ؿثک اي کاهپيتشي

(Datalink Layer)پيذ داد الي

1

هغالة ايي فللمقذمه فريم بنذي روشهاي تشخيص و تصحيح خطا كنترل جريان استانذاردIEEE براي شبكه هاي كامپيوتري استانذارد شبكه هاي محلي بي سيم

2

مقذمه

ظايف ايي الي:

فشين تذي کتشل خغا کتشل جشياى کتشل دػتشػي ت سػا

3

خذهات الي پيذ داد

خذهات پيذ داد ت الي ؿثک

خذهات پيذ داد ت الي ؿثک

فشين تذيسؿاي ػاختي فشين:

تش اػاع ؿواسؽ کاساکتش اػتفاد اص فلگ آغاصي فلگ پاياي

لشاس دادى يك ػشي کاساکتش خاف تشاي هـخق کشدى ؿشع اتاي DLE-STX DLE-ETX: يك فشين

دسج تايت : تايت گشا(Byte Stuffing ) دس كست جد کاساکتشاي خاف دس الگي تيتي

اػتفاد اص سؽ دسج تيت : تيت گشا(Bit Stuffing ) تيت 5ک پغ اصتيت 6جد . هتالي يك تيت كفش دسج هيـد دس گيشذ حزف هيـد

تياگش تايت آغاص يا اتاي فشين اػت 1هتالي

7

لاب تذي اػتفاد اص سؽ تايت گشا

(a) A frame delimited by flag bytes.

(b) Four examples of byte sequences before and after stuffing. 8

لاب تذي اػتفاد اص سؽ تيت گشا

Bit stuffing

(a) The original data.

(b) The data as they appear on the line.

(c) The data as they are stored in receiver’s memory after destuffing.

9

سؿاي تـخيق تلحيح خغا (فشد يا صج)سؽ تاصى سؽCRC Check sum

10

CRCهثالي اص هحاػث

11

12

کتشل جشياىتشتيثي اتخار ؿد ک فشػتذ تيـتش اص ظشفيت گيشذ داد

.اسػال کذ ( : حالت ايذ آل)پيؾ فشضا

حجن تافش اهحذد دس گيشذ کاال استثاعي تذى خغا

پشتکل پجش لغضاى

اػتفاد تي اص خظ هماتل تا خغا يض اػتفاد اص ػ هلف اكلي :timeout ،Acknowledge

window size 13

ػلؼل هشاتة هشتط ت پشتکلاي کتشل جشياى

14

Reliable Transmission ARQ (Automatic Repeat Request)

تذى کتشل خغا جشياى Simplestپشتکل

15

Simplestپشتکل الگسيتن اسػال دس فشػتذ

الگسيتن دسيافت دس گيشذ

16

Simplestهذل جشياى دس

17

(تلف اتظاس) Stop & Waitپشتکل

18

گيشذ، پغ اص دسيافت پيام، اسػال ( ACK)تؼت اػالم كلي هيکذ

Stop&Waitتثادل تؼت ا دس سؽ

ايي سؽ ن دس کاالاي داساي يض اػتفاد هيـد ن دس کاالاي تذى يض

19

20

ظشفيت کاال تش سي ظشفيت تشاتش اػت تا تؼذاد تيتي ک هيتاذ دسى کاال لشاس گيشد اص ساتغ صيش

:هحاػث هيـد شخ اسػال× تاخيش اتـاس ; ظشفيت کاال

تش سي کاال تشاتش اػت تا ؼثت تؼذاد تيت هجد دس کاال ت ظشفيت کاال . يا ؼثت صهاى اسػال يك تؼت ت کل صهاى هسد ياص تشاي اسػال دسيافت

50يك کاال هااس تا ػشػت : هثالkbps ک تاخيش اتـاس سفت تشگـت دستيتي سا دس هذت صهاى 1000هيلي ثاي اػت چاچ فشػتذ يك لاب 500آى .هيلي ثاي اسػال داسد، تش سي سا حؼاب کيذ 20

