Đồ án Giao thức X25 PLP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG VÀ TRUYỀN DỮ LIỆU --------------000----------------- ĐỀ TÀI: GIAO THỨC X25 PLP Tìm hiểu về giao thức X.25 PLP Mô phỏng giao thức A) LÝ THUYẾT VỀ X.25 PLP Các mạng chuyển mạch gói công cộng sử dụng khuyến nghị X.25 của CCITT, đó là một giao diện chuẩn giữa thiết bị mạng gói được gọi là một DCE (Data Circuit-terminating Equipment) bởi CCITT, và các thiết bị người dùng, được gọi là DTE (Data Terminal Equipment). Khuyến nghị X.25 CCITT được thông qua vào tháng 3/1976 và được duyệt lại vào những năm 1980, 1984, và 1988. Giao diện X.25 giữa DTE và DCE gồm 3 tầng tương ứng vói 3 tầng đầu tiên trong mô hình tham chiếu OSI, lần lượt được gọi tên là tầng vật lý (physical), tầng khung (frame), và tầng gói (packet). Tầng vật lý định rõ cách sử dụng của một liên kết đồng bộ điểm-điểm, hai chiều, do đó cung cấp đường truyền vật lý giữa DTE và mạng. Nó cũng định rõ cách sử dụng của X.21 và cách sử dụng giao diện vật lý V.24 (ví dụ tiêu chuẩn EIA RS232-D). Tầng khung (tương ứng với tầng liên kết dữ liệu) định rõ cách sử dụng của thủ tục truy cập liên kết cân bằng (LAP-B), là một tập con của HDLC. Tầng gói (tương ứng với tầng mạng) là tầng cao nhất trong giao diện X.25 và nó định rõ loại mà trong đó thông tin điều khiển và dữ liệu người dùng được xây dựng cấu trúc thành các gói tin. Thông tin điều khiển, bao gồm thông tin về địa chỉ, được chứa trong trường header của gói tin và cho phép mạng định danh DTE mà các gói tin phải đi đến. Nó cũng cho phép một liên kết vật lý đơn được hỗ trợ truyền thông đến nhiều DTE khác nhau một cách đồng thời. Du H3 FCS F C A I F Du HDLC (LAPB) X.21, X.21 bis (RS 232C) PACKET LEVEL FRAME LEVEL PHYSICAL LEVEL Du : Data Unit H3 : Layer 3 Header (X.25 Packet Header) F : Flag A : Address C : Control FCS : Frame Check Sequence Kiến trúc giao diện X.25 I. Các dịch vụ mạng cho X.25 DTEs và các kênh logic Khuyến nghị giao diện X.25 cung cấp truy cập tới các dịch vụ sau: ♦Virtual call (VC): lời gọi ảo, cũng được gọi là switched virtual call (SVC). ♦Permanent virtual circuit (PVC): liên kết ảo vĩnh viễn. ♦Fast select call Một liên kết ảo là một đường điều khiển luồng, hai hướng trong suốt giữa một cặp cổng logic hoặc vật lý. Một liên kết ảo vĩnh viễn là một kết hợp vĩnh viễn giữa hai DTE, tương tự như là một đường riêng point-to-point. Do đó, nó không yêu cầu các hành động call-setup hoặc clearing bởi DTE. Một liên kết ảo tạm thời là một kết hợp tạm thời giữa hai DTE và được khởi tạo bởi một DTE phát một CALL REQUEST tới mạng. Một Fast select call đáp ứng chuyển đổi trên 128 byte dữ liệu trong khi lời gọi là các thủ tục thiết lập và xoá bỏ các dịch vụ liên kết ảo. Fast select cho phép điều khiển các ứng dụng hướng giao tác trong đó ít nhất một (và đôi khi chỉ có một) hành động hỏi/đáp xẩy ra. II. Định dạng gói tin X.25 Kích thước tối thiểu của vùng header là 3 byte. Có hai loại gói tin chính: gói tin dữ liệu và gói tin điều khiển. Bit đầu tiên trong byte thứ 3 (hay còn gọi là octet 3) của trường header phân biệt một gói tin dữ liệu với một gói tin điều khiển. Channel Identifier Byte GFI LOGICAL Packet Type Identifier Additional Packet Header and/or User Data 1 2 3 Packet Header Cấu trúc tổng quát gói tin X.25 1) Gói tin dữ liệu: Các gói tin dữ liệu chứa thông tin người dùng. Trường header củ gói tin dữ liệu bao gồm 3 byte được mô tả như sau: a/ General Format Identifier (GFI) Q D MODULO General Format Identifier Logical Channel Group Number Logical Channel Number P(R) M P(S) 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Byte 1 2 3 Q: Data qualifier bit D: Delivery Confirmation Bit M: more Data Bit P(S): Packet Sending Sequence Number P(R): Packet Receiving Sequence Number Cấu trúc gói tin dữ liệu GFI bao gồm 4 bít (4, 5, 6, và 7 trong octet 1) được mô tả như sau: ♦ Q-bit (qualifier bit, bit 7): phân biệt giữa một gói tin chứa qualified dữ liệu (ví dụ thông tin người dùng, Q=0) và một gói tin khác chứa thông tin điều khiển (Q=1). Nó được sử dụng một cách cụ thể khi DTE được kết nối với mạng qua PAD (packet assembler/disassembler). ♦ D-bit (delivery confirmation bit, bit 6): khi D-bit được thiết lập là 0, thì thông tin điều khiển luồng và xác nhận phân phát được truyền cục bộ (ví dụ giữa DTE và DCE). Khi D-bit được thiết lập là 1, thì thông tin điều khiển luồng và xác nhận phân phát được truyền từ nút này tới nút khác trên mạng (ví dụ giữa DTE và DTE). ♦ Modulo bit (bit 4, 5): modulo bit cung cấp thông tin về số hiệu trình tự gói tin. Các số hiệu trình tự là modulo 8 (ví dụ bộ đếm gói tin sẽ thay đổi từ 0 đến 7) nết bit 4, 5 được thiết lập là 01. Các số hiệu trình tự là modulo 128 nết bit 4, 5 được thiết lập là 10. Hầu hết các dữ liệu chuyển mạch công cộng đều hỗ trợ một trình tự modulo 8. ♦ Logical channel numbers (LCNs) - số hiệu kênh logic: X.25 sử dụng LCN, hoặc một định danh kênh logic, để định danh các kết nối DTE trong mạng. Do đó, mỗi gói tin sẽ chứa một LCN mà định danh gói tin với một liên kết ảo tạm thời hoặc vĩnh viễn cho cả hai hướng truyền. LCN bao gồm một số hiệu nhóm kênh logic (4 bit) và một số hiệu kênh logic 8 bit. Trường LCN có tất cả 12 bit với giá trị cực đại số lượng các kênh logic có thể trên cùng đường giao diện vật lý là 4095. Giới hạn của LCNs, có thể được sử dụng bởi một khách hàng cho các liên kết ảo được gán tại thời điểm đăng ký bởi các tác vụ quản trị mạng. LCNs cho VCs được gán động (bên trong giới hạn định vị) trong suốt giai đoạn call-setup và định danh tất cả gói tin (ví dụ điều khiển và dữ liệu) kết hợp với VC. LCNs chỉ có ý nghĩa tại giao diện DTE/DCE cụ thể. LOGICAL CHANNEL FUCTION 0 1 LOW HIGH LOW HIGH 4095 LOW HIGH RESERVED ONE-WAY INCOMING ONE-WAY OUTGING TWO-WAY PERMANENT VIRTUAL CIRCUITS SWITCHED VIRTUAL CALLS Các phạm vi kênh logic Số hiệu 0 được để dành và PVCs được định vị LCNs bắt đầu từ LCN1. VCs được chia thành 3 nhóm: one-way incoming, two-ways, và one-way outgoing. Do đó, X.25 cho phép một DTE thiết lập đồng thời nhiều liên kết ảo với mốt số DTE trên một liên kết truy cập vật lý đơn. Kết quả là, tầng gói của X.25 hoạt động giống như một bộ phân kênh thống kê xen kẽ gói tin. LC1 LC2 LC3 LC4 PACKET LEVEL LC1 LC2 LC3 LC4 PACKET LEVEL FRAME LEVEL FRAME LEVEL LC1 LC2 LC3 LC4 LC1 LC3 LC2 LC4 PHYSICAL LEVEL DTE DCE Virtual calls ♦ Sending and receiving sequence numbers: số hiệu trình tự gửi và nhận: byte thứ 3 trong vùng header chứa các số hiệu trình tự gửi và nhận P(S) và P(R). ♦ M-bit (more bit): dùng khi có sự cắt hợp dữ liệu xảy ra. Cụ thể là khi kích thước của đơn vị dữ liệu ở tầng 4 vượt qua độ dài tối đa cho phép của gói tin X.25 PLP, phải cắt nhỏ thành nhiều gói tin. Để bên nhận có thể tập hợp đủ các gói tin đã bị cắt ra đó, dùng bit M để đánh dấu gói tin cuối cùng trong dãy các gói tin đó. Nếu M=0 thì vẫn còn có gói tin tiếp sau, nếu M=1 thì dãy là gói tin cuối cùng. ♦ Dữ liệu người dùng: độ dài tối đa trường dữ liệu người dùng có giá trị được thoả thuận giữa người đăng ký và mạng tại thời điểm đăng ký, cụ thể là 128 byte. 2) Gói tin điều khiển: Có nhiều loại gói tin điều khiển. Định