1

Đáp án một số câu hỏi về MÔN MẠNG TRUYỀN THÔNG (Created by Dungdtk4)

Câu 1: Ví dụ mô tả hoạt động giao thức CSMA/CD. So sánh với các

giao thức CSMA khác. Trả lời: - Mô tả hoạt động của giao thức CSMA/CD: Đặc tả Ethernet ban đầu có đề cập đến vấn đề xung đột có thể xảy ra trên

LAN. Khi hạ tầng mạng là dùng chung, bất kỳ một tín hiệu điện này cũng được truyền dẫn trên đường dây cũng có thể xung đột với một tín hiệu của một thiết bị khác. Khi hai hoặc nhiều Ethernet frame chồng lấp lên đường truyền ở một thời điểm nào đó, xung đột xảy ra. Xung đột sẽ dẫn đến các lỗi bit và mất frame (bit error). Đặc tả của Ethernet định nghĩa thuật toán CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) để giải quyết xung đột. CSMA/CD sẽ giúp giảm thiểu số xung đột nhưng khi nó xảy ra, CSMA/CD sẽ chỉ ra việc các máy gửi dữ liệu sẽ nhận ra xung đột và truyền lại frame như thế nào. Các bước được liệt kê như dưới đây:

1. Một thiết bị có frame cần truyền sẽ lắng nghe đường truyền cho đến khi nào đường truyền Ethernet không còn bị chiếm.

2. Khi đường truyền Ethernet không còn bị chiếm, máy gửi bắt đầu gửi frame.

3. Máy gửi cũng bắt đầu lắng nghe để đảm bảo rằng không có xung đột xảy ra.

4. Nếu có xung đột, tất cả các máy trạm đã từng gửi ra frame sẽ gửi ra một tín hiệu nghẽn để đảm bảo tất cả các máy trạm đều nhận ra xung đột.

5. Sau khi tín hiệu nghẽn là hoàn tất, mỗi máy gửi của của những frame bị xung đột sẽ khởi động một bộ định thời timer và chờ hết khoảng thời gian này sẽ cố gắng truyền lại. Những máy không tạo ra xung đột sẽ không phải chờ.

6. Sau khi các thời gian định thời là hết, máy gửi có thể bắt đầu một lần nữa với bước 1.

- So sánh với các giao thức CSMA khác: Có 6 loại giao thức CSMA đó là: + CSMA liên tục 1 + CSMA không liên tục + CSMA liên tục p + CSMA/CD + CSMA/CA + CSMA/TDMA tích hợp Sử dụng giao thức CSMA/CD, trạm hoàn toàn có quyền truyền dữ liệu

trên mạng với số lượng nhiều hay ít và một cách ngẫu nhiên hoặc bất kỳ khi nào có nhu cầu truyền dữ liệu ở mỗi trạm. Mỗi trạm sẽ kiểm tra tuyến và chỉ khi nào tuyến không bận mới bắt đầu truyền các gói dữ liệu.

2

Ưu điểm của CSMA/CD là đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền thông tin cao khi lưu lượng thông tin của mạng thấp và có tính đột biến. Việc thêm vào hay dịch chuyển các trạm trên tuyến không ảnh hưởng đến các thủ tục của giao thức. Điểm bất lợi của CSMA/CD là hiệu suất của tuyến giảm xuống nhanh chóng khi phải tải quá nhiều thông tin.

Câu 2: Trình bày về định dạng khung dữ liệu chuẩn của IEEE 802.3.

Mô tả chi tiết ý nghĩa của từng trường trong định dạng khung tin này. Trả lời:

Cấu trúc khung dữ liệu Ethernet Preamble: Mẫu chứa các bit 0 và 1 xen kẽ nhau được dùng để đồng bộ

trong hoạt động truyền bất đồng bộ từ 10Mbps trở xuống. SFD (start frame delimiter): Trường này dài một octet đánh dấu kết thúc

phần thông tin định thời và chứa tuần tự bit 10101011. Các trường Destination và Source: mang địa chỉ vật lý của các trạm nhận

và gửi khung, xác định khung được gửi từ đâu và sẽ được gửi tới đâu. LEN: Giá trị của trường nói lên độ lớn của phần dữ liệu mà khung mang

theo. Trường Lengthe sử dụng như là field chỉ chiều dài ở những nơi đã có lớp LLC cung cấp sự nhận dữ liệu sau khi xử lý khung Ethernet hoàn tất. Chiều dài chỉ số dữ liệu kể từ sau field này trở đi.

Data và Pad: Có chiều dài tuỳ ý, nhưng kích thước khung không vượt quá giá trị tối đa cho phép. Đơn vị truyền tối đa của Ethernet là 1500 byte. Một Pad được chèn vào ngay sau số liệu người dùng khi không đủ số liệu cho khung đạt được kích thước tối thiểu theo quy định. (Ethernet yêu cầu một khung không được nhỏ hơn 64byte và lớn hơn 1518byte).

FCS mang 4 byte CRC (cyclic redundancy checksum): phía gửi sẽ tính toán trường này trước khi truyền khung. Phía nhận tính toán lại CRC này theo cách tương tự. Nếu hai kết quả trùng nhau, khung được xem là nhận đúng, ngược lại khung coi như là lỗi và bị loại bỏ.

