p < 1. Hoạt động của Slotted ALOHA trong mỗi nút rất đơn
giản:
• Khi nút có một khung mới để gửi, nó sẽ đợi cho đến đầu của rãnh tiếp theo và truyền
toàn bộ khung trong rãnh.

Nhóm 15

14 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

• Nếu khơng có xung đột, nút đã truyền thành cơng khung của nó và do đó khơng cần
xem xét việc truyền lại khung. (Nút có thể chuẩn bị một khung mới để truyền, nếu nó có
một khung.)
• Nếu có xung đột , nút phát hiện xung đột trước khi kết thúc khe. Nút truyền lại khung
của nó trong mỗi khe tiếp theo với xác suất p cho đến khi khung được truyền mà khơng có
xung đột.
Slotted ALOHA sẽ có nhiều lợi thế. Khơng giống như phân vùng kênh, Slotted
ALOHA cho phép một nút truyền liên tục ở tốc độ đầy đủ, khi nút đó là nút hoạt động duy

nhất. (Một nút được cho là đang hoạt động nếu nó có khung để gửi.). Slotted ALOHA cũng
được phân cấp cao, bởi vì mỗi nút phát hiện xung đột và quyết định độc lập khi nào sẽ
truyền lại. (Tuy nhiên, Slotted ALOHA yêu cầu các khe cắm phải được đồng bộ hóa trong
các nút). Slotted ALOHA cũng là một cực kỳ giao thức đơn giản. Slotted ALOHA hoạt
động tốt khi chỉ có một nút hoạt động, nhưng nó hiệu quả như thế nào khi có nhiều nút hoạt
động?

Hình 2.10: Sự va chạm của các nút
Đầu tiên, như thể hiện trong Hình 2.10, khi có nhiều nút đang hoạt động, một phần
nhất định của các khe sẽ có xung đột và do đó sẽ bị “lãng phí”. Mối quan tâm thứ hai là
một phần khác của các vị trí sẽ trống vì tất cả các nút đang hoạt động không truyền do kết
quả của việc truyền theo xác suất. Một vị trí trong đó chính xác một nút truyền được cho
là một vị trí thành cơng. Hiệu quả của giao thức đa truy cập có rãnh được định nghĩa là

Nhóm 15

15 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

phần dài hạn của các vùng thành cơng trong trường hợp có một số lượng lớn các nút đang
hoạt động, mỗi nút ln có một số lượng lớn các khung để gửi.
Giả sử có N nút. Khi đó xác suất để một khe đã cho là một khe thành công là xác suất
để một trong các nút truyền và N - 1 nút cịn lại khơng truyền. Xác suất mà một nút đã cho
truyền là p; xác suất để các nút cịn lại khơng truyền là (1 − 𝑝)𝑁−1 . Do đó, xác suất một
nút đã cho thành cơng là p (1 − 𝑝)𝑁−1. Bởi vì có N nút, xác suất để bất kỳ một trong N nút
thành cơng là Np(1 − 𝑝)𝑁−1 .

Do đó, khi có N nút hoạt động, hiệu suất của ALOHA có rãnh là N.p (1 − 𝑝)𝑁−1. Và
để đạt được hiệu quả tối đa cho một số lượng lớn các nút đang hoạt động, chúng ta lấy giới
hạn Np*(1 − 𝑝 ∗)𝑁−1 khi N tiến tới vô cùng (p * cực đại).
Sau khi thực hiện các phép tính này, chúng ta sẽ thấy rằng hiệu suất tối đa của giao
thức được cho bởi 1 / e = 0,37.
Có nghĩa là, khi một số lượng lớn các nút có nhiều khung để truyền, thì chỉ có 37 phần
trăm các vị trí thực hiện cơng việc hữu ích.
Như vậy, tốc độ truyền dẫn hiệu quả của kênh không phải là R bps mà chỉ là 0,37 R
bps!
ALOHA:
Trong ALOHA thuần túy, khi một khung đến lần đầu tiên (tức là một sơ đồ lớp mạng
được truyền xuống từ lớp mạng tại nút gửi), nút ngay lập tức truyền tồn bộ khung đó vào
kênh quảng bá. Nếu một khung được truyền gặp va chạm với một hoặc nhiều quá trình
truyền khác, nút sẽ ngay lập tức (sau khi truyền hoàn toàn khung bị va chạm của nó) truyền
lại khung với xác suất p. Nếu khơng, nút sẽ đợi thời gian truyền khung. Sau khoảng thời
gian chờ này, nó sẽ truyền khung với xác suất p, hoặc đợi (không hoạt động) cho một khung
thời gian khác với xác suất 1 - p.

