Nguyên cứu về kiến trúc phân tầng & mô hình OSI của mạng máy tính

hiết bị mạng như: các ổ đĩa, máy in, modem… - Sử dụng các dịch vụ mạng như: các trình duyệt web, mail, chat… - Tham gia hội thảo trực tuyến - Phát triển hệ thống thương mại điện tử… Tuy nhiên khi thiết kế, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau...sự không tương thích đó làm trở ngại cho sự tương tác của người sử dụng các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận dược đối với người sử dụng. Sự thúc bách của khách hàng dã khiến cho các nhà sản xuất và các nhà nghiên cứu, thông qua các tổ chức chuẩn hoá quốc gia và quốc tế tích cực tìm kiếm một sự hội tụ cho các sản phẩm mạng trên thị trường. Để có được điều đó, trước hết cần xây dựng được một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng. Vì lý do đó, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International organization for standardization – viết tắt là ISO ) đã lập ra (1997) một tiểu ban nhằm phát triển một khung chuẩn như thế. Kết quả là năm 1984, ISO đã xây dựng xong mô hình tham chiếu cho việc nối kết hệ thống mở (Reference model for open systems interconnection hay gọn hơn là OSI reference model). Mô hình này được dùng làm cơ sở để nối kết các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán. Từ “mở” ở đây nói lên khả năng hai hệ thống có thể nối kết để trao đổi thông tin với nhau nếu chúng tuân thủ mô hình tham chiếu và các chuẩn liên quan. Chính vì thế nhận được đề tài “Nguyên cứu về kiến trúc phân tầng và mô hình OSI của mạng máy tính” là điều kiện rất tốt để em đI sâu tìm hiểu về mạng máy tính. Sau một thời gian tìm tòi, nghiên cứu tàI liệu em đã hoàn thành công việc tuy nhiên điều quan trọng hơn là em đã có được một cáI nhìn sâu sắc hơn, đúng đắn hơn về mạng máy tính. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Hồ Bích Hà đã giúp đỡ em tận tình trong quá trình làm bài. Chương II : thân bài I : kiến trúc phân tầng cho mạng máy tính Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng,hầu hết các mạng máy tính hiện nay đều được phân tích và thiết kế theo quan điểm phân tầng. Mổi hệ thống thành phần của tầng mạng được xem như là một cấu trúc đa tầng, trong đó mổi tầng được xây dựng trên các tầng trước đó. Mổi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng với số lượng và chức năng của mổi tầng là như nhau.Trước tiên là phải xác định số lượng tầng và chức năng của mổi tầng. Sau đó là định nghĩa mối quan hệ giữa hai tầng kề nhau và mối quan hệ giữa hai tầng cùng cấp giữa hai hệ thống kết nối với nhau. Mối liên hệ này người ta gọi là giao diện của hai tầng. Chỉ có tầng thấp nhất là tầng vật lý thì dữ liệu mới được truyền đi dưới dạng bit 0 và 1 trên đường truyền vật lý còn trong thực tế đối với các tầng khác thì dữ liệu không trực tiếp truyền từ tầng i của hệ thống này sang tầng i của hệ thống khác. Muốn dữ liệu truyền từ tầng i của hệ thống này sang tầng i của hệ thống khác thì dữ liệu phải đi từ tầng này xuống tầng thấp nhất, truyền qua đường truyền vật lý rồi sau đó sẽ di chuyển lên tầng cao hơn. Liên kết giữa tầng vật lý của hai hệ thống là liên kết thực còn liên kết giữa các tầng khác là liên kết ảo hay liên kết logic. Mô hình của kiến trúc này như sau: Tầng N Tầng N-1 Tầng i+1 Tầng i Tầng i-1 Tầng 2 Tầng 1 Hệ thống A Giao thức tầng N Hệ thốngB Tầng N Tầng N-1 Tầng i+1 Tầng i Tầng i-1 Tầng 2 Tầng1 Giao thức tầng i Giao thức tầng 1  Đường truyền vật lý Hình 1: kiến trúc phân tâng tổng quát II. MÔ HìNH THAM CHIếU OSI Từ sự phân tầng nói trên cho nên việc chuẩn hoá các mạng máy tính từ các hãng khác nhau để chúng có thể truyền thông được với nhau là điều tất yếu. Các tổ chức đI đầu trong việc chuẩn hoá như : • International