Câu 3: Các thông số của các mạng Fast Ethernet và các thiết bị mạng

dùng trong mạng này. Trả lời: Hệ thống Ethernet 100Mb/s – Ethernet cao tốc (Fast Ethernet) 100 Base T: Chuẩn Ethernet hoạt động với tốc độ 100Mbps trên cả cáp

xoắn cặp lẫn cáp sợi quang.

3

100 BaseX: Chữ X nói lên đặc tính mã hóa đường truyền của hệ thống này (sử dụng phương pháp mã hoá 4B/5B của chuẩn FDDI). Bao gồm 2 chuẩn: 100 BaseFX và 100 BaseTX

- 100 BaseFX: Tốc độ 100Mb/s, sử dụng cáp sợi quang đa mode. - 100 BaseTX. Tốc độ 100Mb/s, sử dụng cáp xoắn cặp.

100 BaseT2 và 100 BaseT4. Các chuẩn này sử dụng 2 cặp và 4 cặp cáp xoắn cặp Cat 3 trở lên tuy nhiên hiện nay hai chuẩn này ít được sử dụng.

* 100Base TX: - Topology: Hình sao - Băng thông tối đa: 100Mbps - Hub: Hub Class 1 cho phép hai nhánh mạng khác kiểu tín hiệu có thể giao tiếp

được với nhau nhưng không cho phép nối các Hub lại với nhau. Hub Class 2 cho phép 2 nhánh mạng có cùng kiểu tín hiệu giao tiếp với

nhau. Ta có thể nối 2 Hub lớp 2 lại với nhau với khoảng cách tối đa giữa chúng là 5m.

- Cáp UTP: Từ CAT 5 trở nên. - Sơ đồ nối dây của 100Base TX và 10Base T giống nhau. * 100Base T4: - Topology: Hình sao - Băng thông tối đa: 100Mbps - Sử dụng cáp UTP từ CAT 3 trở lên.

Sơ đồ nối dây

* 100Base FX: - Topology: Hình sao - Sử dụng cáp quang - Dùng Hub hoặc Switch để nối kết các máy tính - Chiều dài tối đa từ Hub đến máy tính: 412m - Connector: Mic connector: Đầu tiên dùng FDDI ST connector: Dùng phổ biến nhất SC connector: Rẻ nhất

4

Câu 4: Ví dụ minh hoạ hoạt động của mạng Token Ring và định dạng

khung tin trong mạng Token Ring. Trả lời: (Giáo trình mạng máy tính trang 234) - Ví dụ minh hoạ: Phương pháp truy cập dùng trong mạng Token Ring gọi là Token passing.

Token passing là phương pháp truy nhập xác định, trong đó các xung đột được ngǎn ngừa bằng cách ở mỗi thời điểm chỉ một trạm có thể được truyền tín hiệu. Điều này được thực hiện bằng việc truyền một bó tín hiệu đặc biệt gọi là Token (mã thông báo) xoay vòng từ trạm này qua trạm khác. Một trạm chỉ có thể gửi đi bó dữ liệu khi nó nhận được mã không bận.

Hoạt động của token ring: Token ring bao gồm một số lượng các repeater, mỗi repeater được kết nối với 2 repeater khác theo một chiều truyền dữ liệu duy nhất tạo thành một vòng khép kín. Để một ring có thể hoạt động được thì cần phải có 3 chức năng đó là: Chức năng đưa dữ liệu vào ring, lấy dữ liệu từ ring và gỡ bỏ gói tin, các chức năng này được thực hiện bởi các repeater. Trong ring các dữ liệu được đóng gói thành các frame. Trong đó có một trường địa chỉ đích. Khi gói tin đi qua các repeatert thì trường địa chỉ sẽ được copy xuống và so sánh với đại chỉ của trạm, nếu giống nhau thì phần còn lại của frame sẽ được copy và gói tin tiếp tục được gởi đi. Việc gỡ bỏ một gói tin trong ring thì phức tạp hơn so với dạng bus. Để gỡ bỏ các gói tin ta có hai cách để lựa chọn. Cách thứ nhất là sử dụng một repeater chuyên làm nhiệm vụ gỡ bỏ các gói tin nó được xác định rõ địa chỉ, cách hai các gói tin được gỡ bỏ bằng chính trạm gởi gói tin đó. Thông thường vẫn thường dùng cách thứ hai vì có hai ưu điểm đó là tạo ra một cơ chế trả lời tự động hai là có thể truyền một gói tin đến nhiều trạm đích.

- Định dạng khung tin:

5

Câu 5: Ví dụ minh hoạ hoạt động của mạng hình Bus và Tree, các đặc điểm của topo mạng này:

Trả lời: - Mạng hình Bus: Thực hiện theo cách bố trí hành lang, các máy tính và các thiết bị khác -

các nút, đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu. Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này.

Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và dữ liệu khi truyền đi dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến.

Cấu trúc mạng hình Bus

Ưu điểm: Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ dàng lắp đặt, giá

thành rẻ. Nhược điểm: - Sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn. - Khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng

trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống. Cấu trúc này ngày nay ít được sử dụng.

