Mô Hình Tham Chiếu OSI Và Mô Hình TCP/IP

Mô Hình Tham Chiếu OSI Và Mô Hình TCP/IP

MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI VÀ

MÔ HÌNH TCP/IP

1. Mô hình tham chiếu OSI:

- Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể giao tiếp với nhau, ví dụ như truyền dữ liệu (FTP), truy cập trang web (HTTP) hay truy cập từ xa (Telnet),… chúng bắt buộc phải tuân theo những quy tắc chung gọi là giao thức (protocol). Từ những ngày đầu tiên của mạng máy tính, các tập đoàn lớn như IBM, Digital Equipment Corporation, Xerox,… đã cho ra các giao thức dành riêng cho thiết bị của do họ sản xuất. Kết quả của việc này là các thiết bị thuộc các hãng khác nhau không thể giao tiếp được với nhau, gây bất lợi lớn trong truyền thông.

- Năm 1977, tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế - ISO (International Standard Organization) đã đề xuất ra mô hình Hệ thống mở - OSI (Open System Interconnection) nhằm quy định thống nhất và chi tiết các hoạt động của máy tính và thiết bị mạng trong khi truyền thông, giúp các nhà sản xuất chế tạo ra các thiết bị tương thích với nhau. Đến năm 1984, mô hình tham chiếu OSI 7 lớp được công bố, mỗi lớp có một nhiệm vụ riêng biệt trong quá trình truyền thông. 7 lớp đó gồm: lớp Ứng dụng (Application), lớp Trình bày (Presentation), lớp Phiên (Session), lớp Giao vận (Transport), lớp Mạng (Network), lớp Liên kết dữ liệu (Data Link), và cuối cùng là lớp Vật lý (Physical).

- Việc chia lớp của mô hình OSI có nhiều tác dụng, ví dụ như mô hình OSI giúp đơn giản hóa việc tìm hiểu và phân tích mạng, chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà sản xuất và ngăn chặn tình trạng thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến lớp khác, giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.

- Lớp Ứng dụng quy định giao diện giữa ứng dụng và mạng, các giao thức trong thuộc về lớp này rất nhiều, nhưng thường gặp nhất trên mạng là FTP, HTTP, HTTPs, SMTP, Telnet,… Lóp Ứng dụng sẽ đẩy dữ liệu xuống lớp tiếp theo ngay bên dưới là lớp Trình bày

- Lớp Trình bày chịu trách nhiệm chính về phần mã hóa và định dạng dữ liệu. Ví dụ: để máy tính Linux có thể giao tiếp với máy tính Windows, lớp Trình bày phải định dạng dữ liệu sao cho phù hợp với các hệ điều hành. Các tên tập tin thường có phần đuôi mở rộng như .PICT, .MIDI, .MPEG, .RTF, … phần đuôi này do chính lớp Trình bày thêm vào.

- Lớp Phiên chịu trách nhiệm cung cấp và giải phóng các phiên làm việc thông qua việc cấp port cho các phiên này. Một máy tính trong mạng có thể vừa duyệt web, vừa gởi mail, vừa truyền file cho máy tính khác,… Các hoạt động trên diễn ra đồng thời và lớp Phiên phải phân biệt và cấp port cho các hoạt động này. Ví dụ: phiên truy cập web sẽ được cấp port là 80, phiên gởi mail được cấp port 25, phiên truyền file (FTP) được cấp port 20 và 21.

- Lớp Vận chuyển đảm bảo truyền thông chính xác giữa các thiết bị. Các máy tính phải sử dụng kiểu truyền như thế nào cho phù hợp với môi trường truyền (môi trường ít lỗi hay nhiều lỗi), phải bắt tay kết nối trước khi truyền hay không,… đều do lớp Vận chuyển quy định. Dữ liệu từ lớp Session đưa xuống sẽ bị phân chia thành các đơn vị dữ liệu lớp Vận chuyển, gọi là segment, các segment được đánh số thứ tự để bên nhận có thể ghép dữ liệu lại một cách chính xác.

