Slide bài giảng môn Kỹ thuật mạng truyền thông nội dung chương 2 phần 2: Lớp vật lý và liên kết dữ liệu

lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGH HỌ Ệ C VI Ệ ETHERN N CÔNG NGH ET
Ệ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN
Kĩ thuật mạng truyền thông
( Fundamentals of CommunicationsNetworks )
Giảng viên :
TS. Phạm Anh Thư
Điện thoại/E-mail:
0912528188, thupa80@yahoo.com, thupaptit@gmail.com Bộ môn:
Mạng viễn thông - KhoaViễn thông 1
Học kỳ/Năm biên soạn: II/ 2021-2022 1- lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGHỆ ETHERNET
Chương 2: Lớp vật lí và liên kết dữ liệu
 2.3 Công nghệ Ethernet  2.3.1 Giới thiệu
 2.3.2 Mô hình phân lớp Ethernet
 2.3.3 Cấu trúc khung Ethernet
 2.3.4 Quá trình truyền và nhận khung
 2.3.5 Các chuẩn Ethernet lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGHỆ ETHERNET  Ethernet là công nghệ mạng LAN
phổ biến nhất hiện nay. Mạng ược
xây dựng theo chuẩn 7 tầng trong cấu trúc mạng OSI.
 Các công ty Xerox, NEC, Intel hợp tác và thiết kế vào những năm 1970.
 Đến những năm 1980 IEEE ban hành hợp chuẩn IEEE 802.x thì mạng
Ethernet ược cải tiến và nâng cấp. Cấu hình: bus hoặc star.
Phương pháp chia sẻ môi trường truyền: CSMA/CD.
 Quy cách kỹ thuật IEEE
802.3 Vận tốc truyền: 10 – 1000 Mbps. Cáp:
cáp ồng trục, cáp xoắn, cáp quang lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGHỆ ETHERNET  Ưu iểm:
 Dễ xây dựng, quản lý, và bảo trì.
 Chi phí xây dựng và bảo trì thấp.
 Cấu trúc mạng mềm dẻo.
 Dễ kết nối và tích hợp với các hệ thống chuẩn khác.
 Một mạng Ethernet bao gồm các nút mạng và
các phương tiện kết nối
 Thiết bị ầu cuối dữ liệu (DTE): Là các thiết bị nguồn hoặc ích
của các khung dữ liệu, như máy tính, máy chủ, …
 Thiết bị truyền thông dữ liệu (DCE): Là các thiết bị mạng trung
gian có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp các gói tin trong mạng
như hub, switch, router, modem… lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGHỆ ETHERNET
 Mô hình phân lớp Ethernet:  Lớp MAC:
 Đóng gói dữ liệu, bao gồm óng khung dữ liệu, phân tích khung, phát hiện lỗi
 Điều khiển truy nhập phương tiện, bao gồm khởi tạo quá trình truyền khung,
khôi phục nếu gặp sự cố truyền dẫn.  Lớp MAC-client:  LLC (nếu nút là DTE)  Thực thể cầu nối (nếu nút là DCE) Mô hình OSI Mô hình Ethernet lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGHỆ ETHERNET
Cấu trúc khung Ethernet 
Dạng thức khung trong Ethernet: Ethernet chia dữ liệu thành nhiều khung
(frame). Khung là một gói thông tin ược truyền như một ơn vị duy nhất.
Khung trong Ethernet có thể dài từ 64 ến 1518 byte, nhưng bản thân khung
Ethernet ã sử dụng ít nhất 18 byte, nên dữ liệu một khung Ethernet có thể dài
từ 46 ến 1500 byte. Mỗi khung ều có chứa thông tin iều khiển và tuân theo
một cách tổ chức cơ bản. Ví dụ khung Ethernet (dùng cho TCP/IP). lOMoARcPSD| 10435767 CÔNG NGHỆ ETHERNET 
PRE: Gồm 7 byte là chuỗi các bit 0 và 1 ể
ánh dấu iểm ầu khung và ồng bộ khung 
SOF: Gồm 1 byte 10101011: Nó theo sau
Preamble và chỉ ra sự bắt ầu của chuỗi
thông tin với hai bit cuối là 11. Sau byte này chính là ịa chỉ. 