Nhóm 15

16 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

Hình 2.11: Nhiễu truyền trong ALOHA tinh khiết
Tại bất kỳ thời điểm nào, xác suất một nút đang truyền một khung là p. Giả sử khung
này bắt đầu truyền tại thời điểm t0. Như trong Hình 2.11, để khung này được truyền thành

cơng, khơng có nút nào khác có thể bắt đầu q trình truyền của chúng trong khoảng thời
gian [𝑡0 − 1 , 𝑡0 ]. Quá trình truyền như vậy sẽ trùng lặp với thời điểm bắt đầu truyền
khung của nút i. Khả năng xác suất mà tất cả các nút khác không bắt đầu truyền trong
khoảng thời gian này là (1 − 𝑝)𝑁−1 .
Tương tự, khơng có nút nào khác có thể bắt đầu truyền trong khi nút i đang truyền, vì
quá trình truyền như vậy sẽ chồng chéo với phần sau của quá trình truyền của nút i. Xác
suất mà tất cả các nút khác không bắt đầu truyền trong khoảng thời gian này cũng là
(1 − 𝑝)𝑁−1 . Do đó, xác suất mà một nút đã cho có một lần truyền thành công là
𝑝 (1 − 𝑝)2(𝑁−1) .
Bằng cách lấy các giới hạn như trong trường hợp Slotted ALOHA, chúng ta thấy rằng
hiệu suất tối đa của giao thức ALOHA thuần túy chỉ bằng 1 / (2e) —chính xác một nửa so
với Slotted ALOHA.
CSMA:
Trong thế giới mạng:
⮚ Cảm biến sóng mang - một nút lắng nghe kênh trước khi truyền. Nếu một
khung từ một nút khác hiện đang được truyền vào kênh, một nút sau đó sẽ đợi cho
đến khi nó phát hiện khơng có đường truyền nào trong một khoảng thời gian ngắn
và sau đó bắt đầu truyền.
⮚ Phát hiện xung đột — một nút truyền sẽ lắng nghe kênh trong khi nó đang
truyền. Nếu nó phát hiện thấy một nút khác đang truyền một khung giao thoa, nó sẽ
ngừng truyền và đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi lặp lại chu kỳ cảm
nhận và truyền khi không hoạt động.
🡪 Hai quy tắc này được thể hiện trong họ giao thức CSMA (carrier sense multiple
access) và CSMA/CD (CSMA with collision detection).

Nhóm 15

17 | Page



Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

Hình 2.12: Biểu đồ khơng gian-thời gian của hai nút CSMA xung đột
Hình 2.12 cho thấy một biểu đồ không-thời gian của bốn nút (A, B, C, D) được gắn
vào một bus quảng bá tuyến tính. Trục hồnh thể hiện vị trí của mỗi nút trong không gian;
trục tung thể hiện thời gian.
Tại thời điểm t0, nút B cảm thấy kênh khơng hoạt động, vì khơng có nút nào khác hiện
đang truyền. Do đó, nút B bắt đầu truyền, với các bit của nó truyền theo cả hai hướng dọc
theo phương tiện phát sóng. Sự lan truyền đi xuống của các bit B trong Hình 2.12 với thời
gian tăng dần cho thấy rằng cần một khoảng thời gian khác không để các bit B thực sự lan
truyền (mặc dù ở gần tốc độ ánh sáng) dọc theo phương tiện phát sóng. Tại thời điểm t1 (t1
> t0), nút D có khung gửi. Mặc dù nút B hiện đang truyền tin tại thời điểm t1, các bit được
B truyền vẫn chưa đến được D, và do đó D cảm nhận được kênh không hoạt động tại t1.
Theo giao thức CSMA, D do đó bắt đầu truyền khung của nó. Một thời gian ngắn sau,
đường truyền của B bắt đầu cản trở đường truyền của D tại D. Từ Hình 2.12, ta thấy rằng
độ trễ lan truyền kênh đầu cuối của một kênh quảng bá là thời gian để tín hiệu truyền từ
một trong các các nút khác — sẽ đóng một vai trị quan trọng trong việc xác định hiệu suất

Nhóm 15

18 | Page


Tiểu luận

Chương II: Nhiệm vụ và các giao thức trong LAN và Data Link Layer

của nó. Độ trễ lan truyền này càng dài thì khả năng nút cảm nhận sóng mang vẫn chưa thể

cảm nhận được quá trình truyền đã bắt đầu ở một nút khác trong mạng càng lớn.
CSMA / CD:
Trong hình 2.12, các nút khơng thực hiện phát hiện xung đột; cả B và D tiếp tục truyền
toàn bộ khung của chúng mặc dù đã xảy ra xung đột. Khi một nút thực hiện phát hiện xung
đột, nó sẽ ngừng truyền ngay khi phát hiện ra xung đột.

Hình 2.13: CSMA với phát hiện xung đột
Hình 2.13 cho thấy cách thức hoạt động tương tự như trong Hình 2.12, ngoại trừ việc
hai nút mỗi nút ngừng truyền một thời gian ngắn sau khi phát hiện xung đột. Rõ ràng, việc
thêm tính năng phát hiện xung đột vào giao thức đa truy cập sẽ giúp giao thức hoạt động
tốt hơn bằng cách khơng truyền tồn bộ khung bị hỏng (do can thiệp với khung từ nút khác).
Hoạt động CSMA/CD:
1. Bộ điều hợp lấy một sơ đồ từ lớp mạng, chuẩn bị khung lớp liên kết và đặt bộ đệm
bộ điều hợp khung.
2. Nếu bộ điều hợp nhận thấy rằng kênh khơng hoạt động (nghĩa là khơng có năng
lượng tín hiệu đi vào bộ điều hợp từ kênh), nó bắt đầu truyền khung. Mặt khác, nếu bộ điều
hợp nhận thấy rằng kênh đang bận, nó sẽ đợi cho đến khi khơng cảm nhận được năng lượng
tín hiệu và sau đó bắt đầu truyền khung hình.

Nhóm 15

19 | Page