- Mạng hình Tree: (Là sự kết hợp của mạng hình Tree + Sao): Mạng dạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút. Các

nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Bộ kết nối trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng.

Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (Hub) bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cần thông qua trục bus, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng.

Cấu trúc mạng hình Tree

6

Mô hình kết nối hình Tree ngày nay đã trở lên hết sức phổ biến. Với việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc hình Tree có thể được mở rộng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do vậy dễ dàng trong việc quản lý và vận hành.

Các ưu điểm của mạng hình Tree: - Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó

ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường. - Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định. - Mạng có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp. Những nhược điểm mạng dạng hình sao: - Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động. - Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến

trung tâm. Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100m). Câu 6: Hoạt động của cầu nối Bridge. Nêu các lý do sử dụng cầu nối

trong mạng truyền thông. Trả lời: - Hoạt động: Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc

khác nhau, nó có thể được dùng với các mạng có các giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có chuyển đi hay không.

Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những gói tin mà nó thấy cần thiết. Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo.

Hoạt động của cầu nối

Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng

các địa chỉ các trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhận được bằng cách đọc địa chỉ của nơi gửi và nhận và dựa trên

7

bảng địa chỉ phía nhận được gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không và bổ xung bảng địa chỉ.

Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu không có thì Bridge tự động bổ xung bảng địa chỉ (cơ chế đó được gọi là tự học của cầu nối).

Khi đọc địa chỉ nơi nhận Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không chuyển gói tin đó đi, nếu ngược lại thì Bridge mới chuyển sang phía bên kia. Ở đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi.

Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch. Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nối khác nhau. Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi.

Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau : - Mở rộng mạng hiện tại khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau

khi sử lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức.

- Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge, khi đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội bộ tùng phần mạng sẽ không được phép qua phần mạng khác.

- Để nối các mạng có giao thức khác nhau. - Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn đối tượng vận chuyển. Nó có

thể chỉ chuyển vận những gói tin của nhửng địa chỉ xác định. - Một số Bridge được chế tạo thành một bộ riêng biệt, chỉ cần nối dây và

bật. Các Bridge khác chế tạo như card chuyên dùng cắm vào máy tính, khi đó trên máy tính sẽ sử dụng phần mềm Bridge. Việc kết hợp phần mềm với phần cứng cho phép uyển chuyển hơn trong hoạt động của Bridge.

Câu 7: Trình bày về giao thức spanning tree, Nêu các lý do sử dụng

giao thức này trong mạng truyền thông. Trả lời: - Giao thức STP (Spanning tree Protocol): Một mạng mạnh mẽ được thiết kế không chỉ đem lại tính hiệu quả cho

việc truyền các gói hoặc frame, mà còn phải xem xét làm thế nào để khôi phục hoạt động của mạng một cách nhanh chóng khi mạng xảy ra lỗi. Trong môi trường lớp 3, các giao thức định tuyến sử dụng con đường dự phòng đến mạng đích để khi con đường chính bị lỗi thì sẽ nhanh chóng tận dụng con đường thứ 2.

8

Định tuyến lớp 3 cho phép nhiều con đường đến đích để giữ nguyên tình trạng hoạt động của mạng và cũng cho phép cân bằng tải qua nhiều con đường.

Trong môi trường lớp 2 (switching hoặc bridging), không sử dụng giao thức định tuyến và cũng không cho phép các con đường dự phòng, thay vì bridge cung cấp việc truyền dữ liệu giữa các mạng hoặc các port của switch. Giao thức Spanning Tree cung cấp liên kết dự phòng để mạng chuyển mạch lớp 2 có thể khôi phục từ lỗi mà không cần có sự can thiệp kịp thời. STP được định nghĩa trong chuẩn IEEE 802.1D.

* Các bước ra quyết định của STP Khi tạo ra topology luận lý chứa loop-free thì Spanning Tree luôn

dùng trình tự 4 bước sau: • Root BID thấp nhất. • Chi phí đường đi đến Root Bridge thấp nhất. • BID của người gửi thấp nhất. • Port ID thấp nhất. Bridge chuyển thông tin Spanning Tree với nhau, sử dụng frame

xác định là đơn vị dữ liệu giao thức bridge (Bridge Protocol Data Unit - BPDU). Một bridge sử dụng trình tự 4 bước này để lưu một bản sao của BPDU tốt nhất trên mỗi port. Khi đánh giá, nó xem tất cả BPDU nhận được trên port cũng như BPDU gửi đi trên port đó. Mỗi BPDU đến đều được kiểm tra trình tự 4 bước này, nếu tốt hơn BPDU hiện tại thì nó được lưu trên port đó và thay thế giá trị cũ.

Chú ý: các bridge sẽ gửi BPDU cấu hình cho đến khi nhận nhiều hơn một BPDU tốt.

Thêm vào đó, quá trình lưu lại BPDU tốt nhất cũng điều khiển việc gửi các BPDU. Khi một bridge hoạt động lần đầu, thì tất cả các port của nó được gửi BPDU 2s một lần (sử dụng giá trị bộ định thời mặc định). Tuy nhiên, nếu một port lắng nghe một BPDU từ một bridge khác tốt hơn BPDU mà nó gửi, thì port cục bộ sẽ ngưng gửi BPDU. Nếu BPDU này từ một lân cận ngưng đến trong một chu kỳ thời gian (20 s là mặc định) thì port cục bộ tiếp tục gửi BPDU lại lần nữa.