DA/SA: ịa chỉ ích và ịa chỉ nguồn (MAC) 
Length/Type: Gồm 2 byte chỉ ộ dài trường dữ liệu 
Data: Dữ liệu của khung. Nếu dữ liệu < 46
byte thì một phần bù ược thêm vào ể kích FCS: Gồm 4 byte, chứa mã kiểm tra lỗi CRC
thước tăng thêm thành 46 byte do bên gửi tạo ra. Giá trị này ược bên nhận
tính lại ể kiểm tra khung có bị lỗi trong quá
trình truyền hay không. Nó ược tạo ra từ DA, SA, Length/Type và Data. lOMoARcPSD| 10435767
Kĩ thuật mã hoá Manchester 1-
Downloaded by Ti?n D?ng Tr?n Lý (dungtienltr128@gmail.com) lOMoARcPSD| 10435767
Kĩ thuật mã hoá Manchester vi sai lOMoARcPSD| 10435767 KĨ THUẬT CSMA/CD 
Đa truy nhập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung
ột: là phương pháp truy nhập ường truyền ngẫu nhiên
sử dụng cho các mạng có cấu trúc dạng BUS, trong ó
tất cả các máy trạm (host) kết nối trực tiếp vào BUS. 
Mọi trạm ều có thể truy nhập vào BUS dùng chung một
cách ngẫu nhiên do ó có thể dẫn ến xung ột (2 máy
trạm cùng truyền tại một thời iểm) 
Cảm nhận sóng mang: mỗi trạm máy tính trên mạng
kiểm tra lưu lượng mạng trên cáp, khi máy tính “cảm
thấy” cáp ang thông thì nó có thể gửi dữ liệu. Nếu hai
máy tính tình cờ gửi dữ liệu tại cùng thời iểm thì xung
ột sẽ xảy ra. Khi ó, các máy liên quan sẽ ngừng truyền
trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi sẽ gửi lại. lOMoARcPSD| 10435767 Kĩ thuật CSMA/CD 
Kĩ thuật CSMA/CD: Đa truy nhập cảm nhận
sóng mang có phát hiện xung ột (Collision Detection) 
Khi tín hiệu ang ược truyền trên kênh truyền, kênh truyền lúc này
bận và ta gọi trạng thái này là có sóng mang – carrier. 
Khi ường truyền rỗi: không có sóng mang – absence carrier. 
Nếu hai trạm cùng truyền khung ồng thời thì chúng sẽ phát hiện ra
sự xung ột và phải thực hiện lại quá trình truyền khung. 
Khoảng thời gian ể một giao tiếp mạng khôi phục lại sau mỗi lần
nhận khung ược gọi là khoảng trống liên khung ( interframe gap)
– ký hiệu IFG. Giá trị của IFG bằng 96 lần thời gian của một bit. lOMoARcPSD| 10435767 Kĩ thuật CSMA/CD 
Tính IFG cho Ethernet 10Mb/s, 100Mb/s, 1000Mb/s?  Các bước thực hiện 1.
Nếu ường truyền rỗi, truyền tín hiệu, nếu không, chuyển bước 2 2.
Nếu ường truyền bận, nghe trạng thái rỗi, sau ó mới truyền 3.
Nếu xung ột ược phát hiện, truyền các bit báo hiệu
tắc nghẽn và ngừng truyền tín hiệu lOMoARcPSD| 10435767 Kĩ thuật CSMA/CD 4.
Sau ó ợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên bằng K
lần 512 thời gian một bit và lại bắt ầu từ bước 1 lOMoARcPSD| 10435767 Kĩ thuật CSMA/CD lOMoARcPSD| 10435767 Phát hiện xung ột
 Trên ường bus, xung ột sẽ tạo ra iện thế lớn
hơn rất nhiều so với tín hiệu
 Xung ột ược phát hiện nếu tín hiệu trên ường
truyền lớn hơn tín hiệu tại một trạm lOMoARcPSD| 10435767 CSMA/CD: Hoạt ộng 
Khi phát hiện ường truyền rỗi, máy trạm sẽ ợi thêm một khoảng thời gian
bằng IFG, sau ó nó thực hiện ngay việc truyền khung. Nếu truyền nhiều khung
thì giữa các khung phải cách nhau khoảng IFG. 