danh gói tin gói tin điều khiển phân biệt một gói tin điều khiển với một gói tin khác. Các gói tin điều khiển có thể được chia thành 6 nhóm: call setup, flow control, supervisory, confirmation, diagnostic và interrupt. a/ Các gói tin call setup: Nhóm này bao gồm 4 loại gói tin call setup: CALL REQUEST, INCOMING CALL, CALL ACCEPTED, và CALL CONNECTED. Các gói tin này được dùng trong suốt giai đoạn thiết lập liên kết ảo tạm thời. GFI LOGICAL CHANNEL IDENTIFIER PACKET TYPE IDENTIFIER CALLED DTE ADDRESS LENGTH CALLED DTE ADDRESS LENGTH CALLED DTE ADDRESS CALLING DTE ADDRESS 00 FACILITY LENGTH FACILITY FIELDS USER CALL DATA (1s OCTETS MAXIMUM) ONLY IN CALL REQUEST AND INCOMING CALL REQUEST Các gói tin CALL - SETUP Có một số chức năng hữu ích có sẵn cho người dùng cuối để nâng cao chất lượng dịch vụ của các lời gọi. Các chức năng này được gọi là facility (thủ tục phụ) và được chỉ định bởi người dùng trong trường facility của các gói tin call setup. Người dùng yêu cầu các facility tại thời điểm đăng ký và các tác vụ quản trị mạng xác định vị trí các tài nguyên mạng được yêu cầu khi cần thiết cho một lời gọi chắc chắn của người dùng. Các lựa chọn facility của người dùng bao gồm: ♦ The closed-user-group facility: cho phép một nhóm người dùng truyền thông với nhau, nhưng loại trừ truyền thông với những người dùng khác vì lý do bảo mật. Một người dùng có thể thuộc nhiều nhóm người dùng đóng khác nhau. ♦ Flow control parameter selection: cho phép thương lượng kích thước gói tin và kích thước cửa sổ trên mỗi lời gọi đối với mỗi hướng truyền. Các kích thước gói tin tối đa cho phép là 16, 32, 64, 128, 256, 512, và 1024 octet (8 bit). Kích thước cửa sổ có thể là 1, 2, 3, 4, 5, 6, hoặc 7. Giá trị mặc định là 128 byte cho kích thước gói tin và 2 cho kích thước cửa sổ. Đối với PVCs, các tham số điều khiển luồng được thiết lập tại thời điểm đăng ký. ♦ The throughput class-negotiation: cho phép thương lượng về thông lượng đường truyền qua mỗi liên kết. Giới hạn thông lượng có thể thay đổi từ 75 bps đến 48 kbps. ♦ The logical channel ranges facility: cho phép sử dụng một giới hạn các kênh logic tới các PVS, one-way incoming, one-way outgoing hoặc two-way calls. ♦ The reverse charging facility: cho phép thừa nhận và sinh ra các yêu cầu nạp ngược. Dữ liệu người dùng phía sau trường facility có thể chứa tối đa 16 octet. b/ Các gói tin Flow control: Bao gồm 3 loại: RECEIVE READY (RR), RECEIVE NOT READY (RNR), và REJECT (REJ). Các gói tin này được sử dụng duy nhất trong suốt giai đoạn truyền dữ liệu. GFI LOGICAL CHANNEL IDENTIFIER P(R) PACKET TYPE IDENTIFIER Các gói tin FLOW CONTROL Mỗi gói tin mang một số hiệu trình tự nhận P(R). ♦ Gói tin RR: chỉ báo sẵn sàng nhận các gói tin dữ liệu với một số hiêu trình tự gửi, tương đương với giá trị P(R) được mã hoá trong gói tin RR. Do đó, gói tin RR cung cấp trên một kênh logic được cho theo hướng ngược lại, tách riêng báo nhận không có luồng dữ liệu mang trên luồng. ♦ Gói tin RNR: được dùng bởi DTE và DCE để chỉ báo tạm thời không thể nhận gói tin dữ liệu với một số hiệu trình tự gửi cao hơn số hiệu trình tự được mã hoá trong trường P(R) của nó. Gói tin RR có thể được dùng sau đó thông báo tới phía bên kia để tiếp tục truyền. ♦ Gói tin REJ: cho phép một DTE yêu cầu truyền lại gói tin dữ liệu chứa đựng số hiệu trình tự mã hoá trong trường P(R) của nó. Một số mạng công cộng không hỗ trợ gói tin REJ. c/ Các gói tin Supervisory: Bao gồm các gói tin RESTART, REQUEST/INDICATION, CLEAR REQUEST/INDICATION, RESET REQUEST/INDICATION. GFI LOGICAL CHANNEL IDENTIFIER