Chú ý: Có 2 loại BPDU là BPDU cấu hình và BPDU thông báo thay đổi topology (TCN).

* Các kiểu STP Trong phần 3.1 ta đã tìm hiểu hoạt động của STP làm thế nào để

ngăn chăn và khôi phục từ sự thay đổi topolofy mạng một cách kịp thời. Đầu tiên STP được phát triển để hoạt động trong môi trường bridge, về cơ bản hỗ trợ một LAN (hoặc một VLAN). Việc thực thi STP trong môi trường switch đòi hỏi thêm sự thay đổi và cân nhắc để hỗ trợ cho nhiều VLAN. Vì vậy, IEEE và Cisco đã tiếp cận STP khác nhau. Trong phần này ta sẽ xem lại ba kiểu STP truyền thống bắt gặp trong mạng switch và nó liên quan với nhau như thế nào.

Chú ý: IEEE bổ sung vào chuẩn STP để cải tiến tính leo thang và hội tụ.

9

- Common Spanning Tree (CSP) Chuẩn IEEE 802.1Q đã nói rõ về liên kết trunk giữa các switch cho

VLAN, và nó cũng nói rõ trường hợp cho tất cả VLAN. Trường hợp này được gọi là Common Spanning Tree – CSP. Tất cả các CST BPDU được truyền trên VLAN như là frame không gán thẻ. Có một STP cho nhiều VLAN làm đơn giản hóa cấu hình switch và giảm bớt tải cho CPU của switch trong khi tính toán STP. Tuy nhiên chỉ có một STP thì cũng có nhiều giới hạn. Các liên kết dự phòng giữa các switch sẽ bị khóa và không có khả năng cân bằng tải, làm cho việc chuyển tiếp trên một liên kết không hỗ trợ cho tất cả VLAN, trong khi các liên kết khác thì bị khóa.

- Per-VLAN Spanning Tree (PVSP) Cisco có một phiên bản riêng của STP cung cấp tính mềm dẻo hơn

CST. Per-VLAN Spanning Tree – PVST hoạt động tách rời đối với mỗi VLAN riêng. Điều này cho phép STP trên mỗi VLAN được cấu hình độc lập, cung cấp khả năng hoạt động tốt hơn và điều chỉnh các điều kiện rõ ràng. Nhiều Spanning Tree cũng có khả năng cân bằng tải trên các liên kết dự phòng khi các liên kết này được gán cho cá VLAN khác nhau.

- Per-VLAN Spanning Tree Plus (PVSP+) Cisco đưa ra phiên bản thứ 2 của STP là Per-VLAN Spanning Tree

Plus (PVSP+) cho phép các thiết bị hoạt động bên trong với cả PVST và CST. PVST+ hỗ trợ hiệu quả ba nhóm hoạt động STP trong cùng mạng Campus:

• Catalyst switch chạy PCST. • Catalyst switch chạy PCST+. • Switch chạy CST trên 802.1Q. Để làm được điều này, PVST+ hoạt động như là bộ chuyển đổi

giữa các nhóm CST switch. PVST+ cũng truyền thông trực tiếp với PVST bằng cách sử dụng ISL trunk. Tuy nhiên để truyền thông với CST, PVST+ phải thay đổi các BPDU vì không còn gán thẻ cho frame qua VLAN. Các BPDU từ STP khác (VLAN khác) được truyền qua phần CST của mạng bằng tunnel. PVST+ gửi các BPDU này bằng cách sử dụng địa chỉ multicast duy nhất để các CST switch chuyển tiếp nó đến các lân cận downstream mà cần phiên dịch nó. Như vậy PVST+ và CST có thể làm việc với nhau.

- Lý dó phải sử dụng STP (Spanning tree Protocol): Spanning Tree Protocol (STP) là một giao thức ngăn chặn sự lặp vòng,

cho phép các bridge truyền thông với nhau để phát hiện vòng lặp vật lý trong mạng. Sau đó giao thức này sẽ định rõ một thuật toán mà bridge có thể tạo ra một topology luận lý chứa loop-free. Nói cách khác STP sẽ tạo một cấu trúc cây của free-loop gồm các lá và các nhánh nối toàn bộ mạng lớp 2.

Vòng lặp xảy ra trong mạng với nhiều nguyên nhân. Hầu hết các nguyên nhân thông thường là kết quả của việc cố gắng tính toán để cung cấp

10

khả năng dự phòng, trong trường hợp này, một link hoặc switch bị hỏng, các link hoặc switch khác vẫn tiếp tục hoạt động, tuy nhiên các vòng lặp cũng có thể xảy ra do lỗi.

Hai nguyên nhân chính gây ra sự lặp vòng tai hại trong mạng chuyển

mạch là do broadcast và sự sai lệch của bảng bridge. Broadcast Loop Broadcast Loop và vòng lặp lớp 2 là một sự kết hợp nguy hiểm. Broadcast

tạo ra vòng lặp phản hồi (feedback loop). Giả sử rằng, không có switch nào chạy STP: • Bước 1: host A gửi một frame bằng địa chỉ broadcast MAC (FF-FF-FF-

FF-FF-FF). • Bước 2: frame đến cả hai Cat-1 và Cat-2 qua port 1/1 • Bước 3: Cat-1 sẽ đưa frame qua port 1/2. • Bước 4: frame được truyền đến tất cả các node trên đoạn mạng Ethernet

kể cả port 1/2 của Cat-2. • Bước 5: Cat-2 đưa frame này đến port 1/1 của nó. • Bước 6: một lần nữa, frame xuất hiện port 1/1 của Cat-1. • Bước 7: Cat-1 sẽ gửi frame này đến port 1/2 lần hai. Như vậy tạo thành

một vòng lặp ở đây. Chú ý: frame này cũng tràn qua đoạn mạng Ethernet và tạo thành một

vòng lặp theo hướng ngược lại, feedback loop xảy ra trong cả hai hướng. Một kết luận quan trọng nữa trong hình 3.2 là bridging loop nguy hiểm hơn nhiều so với routing loop. Hình 3.3 mô tả format của một DIXv2 Ethernet frame.

DIXv2 Ethernet Frame chỉ chứa 2 địa chỉ MAC, một trường Type và một CRC. Trong IP header chứa trường time-to-live (TTL) được thiết lập tại host gốc và nó sẽ được giảm bớt mỗi khi qua một router. Gói sẽ bị loại bỏ nếu TTL = 0, điều này cho phép các router ngăn chặn các datagram bị “run-away”. Không giống như IP, Ethernet không có trường TTL, vì vậy sau khi một frame bắt đầu bị loop trong mạng thì nó vẫn tiếp tục cho đến khi ai đó ngắt một trong các bridge hoặc ngắt một kiên kết.

Trong một mạng phức tạp hơn mạng được mô tả trong hình 3.1, 3.2 thì có thể gây ra feedback loop rất nhanh theo tỉ lệ số mũ. Vì cứ mỗi frame tràn qua nhiều port của switch, thì tổng số frame tăng nhanh rất nhiều

Ngoài ra cần phải chú ý đến broadcast storm trên các user của host A và B trong hình 3.2. Broadcast được xử lý bởi CPU trong tất cả các thiết bị trên mạng. Trong trường hợp này, các PC đều cố xử lý broadcast storm. Nếu ta ngắt kết nối một trong số các host từ LAN, thì nó hoạt động trở lại bình thường. Tuy nhiên, ngay khi ta kết nối nó trở lại LAN thì broadcast sẽ sử dụng 100% CPU. Nếu ta không xử lý điều này mà vẫn tiếp tục sử dụng mạng, thì sẽ tạo ra vòng lặp vật lý trong VLAN.

Việc sai lệch bảng bridge

11

Nhiều nhà quản trị switch/bridge đã nhận thức vấn đề cơ bản của broadcast storm, tuy nhiên ta phải biết rằng thậm chí các unicast frame cũng có thể truyền mãi trong mạng mà chứa vòng lặp. Hình 3.4 mô tả điều này.

• Bước 1: host A muốn gửi gói unicast đến host B, tuy nhiên host B đã rời khỏi mạng, và đúng với bảng bridge của switch không có địa chỉ của host B.

• Bước 2: giả sử rằng cả hai switch đều không chạy STP, thì frame đến port 1/1 trên cả hai switch.

• Bước 3: vì host B bị down, nên Cat-1 không có địa chỉ MAC BB-BB-BB-BB-BB-BB trong bảng bridge, và nó tràn frame qua các port.

• Bước 4: Cat-2 nhận được frame trên port 1/2 . Có 2 vấn đề xảy ra: • Bước 5: Cat-2 tràn frame vì nó không học địa chỉ MAC BB-BB-BB-

BB-BB-BB, điều này tạo ra feedback loop và làm down mạng. Vì frame bị lặp theo hướng ngược lại, nên ta thấy địa chỉ MAC của host A

bị lẫn giữa port 1/1 và 1/2. Điều này không chỉ làm mạng bị tràn với các gói unicast mà còn sửa sai bảng bridge. Như vậy không chỉ có broadcast mới làm hư hại mạng.

Câu 8: Mô tả hoạt động của mạng chuyển mạch gói với chế độ lập

cầu ảo. So sánh chế độ lập cầu ảo với chế độ đơn vị dữ liệu Trả lời: - Hoạt động của mạng chuyển mạch gói với chế độ lập cầu ảo: Chuyển mạch ảo (tiếng Anh: virtual circuit switching), tên đầy đủ là

chuyển gói mạch ảo (virtual circuit packet switching), gọi tắt là mạch ảo (virtual circuit), là một kỹ thuật nối-chuyển dùng trong các mạng nhằm tận dụng ưu điểm của hai kỹ thuật nối-chuyển gói và kỹ thuật nối-chuyển mạch.