Trong trường hợp ường truyền bận, máy trạm sẽ tiếp tục lắng nghe ường
truyền cho ến khi ường truyền rỗi thì thực hiện lại 1. lOMoARcPSD| 10435767 CSMA/CD: Hoạt ộng 
Phát hiện thấy sự xung ột, máy trạm sẽ phải tiếp tục truyền 48 bit dữ liệu
(xem như là các bit báo hiệu tắc nghẽn). Nếu sự xung ột ược phát hiện ngay
khi mới bắt ầu truyền khung thì máy trạm sẽ phải truyền hết trường
preamble và thêm 48 bit nữa, việc truyền nốt các bit này ảm bảo tín hiệu sẽ
tồn tại trên ường truyền ủ lâu cho phép các trạm khác (trong các trạm gây ra
xung ột) nhận ra ược sự xung ột và xử lý 
Khi một trạm truyền thành công 512 bit (không tính trường preamble), xem
như kênh truyền ã bị chiếm. Điều này cũng có nghĩa là không thể có xung ột
xảy ra nữa. Khoảng thời gian ứng với thời gian của 512 bit ược gọi là slotTime. lOMoARcPSD| 10435767
Quá trình truyền khung
 Tầng con MAC của một trạm cuối nhận ược yêu cầu truyền
khung cùng với các thông tin về ịa chỉ và dữ liệu cần truyền từ tầng con LLC
 Tầng con MAC bắt ầu quá trình truyền bằng cách chuyển ổi
các thông tin từ LLC vào vùng ệm khung MAC.
 Giá trị của các trường PRE và SOF ược chèn vào vị trí tương ứng.
 Địa chỉ ích và nguồn ược ưa vào các trường DA, SA.
 Số byte dữ liệu LLC ược tính toán và ưa vào trường Length/Type.
 Dữ liệu LLC ược chèn vào trường Data. Nếu số byte dữ liệu <46, phần bù
ược thêm vào ể số byte thành 46.
 Giá trị kiểm lỗi CRC ược tính toán dựa trên các trường DA, SA,
Length/Type, Data và ược chèn vào trường FCS ngay sau trường Data. lOMoARcPSD| 10435767
 Truyền khung theo phương pháp truy nhập ường truyền CSMA/CD).
Quá trình nhận khung
 Khi trạm ích nhận ược khung gửi tới, ầu tiên nó sẽ kiểm tra
xem ịa chỉ ích của gói tin có trùng với ịa chỉ của nó, hoặc ịa chỉ
quảng bá không. Nếu trùng:
 Kiểm tra ộ dài khung, tiến hành tính toán mã kiểm lỗi CRC và khớp với mã thu ược từ khung.
 Nếu ộ dài khung là úng và 2 giá trị kiểm lỗi khớp với nhau, nó sẽ xác ịnh
kiểu của khung dựa trên kích thước trường Length/Type.
 Cuối cùng, khung ược phân tách và chuyển cho giao thức phù hợp ở tầng trên. lOMoARcPSD| 10435767 Các chuẩn Ethernet
 IEEE ã phát triển chuẩn Ethernet trên nhiều công nghệ truyền
dẫn khác nhau vì thế có nhiều loại mạng Ethernet. Mỗi loại
mạng ược mô tả dựa theo ba yếu tố: tốc ộ, phương thức tín
hiệu sử dụng và ặc tính ường truyền vật lý (Nằm trong 802.3)
 Các hệ thống Ethernet 10Mb/s
 Các hệ thống Ethernet 100 Mb/s – Ethernet cao tốc (Fast Ethernet) Các hệ thống Giga Ethernet
 Các hệ thống Ethernet 10Mb/s
 10Base5. Đây là tiêu chuẩn Ethernet ầu tiên, dựa trên cáp ồng trục loại
dày. Tốc ộ ạt ược 10 Mb/s, sử dụng băng tần cơ sở, chiều dài cáp tối a cho
1 phân oạn mạng là 500m. lOMoARcPSD| 10435767 Các chuẩn Ethernet
 10Base2. Có tên khác là “thin Ethernet” , dựa trên hệ thống cáp ồng trục
mỏng với tốc ộ 10 Mb/s, chiều dài cáp tối a của phân oạn là 185 m (IEEE làm tròn thành 200m).
 10BaseT. Chữ T là viết tắt của “twisted”: cáp xoắn cặp. 10BaseT hoạt ộng
tốc ộ 10 Mb/s dựa trên hệ thống cáp xoắn cặp Cat 3 trở lên.
 10BaseF. F là viết tắt của Fiber Optic ( sợi quang). Đây là chuẩn Ethernet
dùng cho sợi quang hoạt ộng ở tốc ộ 10 Mb/s , ra ời năm 1993.