21

sec 2502

500m تاخيش سفت

sec 27025020 m صهاى هسد ياص تشاي دسيافت کاهل تؼت

sec 520250270 m ACKصهاى هسد ياص تشاي اسػال دسيافت

%8.3520

20U تش سي خظ

الگسيتن پجش لغضاى اص تاايي خظ اػتفاد ؿذ % 4واغس ک دس هثال لثل ـاى داد ؿذ تا حذد

اػت يکي اص داليل پاييي تدى کاسايي الگسيتنStop&Wait هؼغل ؿذى فشػتذ ،

.هيثاؿذ ACKتشاي دسيافت تشاي سفغ هـکل فق هيتاى ايي هحذديت سا اص فشػتذ تشداؿت ت آى ايي

اجاص سا داد ک تغس هذام پـت ػش ن الذام ت اسػال لاب وايذ؛گيشذ يض دس ايي سؽ آهادگي دسيافت چذيي لاب سا داسد پغ اص دسيافت ش لاب يا چذ

.هيگيذپجش لغضاى ت ايي سؽ . لاب پيام اػالم كلي سا اسػال هي وايذلاتايي اػت ک فشػتذ تذى دسيافت پيام : پجش فشػتذACK لاب لثلي ،

لادس ت اسػال آاػتتؼذاد لاتايي ک هيتاذ تذى سػايت تشتية دس گيشذ دسيافت : پجش گيشذ

. ؿذ

22

ؿواس گزاسي لاتا

ساتغ صيش تايذ تيي ؿواس گزاي لاتا عل پجش اي اسػال : دسيافت جد داؿت تاؿذ

اگشm 2تيت تشاي ؿواس گزاسي اػتفا ؿدm ؿواس هجضا

.ايجاد هيگشدد

23

Max Seq. Number ≥ Send Window + Receive Window

ػولکشد هکايؼن پجش لغضاى دس فشػتذ گيشذ

کاالاي يضي

دسکاالاي يضي ايي اهکاى جد داسد ک تؼت اسػال ؿذ يا پيامتايذ تويذاتي تشاي 2اػالم كلي دس اثش يض اص تيي تشذ لزا دس الي

.تـخيق اكالح خغا جد داؿت تاؿذ تؼت هجذد اسػال گشددد يظگي اكلي دس ايي الگسيتوا جد داسد:

Timeout Acknowledge

دس اداه د سؽ صيش هسد تشسػي لشاس خاذ گشفت: Go-Back-N Automatic Repeat Request

Selective Repeat Automatic Repeat Request

25

Go-Back-N

تثدStop-and-Wait تسط عذم اتظار ترا ارسال

ا ت طر پست هطغل گ داضتي کاال تا ارسال تست

اجاز ارسال ت اذاز پجر ا ت اذازWs فرن

ازm کذ .تت ترا ضوار ترتة استفاد ه اگرACK قذو تري فرن پص از اتوام اذار پجر ترسذ

تان ت ارسال اداه دن .هضذ .اگر پجر کاهل ضد ، فرن ا دتار ارسال ه در اي رش ازtimeout در فرستذ استفاد هطد.

26

Go-Back-N ARQپجش اسػال دس

27

Go-Back-N ARQپجش دسيافت دس

28

.اػت 1تشاتش Go-Back-Nعل پجش دسيافت دس ، تواهي تؼت ا هجذد اسػال Time outدس كست خشاب ؿذى يك تؼت اص عشيك

هيـذ

Selective Repeat ARQ اتخاب تکرار

GBN ARQ کارا ثد زرا چذي فرن در صرت ترز خطا هجذدا ارسال ضذذ .ه

کذ .رش اتخاب تکرار تا ک فرن را دتار ارسال هTimeout ضد تا فرن هرتط دتار ارسال ضد .تاعث هNAK تاعث ارسال هجذد قذو تري فرو کACK ضد .طذ است ه