Tương tự như kỹ thuật nối-chuyển gói, phương thức này cũng cắt thông tin ra làm nhiều gói (hay khung) nhưng khác ở chổ là các gói này sẽ được vận chuyển trên cùng một tuyến. Tuyến này được tìm ra xác định bởi lúc khởi động. Tránh được việc lựa chọn đường truyền mới (định tuyến) cho mỗi gói khi di chuyển như trong trường hợp chuyển gói.

Khi khởi động thì một thuật toán đặc biệt sẽ giúp các nút xếp đặt một đường nối xác định giữa các nút trung chuyển để có thể chuyển dữ liệu từ máy nguồn tới máy đích gọi là một mạch ảo được mở ra và đường nối này được ghi nhớ để sau này các gói sẽ được chuyển theo cùng con đường đó. Mỗi nút trung chuyển (hay thiết bị định tuyến) phải nhớ nơi nào để khi nhận các gói của một mạch ảo đang mở về thì chuyển các gói đó đi cho đúng. Nói rõ hơn, mỗi thiết bị định tuyến (router) sẽ giữ bảng ghi nhớ đường ra (hay nút ra) cho mỗi mạch ảo đã được mở.

Để làm được như vậy, trên mỗi gói của của một mạch ảo sẽ có chứa thêm thông tin (hay chỉ số) để xác định mạch ảo đó và gọi là số mạch ảo (virtual circuit number) trong phần đầu của nó. Do đó, mỗi khi một gói được thiết bị

12

định tuyến nhận về thì thiết bị đó sẽ biết được chính xác đường chuyển nào nó tới và dường chuyển nào (hay số mạch ảo nào) để chuyển đi.

các nút sẽ không dành riêng cho một cuộc chuyển tải mà có thể dùng để chuyển tải các gói ở các mạch ảo khác.

Đặc điểm của chuyển mạch gói với chế độ lập cầu ảo: - Vì tất cả các gói đều được chuyển trên cùng một tuyến (mạch ảo) xác

định duy nhất nên trong các gói không cần chứa địa chỉ đích thay vào đó là một số mạch ảo. Và cũng do việc di chuyển trên cùng một tuyến nên các gói sẽ đến đích theo đúng thứ tự như khi gởi (khác với kỹ thuật nối-chuyển gói) và hầu như không tạo lỗi. Do đó, việc vận chuyển có thể nhanh hơn bởi các lợi thế này.

- Vì không có một đường chuyển thực chiếm chỗ nên kỹ thuật này không chiếm lấy tài nguyên như trong kỹ thuật nối-chuyển mạch.

- Một khó khăn cần được giải quyết trong kỹ thuật này là trong trường hợp khi có hai máy cùng khởi động việc xếp đặt hai mạch ảo ngược chiều nhau. Trong trường hợp này thì thuật toán sẽ lựa chon mạch ảo nào có số mạch ảo nhỏ nhất.

- Một điểm yếu nữa là nếu như trên đường chuyển của một mạch ảo có sự cố xãy ra (như là thiết bị định hướng trung chuyển bị hư chẳng hạn) thì coi như việc vận chuyển hoàn toàn bị huỷ.

- So sánh chế độ lập câu ảo với chế độ đơn vị dữ liệu:

Câu 9: Lấy ví dụ để mô tả hoạt động của mạng Frame Relay, từ đó làm rõ ưu điểm cải thiện tốc độ của Frame Relay so với X25.

Trả lời:

13

- Ví dụ: Ví dụ một mạng Frame Relay có 20 thuê bao với các đường 256 kbps và

một văn phòng chính có băng thông mức T1. Nếu cả 20 site gửi các frame liên tục về văn phòng chính ở cùng một thời điểm, ta sẽ có khoảng 5Mbps dữ liệu cần đi ra khỏi đường T1 1.5Mbps, làm cho hàng đợi của tổng đài FRSwitch tăng nhanh.

Tương tự, khi văn phòng chính cần gửi dữ liệu đến bất kỳ chi nhánh nào, router sẽ gửi ở tốc độ T1. Điều này là nguyên nhân tiềm tàng gây nghẽn đầu ra, các hàng đợi cũng có thể tăng nhanh chóng bên trong mạng FrameRelay.

Do đó, FR cung cấp hai phương thức để phản ứng với vấn đề nghẽn. - Để phản ứng với nghẽn xảy ra trong mạng FR, router phải nhận được

vài dạng thông báo từ tổng đài FRSwitch rằng nghẽn đã xảy ra. Vì vậy phần header của FR sẽ bao gồm các bit Forward Explicit Congestion Notification (FECN) và bit Backward Explicit Congestion Notification (BECN) bits để báo hiệu nghẽn xảy ra trên một VC nào đó.

Để thực hiện việc này, khi một tổng đài FRSwitch nhận thấy có nghẽn gây ra bởi một VC, tổng đài sẽ gán bit FECN trong một frame của VC đó. Tổng đài cũng theo dõi các VC đang bị nghẽn sao cho nó có thể tìm ra frame kế tiếp đang được gửi trên VC đó nhưng đi theo chiều đối diện như trong bước 4 của hình. Tổng đài sau đó sẽ đánh dấu bit BECN trong frame đang truyền theo chiều ngược lại này. Router nhận được frame có bit BECN biết rằng một frame do router gửi ra đã chịu tình trạng nghẽn, vì vậy router có thể giảm tốc độ gửi dữ liệu của nó xuống. Hình dưới đây mô tả một ví dụ của tiến trình.