 Các hệ thống Ethernet 100Mb/s
 100BaseT. Chuẩn Ethernet hoạt ộng với tốc ộ 100 Mb/s trên
cả cáp xoắn và cáp sợi quang. lOMoARcPSD| 10435767 Các chuẩn Ethernet
 100BaseX. Chữ X nói lên ặc tính mã hóa ường truyền của hệ
thống này (sử dụng phương pháp mã hoá 4B/5B của chuẩn
FDDI). Bao gồm 2 chuẩn 100BaseFX và 100BaseTX
 100BaseFX. Tốc ộ 100Mb/s, sử dụng cáp sợi quang a mode.
 100BaseTX. Tốc ộ 100Mb/s, sử dụng cáp xoắn cặp.
 100BaseT2 và 100BaseT4. 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 ược sử dụng. lOMoARcPSD| 10435767 100BASE-T (Fast Ethernet)
(a) A two-station Ethernet. (b) A multistation Ethernet. lOMoARcPSD| 10435767 Các chuẩn Ethernet
 Các hệ thống Ethernet 1000Mb/s
 1000BaseX. Chữ X nói lên ặc tính mã hoá ường truyền ( chuẩn
này dựa trên kiểu mã hoá 8B/10B dùng trong hệ thống kết nối
tốc ộ cao Fibre Channel ược phát triển bởi ANSI). Chuẩn 1000BaseX gồm 3 loại:
 1000Base-SX: tốc ộ 1000 Mb/s, sử dụng sợi quang với sóng ngắn.
 1000Base-LX: tốc ộ 1000 Mb/s, sử dụng sợi quang với sóng dài.
 1000Base-CX: tốc ộ 1000 Mb/s, sử dụng cáp ồng.
 1000BaseT. Hoạt ộng ở tốc ộ Giga bit, băng tần cơ sở trên cáp
xoắn cặp Cat 5 trở lên. Sử dụng kiểu mã hoá ường truyền
riêng ể ạt ược tốc ộ cao trên loại cáp này. lOMoARcPSD| 10435767 Hỏi áp ? Công nghệ Ethernet 1.
Trình bày chức năng các thành phần của mạng cục bộ 2.
Trình bày các kiểu kiến trúc mạng cục bộ 3.
Giới thiệu ặc iểm của các loại ường truyền trong mạng cục bộ 4.
Trình bày ặc iểm của phương thức truy nhập CSMA/CD 5.
Trình bày ặc iểm của chuẩn LAN Ethernet 6.
Trình bày quan hệ giữa mô hình phân lớp Ethernet và OSI 7.
Trình bày cấu trúc khung Ethernet 8.
Giới thiệu các ặc tả lớp vật lí Ethernet lOMoARcPSD| 10435767 9.
Giới thiệu về các thiết bị phần cứng mạng Ethernet 10.
So sánh ặc iểm của các dịch vụ hướng kết nối và phi kết nối lOMoARcPSD| 10435767
Địa chỉ Ethernet MAC
 Có ba cách ể xác ịnh máy tính trong môi trường mạng TCP/IP:
 Điạ chỉ vật lý  Địa chỉ IP  Tên miền.
 Điạ chỉ vật lý là iạ chỉ MAC ược ghi vào trong card giao
diện mạng. Nó ược dùng cho các iạ chỉ mạng LAN, không
phải là iạ chỉ liên mạng.
 Điạ chỉ IP xác ịnh một máy tính trên một liên mạng IP.
Tên miền cung cấp tên dễ nhớ cho một máy tính trong
liên mạng IP. Khi người dùng sử dụng tên miền, chúng sẽ \ lOMoARcPSD| 10435767
Địa chỉ Ethernet MAC
ược chuyển thành iạ chỉ IP bởi DNS (Domain Name
System), chung cho các iạ chỉ trong liên mạng IP
 Địa chỉ MAC là ịa chỉ vật lý hay còn gọi là số nhận dạng (Identification number) của thiết bị.
 Mỗi thiết bị (card mạng, modem, router...) ược nhà sản xuất (NSX)
chỉ ịnh và gán sẵn 1 ịa chỉ nhất ịnh; thường ược viết theo 2 dạng:
MM:MM:MM:SS:SS:SS (cách nhau bởi dấu :) hay MM-MM-MM-SS-SS-
SS (cách nhau bởi dấu -).