organization for standization(ISO) là tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế hoạt động dưới sự bảo trợ của liên hợp quốc bao gồm các thành viên của các cơ quan tiêu chuẩn hoá của nhiều quốc gia.ISO tổ chức thành các ban kĩ thuật phụ trách nhiều lĩnh vực khác nhau của xử lý thông tin. Mổi tổ chức lại chia thành nhiều tiểu ban, mổi tiểu ban gồm nhiều nhóm đảm nhận các vấn đề chuyên sâu. • Commité consultative international pour télégraphe ét téléphone(CCITT) là tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại. tổ chức này cũng hoạt động dưới sự bảo trợ của liên hợp quốc với các thành viên thuộc các cơ quan bưu chính viễn thông của các quốc gia hay tư nhân. cách hoạt động giống ISO nhưng sản phẩm của nó không gọi là chuẩn mà gọi là khuyến nghị. Tổ chức này ban hành khuyến nghị loại –V liên quan đến các mạng truyền dữ liệu, khuyến nghị loại –X liên quan đến các mạng truyền dữ liệu công cộng và loại –I dành cho mạng CSDN. CCITT chuẩn hoá mạng sớm hơn ISO và sản phẩm của nó được tổ chức ISO thừa nhận và ban hành như chuẩn quốc tế và ngược lại các chuẩn của ISO cũng được CCITT thừa nhận và ban hành như là một khuyến nghị. Các khuyến nghị chuẩn của CCITT như là X.200,X.211,X.212,X.213,X.214,X.215,X.216,X.217. các chuẩn của ISO như 8649,8822,8326,8072,8886,8802/2,8802/3,8802/4,8802/5,… NgoàI hai tổ chức trên còn có institute of electrical and electronics engineers(IEEE),european computer manufactures association(ECMA), american national standards institute(ANSI),…là những tổ chức tiên phong trong việc chuẩn hoá mạng cục bộ. Bằng một nổ lực toàn diện nhằm nhận diện và chuẩn hóa tất cả các cấp độ của sự truyền thông cần thiết trong mạng máy tính, tổ chức ISO đã phát triển một mô hình mạng gọi là mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở OSI(open systems interconnection). Mô hình này chia sự truyền thông thành bảy cấp độ. Mô hình này được dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán. Nguyên tắc xây dựng mô hình tham chiếu OSI : •Số lượng các tầng càng ít càng tốt, nghĩa là các tầng không thiếu,không thừa •Tạo ranh giới giữa các tầng sao cho ranh giới giữa các tầng và mô tả các dịch vụ là tối thiểu, đồng thời ta có thể chuẩn hoá giao diện tương ứng. •Quá trình phân tầng phảI làm sao cho các tầng có chức năng và công nghệ khác nhau thì tách biệt nhau. •Các tầng có chức năng giống nhau thì được đặt vào một tầng. •Định vị các chức năng của các tầng để khi ta thiết kế lại các tầng này thì không ảnh hưởng đến các tầng khác kế nó. •Tạo một tầng khi dữ liệu được xử lý một cách khác biệt. •Khi ta thay đổi chức năng và giao thức của các tầng thì không ảnh hưởng đến các tầng khác. •Mổi tầng có giao diện với các tầng trên và dưới nó. Khi cần thiết thì ta có thể chia các tầng thành các tầng con. •Có thể huỷ bỏ các tầng con khi cần thiết. •Tạo các tầng con cho phép giao diện với các tầng kề cận. Trong thực tế khi nghiên cứu về mô hình OSI không phảI tất cả các mạng đều phân tầng tương ứng với mổi tầng trong số bảy tầng của mô hình OSI. Mô hình này phục vụ cho nền công nghiệp máy tính như là một điểm tham chiếu khi chúng ta đề cập tới các cấp độ hay các tầng trong mạng. Điều thú vị của mô hình OSI chính là nó hứa hẹn giảI pháp cho vấn đề truyền thông giữa các máy tính là không giống nhau. Hai hệ thống dù khác nhau thì nó cũng có thể truyền thông một cách hiệu quả nếu chúng cùng thực hiện một số điều kiện chung nhất: •Chúng càI đặt cùng một tầng các chức năng truyêng thông. •Các chức năng này được tổ chức thành cùngmột tập các tầng. Các tầng đồng mức phảI cung cấp các chức năng như nhau nhưng phương thức cung cấp không nhất thiết phảI như nhau. •Những tầng đồng mức phảI sử dụng giao thức