Bit FECN có thể được gán bởi tổng đài FR nhưng không thể được gán bởi

bất kỳ router nào bởi vì router không cần truyền tín hiệu nghẽn. Ví dụ, nếu R1 nghĩ rằng nghẽn xảy ra từ trái sang phải, R1 có thể chỉ cần giảm tốc độ truyền xuống. Ở đầu kia của kết nối, R2 là đích đến của frame, vì vậy nó sẽ không bao giờ lưu ý về nghẽn xảy ra cho những frame đi từ trái sang phải. Vì vậy, chỉ có tổng đài cần phải thiết lập giá trị bit FECN.

BECN thì có thể được gán bởi tổng đài và bởi router. Hình trên mô tả một tổng đài gán giá trị BECN trên frame kế tiếp của người dùng. Nó cũng có thể

14

gửi các frame kiểm tra Q.922. Động thái này giúp loại bỏ sự cần thiết phải chờ cho có lưu lượng của người dùng gửi trên VC và gán giá trị BECN trên frame đó. Cuối cùng, các router có thể được cấu hình để xem xét các frame có bit FECN, phản ứng lại bằng cách gửi ra các frame kiểm tra Q.922 trên VC đó với bit BECN được thiết lập. Đặc tính này, thỉnh thoảng còn được gọi là phản hồi FECN. Tính năng này được cấu hình bằng lệnh shape fecn-adapt (CB Shaping) hoặc lệnh traffic-shape fecn-adapt (FRTS).

- Bit chỉ ra khả năng loại bỏ frame DE Khi có nghẽn xảy ra, các hàng đợi trong tổng đài FRSwitch bắt đầu lấp

đầy. Trong vài trường hợp, frame có thể bị loại bỏ ra khỏi hàng đợi. Tổng đài có thể (nhưng không yêu cầu) phải kiểm tra bit chỉ ra khả năng loại bỏ của frame Discard Eligibility (DE) khi frame cần phải bị loại bỏ. Tổng đài FR sẽ chủ động loại bỏ các frame có bit DE thay vì loại bỏ các frame không có bit DE.

Cả router và tổng đài FR có thể gán bit DE. Thông thường, một router sẽ ra quyết định về việc gán bit DE trong vài frame nào đó, bởi vì người quản trị có khả năng biết các lưu lượng nào là quan trọng hơn lưu lượng nào, thường là chiều inbound.

Đánh dấu các bit DE có thể được thực hiện thông qua cơ chế CB Marking, dùng lệnh set fr-de của MQC. Mặc dù router thường thực hiện việc đánh dấu bit DE, các tổng đài FR cũng có thể đánh dấu bit DE. Đối với tổng đài, động tác đánh dấu thường được thực hiên khi tổng đài khống chế lưu lượng, nhưng thay vì loại bỏ các lưu lượng vượt quá giới hạn, tổng đài sẽ đánh dấu bit DE. Bằng cách này, các tổng đài bên dưới sẽ có khả năng loại bỏ các frame đã đánh dấu và gây ra nghẽn.

Bảng dưới đây tóm tắt các điểm mấu chốt về FECN, BECN và bit DE

- Ưu điểm cải thiện tốc độ: Việc xử dụng thủ tục hỏi đáp X25 để thực hiện truyền số liệu trên mạng

cáp quang luôn đạt được chất lượng rất cao, và vì thế khung truyền từ 128 byte cho X25 được mở rộng với khung lớn hơn, thế là công nghệ Frame Relay ra đời. Frame relay có thể chuyển nhận các khung lớn tới 4096 byte, và không cần thời gian cho việc hỏi đáp, phát hiện lỗi và sửa lỗi ở lớp 3 (No protocol at Network

15

layer) nên Frame Relay có khả nǎng chuyển tải nhanh hơn hàng chục lần so với X25 ở cùng tốc độ. Frame Relay rất thích hợp cho truyền số liệu tốc độ cao và cho kết nối LAN to LAN và cả cho âm thanh, nhưng điều kiện tiên quyết để sử dụng công nghệ Frame relay là chất lượng mạng truyền dẫn phải cao.

Công nghệ Frame Relay có một ưu điểm đặc trưng rất lớn là cho phép người sử dụng dùng tốc độ cao hơn mức họ đǎng ký trong một khoảng thời gian nhất định , có nghĩa là Frame Relay không cố định độ rộng bǎng thông

(Bandwith) cho từng cuộc gọi một mà phân phối bandwith một cách linh hoạt, điều mà dịch vụ X25 và thuê kênh riêng không có. Ví dụ người sử dụng ký hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kb, khi họ chuyển đi một lượng thông tin quá lớn, Frame Relay cho phép truyền chúng ở tốc độ cao hơn 64 kb. Hiện tượng này được gọi là "bùng nổ" - Bursting.