تاذ درافت کذ گ گرذ ک پجر درافت از ضوار ترتة ا ک ه دارد .ه

فرن ا تذى خطا ل خارج از ترتة ک ضوار ترتة آى ا در پجر درافت ست ضذ .تافر ه

درافت فرن تا ضوارR ضد پجر ک ا چذ خا ت جل تلغسد .تاعث ه

29

Selective Repeat ARQپجش دسيافت دس

اػت 1عل پجش دسيافت تضسگتش اص. دسيافت يك تؼت خاسج اص تت لي دس تاص پجش دسيافت تاػث اسػال پيام

.اسػال هجذد هيـد هؼوال اص هتذCumulative ACK (ACK تجوؼي )اػتفاد هيـد

فشػتذ تجاي اسػالACK تشاي ش لاب، پغ اص دسيافت چذيي لاب ؿواس آخشيي لاب سايك لاب توام لاتاي لثلي سا تاييذ ؿذ ACKاػالم كلي هيکذ گيشذ دس كست دسيافت

. فشم هيکذ

30

Goback-N Selective Repeatتشسػي د سؽ

31

Goback-N

Selective Repeat

frame

tf time

A

B

tprop tack tproc tprop

tproc

t0 = total time to transmit 1 frame

R

n

R

ntt

ttttt

af

procprop

ackfprocprop

22

220bits/info frame

channel transmission rate

bits/ACK frame

Stop-and-Waitهحاػث کاسايي هذل

32

تش سي کاال تذى خغا S&Wکاسايي

33

.)(2

1

1

00

f

procprop

f

a

f

oof

eff

n

Rtt

n

n

n

n

R

t

nn

R

R

bits for header & CRC

,bitsn informatio edeliver th torequired timetotal

ndestinatio todelivered bitsn informatio ofnumber

0

0

t

nnR

of

eff

Effect of frame overhead

Effect of ACK frame

Effect of Delay-Bandwidth Product

Effective transmission rate:

Transmission efficiency: ≈0

≈0 ≈0

Rtn

n

propf

f

20

پاي تاذ –تأثيش حاكلضشب تأخيش : هثال

34

nf=1250 bytes = 10000 bits, na=no=25 bytes = 200 bits

2xDelayxBW

Efficiency 1 ms

200 km

10 ms

2000 km

100 ms

20000 km

1 sec

200000 km

1 Mbps 103

88%

104

49%

105

9%

106

1%

1 Gbps 106

1%

107

0.1%

108

0.01%

109

0.001%

Stop-and-Wait ستاتطار تسرگ هاسة تأخر تاال ترا سرعت ا خل.

%9.908/10001250

1250

20

Rtn

n

propf

f

دس کاال تا خغا S&Wکاسايي

)1()(2

1

11

0

f

f

procprop

f

a

f

o

f

of

eff

SW P

n

Rtt

n

n

n

n

R

Pt

nn

R

R

35

1 – Pf ;احتوال ايک فشين تذى خغا تشػذ 1هتػظ تؼذاد اسػال ا تشاي اليي دسيافت تذى خغا/ (1–Pf ) اػت. اسػال تشاي هفميت 10اسػال تذى خغا تشػذ تغس هتػظ 10اگش يکي اص ش

.الصم اػت هتػظ صهاى کلي تشاي ش فشين تشاتش تاt0/(1 – Pf) خاذ تد.

Effect of frame loss

)1(2

f

propf

f

sw PRtn

n

تأثيش شخ خغاي تيت: هثال

36

nf=1250 bytes = 10000 bits, na=no=25 bytes = 200 bits

Find efficiency for random bit errors with p=0, 10-6, 10-5, 10-4

1 – Pf Efficiency

0 10-6 10-5 10-4

1 Mbps

& 1 ms

1

88%

0.99

86.6%

0.905

79.2%

0.368

32.2%

pnepP f

pnn

fff small and largefor )1(1

.ضديك هي ؿد 1ت nfp ک حالي دس هي دذ لشاس تأثيش سا تحت خغااي تيت کاسايي

ضد تا کاال هطغل گ داضت ضد .ارسال فرن ا ت صرت خط لل هاز اجام هضذ .فرن ا حا خطا فرن ا خارج از ترتة ادذ گرفت ه ضد ت عقة ترد 4ارسال کذ زها ک پجر تا اذاز ضد ،هجثر ه .پر ه