 Địa chỉ MAC là một số 48 bit ược biểu diễn bằng 12 số hexa (hệ số
thập lục phân), trong ó 24bit ầu (MM:MM:MM) là mã số của NSX
(Linksys, 3COM...) và 24 bit sau (SS:SS:SS) là số seri của từng card mạng ược NSX gán. lOMoARcPSD| 10435767
Địa chỉ Ethernet MAC
 Như vậy sẽ không xảy ra trường hợp hai thiết bị trùng nhau ịa chỉ vật
lý vì số nhận dạng ID này ã ược lưu trong chip ROM trên mỗi thiết bị
trong quá trình sản xuất, người dùng không thể thay ổi ược.  00.e0.fc.39.80.34
 MAC address includes 48 bits and it is shown as 12 dotted hexadecimal notations
 MAC address is exclusive globally which is allotted and managed by IEEE. Every MAC
address is composed of two parts. The first 24 bits part is the vendor code and the
other 24 bits part is serial number
 If 48 bits are all “1”, it means the address is used for broadcast
 If the 8th bit is “1”, it means the address is used for multicast lOMoARcPSD| 10435767
Địa chỉ Ethernet MAC 0000000 1 10111011 00111010 10111010 10111110 10101000
Do you know why IP address is not
It means this is a multicast address. fixed as MAC? Page27 lOMoARcPSD| 10435767
Nguyên lý hoạt ộng lớp 2 Segment 1 Segment 2 A C PORT1 PORT2 D B switch typical use of the switch MAC ADD. port MAC A 1 MAC B 1 MAC C 2 MAC D 2 Page28 lOMoARcPSD| 10435767
Nguyên lý hoạt ộng lớp 2(Cont.) MAC Address Port MACA 1 MACB 1 MACC 2 MACD MACA ...... MACD 2 Port 1 MACD MACA ...... Port 2 lOMoARcPSD| 10435767 VLAN: Mạng LAN ảo
VLAN: Virtual Local Area
Network VLAN là một kỹ thuật cho
phép tạo lập các mạng LAN ộc lập một
cách logic trên cùng một kiến trúc hạ
tầng vật lý Việc tạo lập phân chia
nhiều mạng LAN ảo trong cùng một
mạng cục bộ giúp giảm thiểu miền
quảng bá (broadcast domain) cũng như
giúp khả năng bảo mật, quản lý và hiệu
năng ạt kết quả cao nhất, tạo thuận lợi
cho việc quản lý một mạng cục bộ rộng lớn. lOMoARcPSD| 10435767
Origin of Vlan ----Broadcast Storm Broadcast Area …… lOMoARcPSD| 10435767
Phân chia miền Broadcast bởi Router Broadcast Area Broadcast Area ……
Phân chia miền Broadcast bởi VLAN lOMoARcPSD| 10435767 Port 1 : VLAN-1 Port 2 : VLAN-2 Broadcast Area Broadcast Area …… Ưu iểm của VLAN
 Tiết kiệm băng thông của mạng: Do VLAN có thể chia nhỏ LAN
thành các oạn (là một vùng quảng bá). Khi một gói tin quảng bá, lOMoARcPSD| 10435767
nó sẽ ược truyền chỉ trong một VLAN duy nhất, không truyền ở
các VLAN khác nên giảm ược lưu lượng quảng bá, tiết kiệm ược
băng thông ường truyền.
 Tăng khả năng bảo mật: Các VLAN khác nhau không truy cập ược
vào nhau (trừ khi có khai báo ịnh tuyến).
 Dễ dàng thêm hay bớt các máy tính vào VLAN: Trên một switch
nhiều cổng, có thể cấu hình VLAN khác nhau cho từng cổng, do ó
dễ dàng kết nối thêm các máy tính với các VLAN.
 Mạng có tính linh ộng cao. 1- lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự Port VLAN Port 1 VLAN5 Port 2 VLAN10 Port 3 VLAN5 Port 4 VLAN10 lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự a trên port lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự LAN Switch
Port 2 Port 3 Port 4 Host B Host C Host D VLAN Table lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự MAC VLAN MAC A VLAN5 MAC B VLAN10 MAC C VLAN5 lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự MAC D VLAN10 lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự a trên MAC lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự LAN Switch Host B Host C Host D MAC B MAC C MAC D VLAN Table lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự a trên giao thức Protocol VLAN IPX VLAN5 Protocol IP VLAN10 Protocol …… …… lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự LAN Switch Host B Host C Host D
IP Protocol IPX Protocol IP Protocol VLAN Table lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự IP VLAN VLAN5 IP 1.1.1.0/24 VLAN10 IP 1.1.2.0/24 …… …… lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự a trên Subnet lOMoARcPSD| 10435767 VLAN dự LAN Switch Host B Host C Host D 1.1.2.88 1.1.1.8 1.1.2.99 VLAN Table