chung. Sau đây là kiến trúc phân tầng theo mô hình OSI:  Hệ thống A Hệ thốngB Tầng ứng dụng Tầng trình diễn Tầng phiên(Hội) Tầng giao vận Tầng liên kết Tầng mạng Tầng vật lý application presentation session transport networks datalink phisical Giao thức tâng 7 Giao thức tâng 6 Giao thức tâng5 Giao thức tầng4 Giao thức tâng 3 Giao thức tâng 2 Giao thức tâng 1 Đường truyền vật lý Hình 2: Mô hình OSI  Tuy nhiên để các điều kiện trên được đảm bảo thì cần phảI có các chuẩn. Các chuẩn này phảI xác định chức năng và dịch vụ được cung cấp bởi một tầng cũng như giao thức giữa các tầng đồng mức. Để hiểu được cề tầng cũng như giao thức giữa các tầng trước hết ta tìm hiểu kháI niệm về thực thể(entity). Thực thể chính là một tiến trình trong hệ đa xử lý hay có thể là một chương trình con.Ta quy ước: (N)entity là thực thể tầng n Như vậy, mổi tầng trong hệ thống có một hoặc nhiều thực thể, thực thể tầng N (N) entity càI đặt các chức năng tầng N và giao thức truyền thông với (N) entity trong các hệ thống khác. mổi thực thể truyền thông với các thực thể ở các tầng kề cận nó thông qua một giao diện. Giao diện bao gồm một hoặc nhiều điểm truy cập dịch vụ (server access point-SAP). (N-1)entity cung cấp dịch vụ cho (N)entity thông qua việc gọi các hàm nguyên thuỷ. Hàm nguyên thuỷ chỉ rỏ chức năng cần thực hiện và được dùng để chuyển dữ liệu và thông tin điều khiển. Tầng N+1 Interface Tầng N (N) entity Interface Tầng N-1 Prôtcol (N) entity SAP Hình 3 : Quan niệm tầng theo mô hình OSI. Tương tác giữa các tầng kề nhau bằng bốn kiểu hàm nguyên thuỷ như sau: •Request (yêu cầu): là hàm nguyên thuỷ người sử dụng dịch vụ dùng để gọi một chức năng. •Indication (chỉ báo): là hàm nguyên thuỷ mà nhà cung cấp dịch vụ dùng để gọi một chức năng hay chỉ báo một chức năng đã được gọi ở một điểm truy cập dịch vụ SAP. •Response (trả lời): là hàm nguyên thuỷ mà người sử dụng dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm nguyên thuỷ indication. •Confirm (Xác nhận): là hàm nguyên thuỷ mà người cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi hàm Request ngay tại điểm truy cập dịch vụ đó. Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ: Tầng N Tầng N-1 Tầng N-1 Tầng N Hệ thống A hệ thống B người sử dụng dịch vụ request confirm response indication interface SAP SAP Người cung cấp dịch vụ Hinh 4 : Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ. Nhìn vào sơ đồ trên ta thấy rằng quy trình thực hiện một giao thức tương tác theo trình tự thời gian giữa hai hệ thống như sau: • Tầng N của hệ thống A gửi xuống tầng N-1 một hàm Request. • Tầng N-1 của hệ thống A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó sang tầng N-1 của hệ thống B theo giao thức mà tầng N đã xác định. • Khi nhận được yêu cầu, tầng N-1 của hệ thống B chỉ báo lên tầng N của nó bằng hàm Indication. • Tầng N của hệ thống B trả lời bằng hàm response gửi trở lại tầng N-1 kề nó. • Tầng N-1 của hệ thống B cấu tạo dữ liệu để gửi trả lời đó về tầng N-1 của hệ thống A theo giao thức tầng N-1 đã xác định. • Nhận được trả lời tầng N-1 của hệ thống A xác nhận với tầng N kề trên nó bằng hàm Confirm, kêt thúc quá trình giữa hai hệ thống. Các hàm nguyên thuỷ được gọi đến hay gửi đI từ một điểm truy cập dịch vụ. Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ là một kiểu hội thoại có xác nhận do người sử dụng dịch vụ sẽ được xác nhận do người sử dụng dịch vụ sẽ được xác nhận từ người cung cấp dịch vụ rằng yêu cầu đã được chấp nhận. Đơn vị dữ liệu trong giao thức tâng N ký hiệu là (N)PDU (protocol data unit). Một thực thể ở tầng N của hệ thống này không thể truyền trực tiếo tới một thực thể tầng N của hệ thống khác mà nó phảI chuyển xuống tầng thấp nhất chẳng hạn như tầng vật lý mà ở đó dữ liệu được truyền qua đường truyền vật lý. Đơn vị dữ liệu tầng N gọi tắt là (N)PDU khi chuyển xuống tầng N-1 sẽ trở thành một đơn vị dữ liệu cho dịch vụ của tầng N gọi tắt là (N-1)SDU. Phần thông tin điều khiển của tầng N-1 là (N-1)PCI sẽ bổ sung vào đầu của (N-1)SDU và trở thành (N-1)PDU. (N-1)PDU chuyển xuống N-2 sẽ trở thành (N-2)SDU ta lại thêm (N-2)PCI sẽ trở thành (N-2)PDU.  