Go-Back-N ARQ

A

B

fr 0

Time fr 1

fr 2

fr 3

fr 4

fr 5

fr 6

fr 3

ACK1

out of sequence frames

Go-Back-4: 4 frames are outstanding; so go back 4

fr 5

fr 6

fr 4

fr 7

fr 8

fr 9

ACK2

ACK3

ACK4

ACK5

ACK6

ACK7

ACK8

ACK9

Rnext 0 1 2 3 3 4 5 6 7 8 9

37

همذاس تي تشاي عل پجش چمذس اػت

عل پجش تايذ ت اذاص اي تاؿذ تا دس توام صهاا کاال پش .تاؿذ

اگش عل پجش کچك تاؿذ تؼذاد لاتاي هؼلك کن خاذ تد اص پاي تاذ اػتفاد هاػة اجام خاذ ؿذ

اگش عل پجش تضسگ تاؿذ دس الگسيتنGo Back-N تؼياس .ديش هتج خغا هيـين اسػال هجذد سا ديش اجام هيذين

عل لاب :nf شخ اسػال :R

تاخيش اتـاس :tprop

38 frame

prop

frame

frameprop

frame

transfull

optt

t

t

tt

t

TWin 21

2

صهاى اسػال يك فشينframeproptransfull ttT 2

R

nt

f

frame

Go-Back-N with Timeout

هطکلGo-Back-N هعرف ضذ: اگر فرن گن ضد هثع فرن ترا ارسال ذاضت تاضذ، پجر پر

.و ضد تازات آغاز و ضد

ترا ر فرن از کtimeout استفاد ضد: زها کtimeout ضد، توام فرن ا ارسال هجذد هقض ه

ضذ .ه

39

Go-Back-Nکارا رش

ترا کارا رشGo Back-N س حالت را هتاى در ظر گرفت اگر طل پجر ارسال ت اذاز کاف تسرگ تاضذ خطا ذاضت تاضن( حالت ال . طل پجر ارسال کاف است ل خطا جد دارد( حالت دم. طل پجر کاف ست خطا س جد دارد( حالت سم.

در اي حالت کارا تراتر است تا ( حالت ال

اگر احتوال ارسال هفق ک فرن ( حالت دم( ارسال صحح فرن درافتACK ) تراترPsuccess تاضذ

40

101

f

f

GBNn

nn

o

success

frame

frame

GBN

success

retransmit

oretransmitframetransfull

TP

t

t

PN

TNtT

11

11

2

Time out

تؼذاد اسػال هجذد

(اداه) Go-Back-Nکارا رش اگر کاال دارا خطا تاضذ طل پجر ارسال کوتر از ( حالت سمwopt تاضذ.

41

opt

send

o

success

frame

frame

GBNw

w

TP

t

t

11

3

تاثيش پجش کچك

Time out

کاسايي سؽ تکشاس اتخاتي

42

opt

sendsuccess

f

f

SRPTw

wP

n

nn

0

تاثيش پجش کچكحذاکثش همذاس ايي

تاؿذ 1الواى تايذ تاثيش خغاي کاال

تاثيش ػشتاس لاب تذي اػت 1تمشيثا تشاتش

GBNتأثر رخ خرات تت تر : هثال

nf=1250 bytes = 10000 bits, na=no=25 bytes = 200 bits

:ترا خطا تت تصادف S&W GBNهقاس کارا

p = 0, 10-6, 10-5, 10-4 and R = 1 Mbps & 100 ms

1 Mbps x 100 ms = 100000 bits = 10 frames → Use Ws = 11

Efficiency 0 10-6 10-5 10-4

S&W 8.9% 8.8% 8.0% 3.3%

GBN 98% 88.2% 45.4% 4.9%

تثد لاتل هالحظۀGBN ؼثت تS&W تشايDelay-bandwidth product تضسگ اي GBN هي دذخد سا اص دػت کاسايي دس كست سؿذ شخ خغا.