PACKET TYPE IDENTIFIER CAUSE DIAGNOSTIC CODE Các gói tin SUPERVISORY ♦ Gói tin RESTART REQUEST: được dùng trong tình huống xấu nhất, chẳng hạn một host bị hỏng, để xoá tất cả SCV và thiết lập lại tất cả PVC. ♦ Gói tin CLEAR REQUEST: ngắt kết nối liên kết ảo định danh bởi LCN của gói tin. Gói tin CLEAR REQUEST không được dùng trong liên kết ảo vĩnh viễn. ♦ Gói tin RESET REQUEST: được dùng để thiết lập lại P(R) và P(S) thành 0 trong kiểu truyền dữ liệu. Liên kết ảo kết hợp với thiết lập lại này được định danh trong trường LCN. Trường diagnostic code trong octet 5 được sinh ra bởi mạng, và nó cung cấp thông tin lỗi cho DTE. d/ Các gói tin Confirmation: Bao gồm 4 loại gói tin RESTART CONFIRMATION, CLEAR CONFIRMATION, RESET CONFIRMATION và INTERRUPT CONFIRMATION. Chúng được dùng để báo nhận sự thực hiện của một hành động được yêu cầu trước đó. GFI LOGICAL CHANNEL IDENTIFIER PACKET TYPE IDENTIFIER Các gói tin CONFIRMATION e/ Các gói tin diagnostic: Được sinh ra bởi mạng cho các chuẩn đoán lỗi. Trường diagnostic trong octet 4 chỉ ra nguyên nhân tại sao gói tin bị từ chối. Trường diagnostic explanation chứa đựng header của gói tin bị từ chối. GFI 0 0 PACKET TYPE IDENTIFIER DIAGNOSTIC CODE DIAGNOSTIC EXPLANATION Các gói tin DIAGNOSTIC f/ Các gói tin Interrupt: Được truyền trong giai đoạn truyền dữ liệu, không chứa P(R) và P(S). Đó là, gói tin Interrupt không phải là chủ đề để điều khiển luồng. GFI LOGICAL CHANNEL IDENTIFIER PACKET TYPE IDENTIFIER INTERRUP USER DATA Các gói tin INTERRUPT III. Thiết lập và xoá bỏ một liên kết ảo: Có ba giai đoạn cần thiết cho việc chuyển đổi gói tin. Các giai đoạn đó là: call -setup, data-transfer, và call-clearing. ♦ Giai đoạn call-setup: DTE “gọi” gửi một gói tin CALL REQUEST. Header của gói tin này chứa địa chỉ của DTE ở xa (DTE “được gọi”). Trên một vùng khác của mạng, DTE “được gọi” nhận CALL REQUEST theo dạng của một gói tin INCOMING CALL. Nếu DTE “được gọi” chấp nhận lời gọi, nó truyền một gói tin CALL ACCEPTED, mà đây là lý do để DTE “gọi” nhận một gói tin CALL CONNECTED. ♦ Giai đoạn data-transfer: hai DTE trên một liên kết ảo có thể chuyển đổi các gói tin dữ liệu một cách đồng thời. ♦ Giai đoạn call-clearing: DTE (hoặc mạng trong trường hợp lỗi) có thể dùng một gói tin CLEAR REQUEST để bắt đầu một giai đoạn call-clearing. DTE mà nhận một gói tin CLEAR INDICATION phải hồi âm với một gói tin CLEAR CONFIRMATION. LCN có thể được sử dụng lại cho một lời gọi khác khi thủ tục xoá đã hoàn thành. Vận đồ cho Call set-up và Clearing: IV. Packet assembler và disassembler: Các thiết bị không đồng bộ ở xa, chẳng hạn các thiết bị đầu cuối, máy in không có khả năng để thực hiện tất cả 3 tầng của giao diện X.25. Do đó, các tiên chuẩn đã được phát triển để cung cấp giao thức chuyển đổi và các chức năng packet assembler hoặc disassembler (PAD) cho các thiết bị không đồng bộ này: các thiết bị này còn được gọi là DTE-C, ký tự C có ý nghĩa là chúng chỉ truyền và nhận các ký tự như đối lập với các gói tin của DTE chuẩn. Một DTE-C kết nối với mạng dữ liệu qua một thiết bị dịch được gọi là PAD. Hoạt động của DTE-C tới giao diện PAD, các dịch vụ cung cấp bởi PAD, và tương tác giữa PAD và hệ thống các host được định nghĩa trong các khuyến nghị của CCITT: X.28, X.3 và X.29. DTE DCE DATA NETWORK PAD DCE X.28 X.3 X.29 X.25 Thiết bị đầu cuối truy nhập vào mạng X.25 B) Chương trình mô phỏng: Giao diện chương trình: Chức năng hệ thống: Thiết lập cuộc gọi Truyền dữ liệu Điều khiển luồng (chưa hoàn thiện) Xác định lỗi (chưa hoàn thiện) Truyền dữ liệu giữa hai trạm