Mối quan hệ giữa các đơn vị dữ liệu của các tầng trong một hệ thống phát dữ liệu như sau: Tầng N+1 (N)PDU Tầng N (N)PCI (N)SDU (N)PDU Tầng N-1 (N-1)PCI (N-1)SDU (N-1)PDU Hình 5 : Quan hệ hiữa các đơn vị dữ liệu Bên hệ thống nhận quá trình sẽ diễn ra trình tự ngược lại. khi qua mổi tầng PCI tương ứng của mổi tầng sẽ được tách ra khỏi PDU trước khi dữ liệu đI lên tầng trên. Mối quan hệ giữa các đơn vị dữ liệu ở các tầng trong một hệ thống nhận dữ liệu như sau: Tầng N+1 (N)PDU Tầng N (N)SDU (N)PCI (N)PDU Tầng N-1 (N-1)SDU (N-1)PCI (N-1)PDU Hình 6 : Quan hệ giữa các đơn vị dữ liệu ở các tầng kề nhau trong hệ thống nhận dữ liệu. Phương thức hoạt động của các tầng trong mô hình OSI : Có hai phương thức hoạt động chính: phương thức có liên kết và phương thức không liên kết. + Phương thức hoạt động có liên kết là phương thức hoạt động mà trong đó các thực thể đòng mức được thiết lập một liên kết logic trước khi truyền dữ liệu . Đối với phương thức hoạt động có liên kết thì quá trình truyền thông phảI thông qua ba giai đoạn, mổi giai đoạn thường thể hiện bằng một hàm tương ứng. •Thiết lập liên kết logic: các thực thể đồng mức ở hai hệ thống thoả hiệp với nhau về các tham số dùng trong giai đoạn truyền dữ liệu. Giai doạn này thể hiện bằng hàm CONNECT. •Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền kèm theo các quá trình kiểm soát lổi, kiển soát luồng dữ liệu nhằm tăng cường hiệu suất và chất lượng truyền tin. Giai đoạn này thể hiện bằng hàm DATA. •Huỷ bỏ liên kết: giảI phóng các tàI nguyên hệ thống đã được cấp phát trong liên kết để cho liên kêt khác. giai đoạn này thể hiện bằng hàm DISCONNECT. Phương thức này cho phép ta truyền dữ liệu có độ tin cậy cao do quá trình kiểm soát và quản lý chặt chẽ theo từng liên kết logic. Tuy nhiên việc càI đặt đó là phức tạp. Bằng cách sử dụng 4 hàm nguyên thuỷ đã có Request, Confirm, Indication,Response) kết hợp với 3 hàm trên ta sẽ có 12 thủ tục chính để xây dựng các dịch vụ và giao thức chuẩn theo mô hình OSI. + Phương thức hoạt động không liên kết chính là phương thức trong đó chỉ có duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu . Phương thức này cho phép các PDU truyền đI đến đích bằng nhiều con đường khác nhau rất thích nghi với sự thay đổi trạng tháI của mạng nhưng sẽ rất khó khăn trong vấn đề tập hợp lại các PDU lưu chuyển tới người sử dụng . Hai phương thức hoạt động trên đều có ưu và nhược điểm. Tuỳ thộc vào yêu cầu về chất lượng, hiêu quả, độ tin cậy.. của việc truyền tin mà lựa chọn phương thức truyền tin thích hợp. Hai tầng kề nhau có thể sử dụng hai phương thức khác nhau hoặc cùng nhau. gTầng vật lý 1.Vai trò và chức năng của tầng vật lý Như đã trình bày ở trên, tầng vật lý cung cấp các phương tiện điện, cơ ,chức năng, thủ tục để thiết lập,duy trì và giải phóng liên kết vật lý giữa các hệ thống. -Thuộc tính điện liên quan đến sự biểu diển các bít tức các mức điện thế và tốc độ truyền bít. -Thuộc tính cơ liên quan đến tính chất vật lý của giao diện với một đương truyền. -Thuộc tính chức năng cung cấp các chức năng được thực hiện bởi cácphần tứ của giao diện vật lý, giửa một hệ thống và đường truyền. -Thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức điều khiểnviệc truyền các xâu bit qua đường truyền vật lý. Tầng vật lý là tâng thấp nhất giao diện với