43

هثال

تيتي سا هيخاين ت کوك پجش 1000يك ػشي فشيوايساذهاى خظ سا تشاي حاالت صيش تا فشم . لغضاى اسػال کين

:هحاػث واييذ m/s 108*2ػشػت اتـاس 1خظ اتمال تغل ( الف km 1 ػشػت اسػال Mbps اذاص

2پجش

50000خظ اتمال هااس اي تغل ( ب km 2 ػشػت Mbps 127اذاص پجش

44

ساذهاى خظ سا . تيتي سا هيخاين ت کوك پجش لغضاى اسػال کين 1000يك ػشي فشيواي :هحاػث واييذ m/s 108*2تشاي حاالت صيش تا فشم ػشػت اتـاس

1خظ اتمال تغل ( الف km 1 ػشػت اسػال Mbps 2 اذاص پجش

50000خظ اتمال هااس اي تغل ( ب km 2 ػشػت Mbps 127 اذاص پجش

45

1

001.110

1052121

sec10101

10

sec105102

10

3

6

3

6

3

6

8

3

optsend

frame

prop

opt

frame

prop

ww

t

tw

t

t

127.01001

127127

1001105

25.02121

sec105102

10

sec25.0102

1050

4

4

6

3

8

6

optsend

frame

prop

opt

frame

prop

ww

t

tw

t

t

MAC Sub-layer

Data link layer

802.3 CSMA-CD

802.5 Token Ring

802.2 Logical link control

Physical layer

MAC

LLC

802.11 Wireless LAN

Network layer Network layer

Physical layer

OSI IEEE 802

Various physical layers

Other LANs

46

ؿثک اي هحليتشاي IEEEاػتاذاسدايتشاي اػتاذاسدػاصي دس صهي ؿثک اي اعالػاتي IEEEاليي گش 1980دس ػال

.ؿکل گشفتIEEE 802.1 : پشتکلاي الي تاالتش دسLAN IEEE 802.2 : صيشاليLLC اص پيذ داد IEEE 802.3 :ؿثک هحلي اتشت IEEE 802.4 : ؿثک هحليToken Bus IEEE 802.5 : ؿثک هحليToken Ring IEEE 802.11 :ؿثک هحلي تيؼين

47

IEEE 802.3 تػظ هتکالف دس آصهايـگا صيشاکغ ت جد 1973دس ػال

.آهذIEEE 802.3

10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseF

48

هتش 500حذاکثش هشتث هي تاى اػتفاد کشد 4اص تکشاسگش تا ت كست يك دس هياى هي تاى ت ػگوتا کاهپيتش كل کيذ هگاتيت سؽ اتمال ػيگال پاي 10ػشػت تشاي اتلال کاهپيتش ت آى اص يك کاتلAUI يك Transceiver اػتفاد هي

.ؿد

10Base5 implementation

49

هتش 185حذاکثش هشتث هي تاى اػتفاد کشد 4اص تکشاسگش تا 30ش ػگوت حذاکثش . ت كست يك دس هياى هي تاى ت ػگوتا کاهپيتش كل کيذ هگاتيت سؽ اتمال ػيگال پاي 10ػشػت تشاي اتلال کاهپيتش ت آى اص يك اتلال دذT ؿکلBNCاػتفاد هي ؿد.

10Base2 implementation

13.50

هتش 100حذاکثش هشتث هي تاى اػتفاد کشد 4اص تکشاسگش تا هگاتيت سؽ اتمال ػيگال پاي اص کاتلاي 10ػشػتUTP اػتفاد هي ؿد. تپلطي آى ػتاس اي اػت. تشاي اتلال کاهپيتش ت آى اص يك اتلال دذRJ45 اػتفاد هي ؿد.

10Base-T implementation

51

کيلهتش تشاي چذحالت 3کيلهتش تشاي تك حالت 2حذاکثش هگاتيت سؽ اتمال ػيگال پاي 10ػشػت اص د صج سؿت فيثش تشاي اسػال دسيافت اػتفاد هي ؿد. اص کاکتسايST ياSC اػتفاد هي ؿد.

10Base-F implementation

52

53

ػاختاس فشين اتشت