Câu 10: Giải thích từng trường trong cấu trúc khung tin Frame

Relay. Giải thích ý nghĩa của từng trường. Trả lời:

Cấu trúc của một khung có các phần sau:

* (1) 1 byte dành cho cờ F (flag) dẫn đầu. * (2) 2 byte địa chỉ A (adress) để biết khung chuyển tới đâu . * (3) Trường I (Information)dành cho dữ liệu thông tin có nhiều byte . * (4) 2 byte cho việc kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence) để phân tích và biết được các gói thiếu, đủ, đúng, sai trên cơ sở đó trả lời cho phía phát biết. * (5) Và cuối cùng là 1 byte cờ F để kết thúc.

Như vậy cấu trúc khung của Frame Relay và gói X25 cơ bản giống nhau đều có cờ đi trước mở đường và kết thúc để bảo vệ cho dữ liệu thông tin đi giữa.

Chi tiết của một khung (1) Byte thứ nhất và byte cuối cùng: Flag - cờ luôn có giá trị 01111110. Thể hiện theo mã Hexal là 7E. (2) 2 byte tiếp dành cho địa chỉ. Trong đó. a/ Byte thứ 2 bao gồm:

* Bit1 - EA: Extended Address. Khi khách hàng dùng nhiều cần mở rộng thêm địa chỉ có nghĩa là tǎng số DLCI thì dùng bit mở rộng địa chỉ EA. Bình thường đây thì giá trị EA của byte 2 là 0 và EA của byte 3 là 1. Nếu mở rộng thì EA sẽ là 0, 0, 1 theo thứ tự trên xuống.

* Bit2 - C/R - Command/ respond. Bit này tương tự như thủ tục X25 dùng để hỏi và đáp, nhưng mạng Frame Relay không dùng mà chỉ dành cho các thiết bị đầu cuối (FRAD) sử dụng mỗi khi cần trao đổi thông tin cho nhau, Bit C/R do FRAD đặt giá trị và được giữ nguyên khi truyền qua mạng.

* Từ bit3 đến bit8 - DLCI ở byte thứ 2 có 6 bit và ở byte thứ 3 có 4 bit tổng cộng 10 bit để nhận dạng đường nối data nói cách khác là địa chỉ nơi nhận, 10 bit có thể nhận dạng tới 1024 địa chỉ. Khi các đường kết nối ảo DLCI phát

16

triển thêm chúng ta có thể dùng 3 byteđịa chỉ, lúc này sẽ có 16 bit địa chỉ tương đương 65536 địa chỉ. Tương tự chúng ta có thể dùng 4 byte địa chỉ. b/ Byte thứ 3.

* Bit 1 - bit EA. * Bit 2 - bit DE. Bít đánh dấu các Frame mà mạng lưới, thiết bị có quyền

loại bỏ nó nếu như độ nghẽn của mạng cao. Mạng lưới hoặc FRAD sẽ đặt bit DE = 1 cho các Frame phát đi với tốc độ cao hơn tốc độ khách hàng đǎng ký (CIR) mà mạng phải cam kết đảm bảo. Tuy nhiên các khung Frame này vẫn được chuyển đi bình thường tới người nhận nếu độ nghẽn mạng thấp, nhưng nếu độ nghẽn mạng cao thì những Frame có DE = 1 này sẽ bị loại bỏ trước tiên. Bình thường bit DE = 0. Bc: (Committed Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mạng lưới chấp nhận truyền đi trong các khoảng thời gian Tc . Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc = Bc/CIR là khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc và thậm chí cả Be. Be: (Exess Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền tốt nhưng vẫn truyền thử xem.

* Bit 3 - Bit BECN. * Bit 4 - Bit FECN. Hai bit này do mạng lưới đặt cho từng cuộc nối một (Từng DLCI) báo cho

các FRAD biết để điều hành thông lượng. Khi bị nghẽn các bit này được đặt = 1 theo 4 trường hợp sau đây :

* Bit 5 đến bit 8 - Dành cho DLCI. (3) Trường thông tin I. Trường thông tin của một Frame có thể thay đổi độ dài nhưng đều chứa

hai loại thông tin chính đó là thông tin dữ liệu của người dùng (Application Data hay User Data ) và thông tin về giao thức từng lớp sử dụng PCI (Protocol Control Information) để thông báo cho lớp tương ứng của bên nhận biết.

(4) Hai Byte kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence).

17

Hai byte 16 bit để kiểm tra khung (FCS) đi sát với trường thông tin phần user data thực chất là kết quả của kiểm tra độ dư theo chu kỳ - CRC (Cyclic Redundacy Check).

CRC nói chung là một giá trị được tính toán theo một phương pháp riêng phụ thuộc vào tổng số byte của một khối dữ liệu (Block of data), giá trị này sẽ được bên phát gửi sang bên phía thu, bên thu cũng đếm lại và so sánh với giá trị bên phát gửi sang, nếu hai giá trị như nhau có nghĩa là dữ liệu truyền đi tốt, nếu khác nhau là có lỗi.

Đối với Frame relay CRC kiểm tra từ bit thứ nhất của trường địa chỉ cho tới bit cuối cùng trường thông tin. FCS được FRAD phát đếm và FRAD đầu thu đếm lại (Các FRND cũng đếm) như hình vẽ 8. Phát hiện FCS sai ở đâu thì Frame bị huỷ tại đó.

Kiểm tra lỗi các khung gửi đi bằng FCS.