đường truyền vật lý, khi dữ liệu từ tầng liên kết dữ liệu truyền trực tiếp tới tầng vật lý thì sẽ không có PDU cho tầng vật lý, nghĩa là không có PCI cho tầng vật lý mà dữ liệu được truyền đi theo dòng bit. Đây là điển khác biệt giữa tầng vật lý với các tầng khác. 2. Môi trường thực và môi trường logic của tầng vật lý Cáp đồng trục Cáp quang A B Modem Transducer Hình 7 : Môi trường thực Giả sử hai hệ thống A và B là hai hệ thống mở được nối với nhau thông qua một đoạn cáp đòng trục và một đoạn cáp quang. Modem có nhiện vụ chuyển tính hiệu số từ hệ thống A thành tính hiệu tương tự dể truyền trên cáp đồng trục và lại chuyển đổi trở lại thành tính hiệu số.TRANDUCER chuyển đổi tính hiệu điện thành ánh sáng để truyền trên cáp quang và biến đổi ngược lại thành xung điện để đi vào hệ thống B. Thực thể tầng vật lý Thực thể tầng vật lý Thực thể tầng vật lý SAP Liên kết đường truyền vật lý Hinh 8:Môi trường logic Một thực thể vật lý là mội cấu trúc logic giao diện với mội đường truyền vật lý. Các thực thể đó có trong hệ thống A và B nhưng cũng có mội thực thể vật lý giao diện giữa Modem vaTRANDUCER. Thực thể này gọi là bộ chuyển tiếp hoạt động ở tầng vật lý giao diện giữa hai đương truyền vât lý khác nhau. Sẽ có một giao thức tồn tai giữa các thực thể đó để quy định phương thức hoạt động cũng như tốc độ truyền. Giao thức này sẽ độc lập tối đa với đường truyền vật lý để một hệ thống có thể giao diện với nhiều đường truyền vật lý khác nhau. Như vạy giao thức cho tầng vật lý bao gồm giao thức giữa các thực thể và giao thức với đường truyền. 3. Phân biệt hai khái niệmDTEvà DCE DTE(data terminal equipment) là thiết bị đầu cuối dữ liệu. DTE là thuật ngữ chung dùng để chỉ các máy của người sử dụng cuối, có thể là một máy tính hoặc một trạm cuối(terminal). Tất cả các ứng dụng của người sử dụng như chương trình dữ liệu đều nằm ở DTE. Các máy tính nối lại với nhau nhằm cho các DTE có thể trao đổi dữ liệu, chia sẽ tài nguyên. DCE(data circuit terminating equipment) là thiết bị cuối kênh dữ liệu. DCE là thuât ngữ chung để chỉ các thiết bị làm nhiệm vụ nối các DTE với các đường truyền thông. Nó có thể là một Modem,Transdecer,...Hay nó có thể là một máy tính với nhiệm vụ như một nút mạng. DCE có thể được cài đặt ngay bên trong DTE hoặc đứng độc lập. Nhiệm vụ chính của nó là chuyển đôỉ tính hiệu biểu diễn dữ liệu của người sử dụng thành dạng tín hiệu chấp nhận được của đường truyền và ngược lại. 4. Các chuẩn quan trọng cho giao diện vật lý. iV24/RS-232-C Hai chuẩn tương ứng của CCITT và EIA nhằm định nghĩa giao diện tầng vật lý giữa DTE và DCE. -Về phương diện cơ thì chuẩn này sử dụng đầu nối 25 chân nên ta phải dùng cáp 25 sợi để nối DTE và DCE. -Về phương diện điện thì chuẩn này quy định các tín hiệu số nhị phân: 0 tương ứng với mức điện thế nhỏ hơn -3V và 1 tương ứng với mức điện thế lớn hơn +3V. Tín hiệu qua giao diện này không vượt quá 20kb/s với khoảng cách dưới 15 m. Trong chuẩn này có các mạch,mổi chiều có một mạch dữ liệu nên có thể hoạt động phương thức hoạt động hai chiêud đồng thời.Một dây đất được cách ly bảo vệ còn lại làm việc như là mạch trả lời cho cả hai mạch dữ liệu. Một số mạch chuẩn trong chuẩn này như sau: Tên mạch Chức năng Hướng Data signals -transmitted data(BA) -received data(BB) Control signals -reqesst to send(CA) -clear to send(CB) -data set ready(CC) -data terminal ready(CD) -ring indicator(CE) -carrier detect(CF) -signals quality detector(CG) -data signal rate selector(CH) -data signals rate selector(CI) Timing Sygnals -transmitter signal element timing(DA) -transmitter signal element timing(DB) -receiver signal element timing(DD) Ground -protective ground(AA) -signal ground(AB) Dữ liệu được tạo bởi DTE Dữ liệu nhận được bởi DTE DTE muốn truyền dữ liệu DCE sẵn sàng để truyền trả lời cho request to send DCE sẵn sàng làm việc DTE sẵn sàng làm việc Chỉ rằng DCE đang nhận một tín hiệu ringing trên kênh Chỉ rằng DCE đang nhận một tín hiệu sóng mang Khẳng định khi có căn cứ để tin răng dữ liệu nhận được đã bị lỗi Khẳng định để chọn tốc độ dữ liệu Khẳng định để chọn tốc đọ dữ liệu Clocking signals, các chuyển đổi ON và OFF xảy ra ở trung tâm mổi phần tử tín hiệu Clocking signals như trên liên quan đến mạch BA Clocking signal như trên liên quan đến mạch BB Nối với khung máy và có thể với đất bên ngoài Thiết lâp tiếp đất chung cho tất cả các mạch DTE-DCE DCE-DTE DTE-DCE DCE-DTE DCE-DTE DTE-DCE DCE-DTE DCE-DTE DCE-DTE DTE-DCE DCE-DTE DTE-DCE DCE-DTE DCE-DTE NA NA Với phương thức truyền đồng bộ thì phải có tín hiệu đồng hồ để đồng bộ hoá các bit. Nếu một Modem đồng bộ đựôc thì dùgn cả hai chức năng điều chế và giải pháp điều chế đều phải có môtỵ tín hiệu đồng hồ để thực hiện việc giải mã và mã hoá tín hiệu. Vì vậy,Modem cần cc\ung cấp các đồng hồ gửi và nhận cho xcác mạch điều khiển giao diện các DTE. Néu ta dùng Modem không đồng bộ thì sẽ không cần có đồng hồ trong Modem. Nếu hai thiết bị quá gần thì hai DTE có thể truyền trực tiếp tín hiệu cho nhau. Hiệ nay chuẩn này còn có tên là EIA-232-D iRS-449/422-A/423-A chuẩn này ra đời nhằm khắc phục sự hạn chế về tốc độ và khoảng cách. EIA cho ra đời một tập chuẩn mới để thay thế cho các chuẩn trên như: RS-449,RS-422-A,RS-423-A. RS-449 định nghĩa các đặc trưng cơ,chức năng, thủ tục. Nhìn chung các chuẩn mới này tiên tiến hơn chuẩn cũ vì nó tiếp nhận các ưu việt của công nhgệ mạch tổ hợp. Khắc phục được tốc độ và khoảng cách truyền dẩn. icác khuyến nghị loại X của CCITT có rất nhiều hệ thống sử dụng khuyến nghị loại này của CCITT cho tầng vật lý khuyến nghị X21 đặc tả một đầu nối 15 chân sử dụng với các mạch như sau: Tên mạch Chức năng Hướng -Signal ground -DTE common return(GA) -transmit(t) -receive(R) -control(C) -indication(i) -signal element timing(S) -byte timing(b) -Dùng để mang dữ liệu sử dụng lẫn thông tin điều khiển, phụ thuộc vào trạng thái của C và I -Như T cho hướng ngược lại -cung cấp thông tin điều khiển tới DCE -Cung cấp các chỉ báo DTE -Thực hiện đồng bộ bit -thực hiện đồng bộ byte NA DTE-DCE DCE-DTE DTE-DCE DCE-DTE DCE-DTE DCE-DTE Giống như RS-232-C và RS-449 có mạch truyền theo cả hai chiều. Các mạch ở đây có thể cung cấp cả dữ liệu người sử dụng lẫn thông tin điều khiển. Nhoài ra còn có hai mạch khác là C và I tương ứng cho mỗi chiều dành chỉ thông tin điều khiển và trạng thái. Chúng không mang các dòng dữ liệu số mà có thể là trạng thái ON hay OFF. X21 được định nghĩa cho chế độ truyền đồng bộ nên có một mạch đồng bộ bít. X21 chấp nhận chế độ truyền cân bằng và không cân bằng nên cũng có sự hạn chế về tốc độ và khoảng cách. Trong một số trường hợp thì chỉ có chế độ cân bằng đựơc sử dụng trên tất cả các mạch. Tất cả các thủ tục định nghĩa cho các mạch X21 được thực hiện qua một dạng chuyển mạch kênh. X21 sử dụng các chuổi ký tự điều khiển tạo ra một tập không giới hạn các khả năng tuy chọn dành cho các yêuànafu trong tương lai. X21 thể diện tính mềm dẻo và hiệu quả hơn so với chuẩn RS-232-C và RS-449. Ngoài X21,CCITT còn định nghĩa khuyến nghị X21 bit để dung cho tầng vật lý của các mạch chuyển mạch gói X25. X21 bit sử dụng mạch V.24. Ngoài các chuẩn nói trên thì CCITT còn đưa ra một số khuyến nghị về các dịch vụ giữa các tầng vật lý, và tầng liên kết dữ liệu của mô hình OSI có tên là X.211.chuẩn này mô tả việc sử dụng 6 hàm nguyên thuỷ để thiết lập, duy trì và huỷ bỏ một liên kết vật lý. gtầng liên kết dữ liệu Vai trò và chức năng của tần liên kết dữ liệu Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo độ tin cậy thông qua cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát luồng dữ liệu Có nhiều giao thức được xây dựng cho tầng liên kết ở dữ liệu gọi chung là DLP (Data Link Protocol). Các DLP được chia thành hai loại: đồng bộ (synchronous DLP ) và dị bộ (asynchronous DLP ). Loại đồng bộ lại chia thành hai nhóm là hướng kí tự (character-oriented) và hướng bit (bit-oriented). Hình sau minh hoạ giao thức cho tầng liên kết dữ liệu: Bit-Oriented Character-Oriented Synchronous Asynchronous Data lind Protocols(DLPs) Hình 9: Các giao thức tầng liên kết dữ liệu DLP không động bộ (dị bội) Giao thức này sử dụng phương thức truyền không đồng bộ. Trong dòng dữ liệu cần truyền đi người ta sử dụng các bit đặc biệt START và STOP để đánh dấu bit đầu tiên và bit cuối của xâu bit biểu diễn ký tự. Phương thức này không cần có sự đồng bộ giữa người gửi và người nhận. Nó cho phép kí tự dữ liệu được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không càn chú ý đến các tín hiệu đã đồng bộ trước đó. Đây là phương thức truyền đơn giản nên nó được sử dụng trong hầu hết các máy tính cá nhân có tốc độ thấp. DLP đồng bộ Phương thức này không dùng các bit đặc biệt như phương thức trên mà nó chèn các kí tự đặc biệt như SYN (Synchronization), EOT (end of transmission) hay đơn giản chỉ là mộ cờ giữa các dữ liệu của người sử dụng để báo hiệu cho người nhận biết dữ liệu Hệ thống truyền thông đòi hỏi hai mức đồng bộ hoá: -ở mức vật lý: để giữ đồng bộ giữa các đồng hồ của người gửi và người nhận. -ở mức liên kết dữ liệu: để phân biệt dữ liệu với các cờ và các bit điều khiển khác. 2.Giao thức hướng kí tự. Giao thức hướng kí tự được xây dựng dựa vào một ký tự đặc biệt trên một bộ mã chuẩn nào đó. Giao thức này dùng cho các ứng dụng điểm nối điểm lẫn nhiều điểm. Giao thức này áp dụng cho 3 phương thức truyền khác nhau: Một chiều, hai chiều luân phiên, hai chiều đồng thời. Phương thức một chiều có các giao thức truyền tệp Kermit cho phép truyền file giữa hai máy PC hay giữa một máy PC và một máy chủ. Phương thức hai chiều luân phiên có giao thức BSC (Binary Synchronous Control). Giao thức này được ISO lấy làm cơ sở để xây dựng giao thức hướng kí tự chuẩn quốc tế với tên gọi Basic Mode. Phương thức hai chiều đồng thời có rất ít giao thức Giao thức BSC áp dụng cho trường hợp điểm - điểm, hoặc nhiều điểm với phương thức truyền hai chiều luân phiên. Các kí tự đặc biệt bao gồm: SOH (start of header) để chỉ bắt đầu của phần header của một đơn vị thông tin chuẩn. STX (start of text) chỉ sự kết thúc một header và bắt đầu của phần dữ liệu. ETX (end of text) chỉ sự kết thúc của phần dữ liệu EOT (end of transmission) để chỉ sự kết thúc việc truyền dữ liệu và giải phóng liên kết ETB (end of transmission Block) để chỉ sự kết thúc của một khối dữ liệu khi dữ liệu được chia thành nhiều khối. ENQ (enquiry) để yêu cầu phúc dáp từ một trạm xa. DLE (Data link escape) dùng thay đổi ý nghĩa của các kí tự điều khiển truyền tin khác. ACK (acknowledge) báo cho người gửi biết đã nhận tốt thông tin NAK (Negateve Acknowledge) để báo cho người gửi biết đã nhận không tốt thông tin SYN (Synchronous Idle) kí tự đồng bộ dùng để duy trì sự đồng bộ giữa người gửi và người nhận. Trong giao thức này, khuôn dạng tổng quá của một khung dữ liệu như sau: SOH Header STX Text ETX BCC Thông tin điều khiển dữ liệu Header chứa thông tin điều khiển, thông thường nó bao gồm số thứ tự của khung và điạ chỉ của trạm đích. BCC (Block Check Character) là 8 bit kiểm tra lõi theo kiểu bit chẵn lẻ cho các kí tự thuộc vùng text đối với giao thức Basic Mode và 16 bit theo phương pháp kiểm tra lỗi vòng CRC-16 đối với giao thức Trong giao thức BSC/Basic mode có các thủ tục chính như sau: + Mời truyền tin: Trạm A muốn mời trạm B truyền tin thì A sẽ gửi lệnh sau đến B: EOT B ENQ EOT : dùng để chuyển liên kết sang trạng thái điều khiển B: là địa chỉ của trạm được mời truyền tin Khi nhận lệnh này nếu có tin để truỳên đi thì trạm B cấu trúc tin theo dàng chuẩn và gửi đi. Nếu không có tin để truyền đi B gửi lệnh EOT để trả lời. Trạm A sau khi gửi lệnh nếu quá một thời gian mà không nhận được trả lời của B hay nhận được trả lời sai thì nó sẽ chuyển sang trạng thái phục hồi. + Mời nhận tin: trạm A muốn mời trạm B nhạn tin thì lúc đó trạm gửi tới trạm B lệnh như sau: EOT B ENQ Nếu trạm B nhận tin thì nó sẽ gửi ACK để trả lới nếu không thì nó sẽ gửi NAK để trả lời. Nếu trạm B sau mộ tthời gian mà không nhận được trả lời hay trả lời sai thì nó chuyển sang trạng thái phục hồi. + Yêu cầu trả lời: •Một trạm cần trạm kia trả lời một yêu cầu nào đó đã gửi đi thì nó chỉ cần gửi lệnh ENQ. •Ngừng truyền tin gửi lệnh EOT •Muốn giải phóng liên kết gửi lệnh DLE và EOT + Trạng thái phục hồi như sau: Lặp lại lệnh đã gửi n lần hay gửi yêu cầu trả llơi n lần hay kết thcú truyền bằng cách gửi lệnh EOT 3.Giao thức hướng bit Giao thức HDLC (Hight- level Data link control) HDLC là giao thức hướng bit nghĩa là các phần tử của nó được xây dựng từ cấu trúc nhị phân và khi nhận dữ liệu thì nó sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một. Giăo thức này sử dụng cho cả hai trường hợp: điểm -điểm và nhiều điểm với phương thức truyền hai chiều đồng thời. Khung HDLC có hai khuôn dạng: chuẩn và mở rộng. Khuôn dạng tổng quát của một khung của HDLC như sau: Flag Address Control Informtion FSC Flag Hình: Khuôn dạng tổng quát một khung HDLC +Flag đánh dấu bắt đầu và kết thcú một khung Frame, vùng này có kích thứơc là 8 bit như sau: 01111110. Để tránh sự xuất hiẹn mã này trong nội dung của khugn người ta có cơ chế như sau: khi dữ liệu truyền đi, nếu có một xâu bit có 5 bit liên tiếp thì chèn vào một bit 0. Khi nhận nếu thấy xuất hiện một bit 0 sau 5 bit 1 thì tự động bỏ bit 0 này đi. +Address: vùgn địa chỉ của trạm đích của khung nó có kích thước 8 bit với dạng chuẩn và 16 bit với dạng mở rộng. +Control: là vùng định danh các loại khung khác nhau của HDLC. HDLC có 3 loại khung chuẩn : Khung loại U (unnumbered frame) dùng để thiết lập nên liên kết dữ liệu theo phương thức hoạt động khác nhau và giải phóng liên kết khi cần thiết. Đây là khung điều khiển. Các bit của vùng control đối với khung loịa U như sau: 1 1 M M P/F M M M Khung loại U có 5 bit M dùng để định danh nên sẽ có 32 khung loại U khác nhau. P/F (poll/final bit) là bit thể hiện khung này là khung yêu cầu hay một khung trả lời. Nếu là bit P thì ta có khung yêu cầu và nếu là bit F thì ta có khung trả lời, nếu p=1 thì trao quyền truyền tin cho trạm đích, trong phương thức trả lời chuẩn nếu F=1 thì chỉ rằng đây là khung cuói cùng trong dãy khung đã truyền đi của trạm client. Sau đó trạm client sẽ ngừng truyền tin cho đến khi nhậnhd dược sự cho phép của trạm chủ. Sau đây là 5 khung loại U thông dụngvới các bit của vùng điều khiển như sau: , SNRM (Set Normal Response Mode) : phương thức trả lời chuẩn. 1 1 0 0 P 0 0 1 Phương thức trả lời chuẩn được sử dụng trong trường hợp cấu hình không cân bằng, tức có một trạm điều khiển và các trạm bị điều khiển , SARM (Set Asynchronous Response Mode): phương thức trả lời dị bội. 1 1 1 1 P 0 0 0 Phương thức trả lời dị bội cũgn được sử dụng trong trường hợp cấu hình không cân bằng nhưng các trạm tớ được phép tiến hành việc truyền tin mà không cần sự cho phép của trạm chủ. Phương thức này dùng trong trường hợp điểm -điểm với phương thức truyền hai chiều. , SABM (Set Asynchronous Balanced Mode): Ph._.