- Lớp Mạng định ra địa chỉ logic cho các thiết bị trên mạng và quy định các nguyên tắc sử dụng địa chỉ logic này. Ví dụ: các giao thức như IP, IPX, Apple Talk có những cơ chế định địa chỉ cho máy tính và mạng máy tính trên mạng, các giao thức như RIP, OSPF, EIGRP, BGP chịu trách nhiệm định tuyến hay nói cách khác là tìm đường để dẫn gói tin đi đến đúng địa chỉ đích. Lớp Mạng sẽ đóng gói các segment do lớp Vận chuyển đẩy xuống thành các gói tin (packet).

- Lớp Liên kết dữ liệu xác định địa chỉ vật lý của các thiết bị trên mạng và quy định cách thức mà dữ liệu sẽ được đưa xuống môi trường truyền. Đơn vị dữ liệu do lớp này quản lý gọi là frame. Lớp Liên kết dữ liệu bao gồm 2 lớp con là LLC (Logical Link Control) và MAC (Media Access Control). Lớp LLC liên kết với lớp Mạng để xác định loại địa chỉ logic đang dùng là gì và sẽ đóng gói frame theo kiểu tương ứng. Lớp MAC lại kết hợp với lớp cuối cùng là lớp Vật lý để biết môi trường truyền dẫn bên dưới là gì để có cách thức sử dụng phù hợp. Ví dụ: nếu môi trường truyền dẫn là Ethernet, các frame sẽ đóng gói và định địa chỉ theo chuẩn 802.3, và quyết định có sử dụng cơ chế CSMA/CD hay không; nếu môi trường truyền dẫn là không dây thì đóng gói frame theo chuẩn 802.11 và sử dụng cơ chế CSMA/CA,…

- Lớp Vật lý tìm cách biến đổi dữ liệu 0, 1 thành các tín hiệu điện và truyền ra môi trường.

- Mô hình OSI đã chia nhỏ việc truyền thông phức tạp giữa các máy tính thành những tác vụ nhỏ hơn, rõ ràng hơn và dễ hiểu hơn. Các nhà nghiên cứu sẽ dựa vào những lớp con trong mô hình OSI để thiết kế ra các chuẩn mới cho mạng mà vẫn không gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của toàn hệ thống. Tuy nhiên, mô hình OSI chỉ là mô hình tham chiếu chứ không được đưa vào sử dụng trong thực tế. Các mô hình sử dụng trong thực tế như TCP/IP, NetBEUI (của Microsoft và IBM), IPX/SPX (của Novell), DECnet (của Digital Equipment Corporation) có biến đổi cho phù hợp hơn với thực tế nhưng vẫn dựa theo mô hình OSI này.

2. Mô hình TCP/IP

- Mạng máy tính khổng lồ Internet hiện nay đang sử dụng mô hình TCP/IP để quản lý việc truyền thông. TCP/IP được xem là giản lược của mô hình OSI với bốn lớp sau: Ứng dụng (tích hợp 3 lớp trên cùng của mô hình OSI), Vận chuyển (tương đương với lớp Vận chuyển của OSI), Internet (tương đương với lớp Mạng nhưng chỉ sử dụng giao thức IP để định địa chỉ logic cho các máy tính) và Truy cập mạng (bao gồm 2 lớp dưới cùng của mô hình OSI).

Một số giao thức thường gặp trong mô hình TCP/IP: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Message Protocol), TCP, UDP, Telnet, FTP, WWW, SMTP,…

- Mô hình TCP/IP gọn nhẹ hơn mô hình tham chiếu OSI, đồng thời có những biến đổi phù hợp thực tế hơn. Ví dụ: lớp Vận chuyển của mô hình OSI quy định việc truyền dữ liệu phải đảm bảo độ tin cậy hoàn toàn. Tuy nhiên, một số ứng dụng mới phát triển sau này như Voice over IP, Video Conference (hội nghị truyền hình),… đòi hỏi tốc độ cao và cho phép bỏ qua một số lỗi nhỏ. Nếu vẫn áp dụng mô hình OSI vào thì độ trễ trên mạng rất lớn và không đảm bảo chất lượng dịch vụ. Trong khi đó, mô hình TCP/IP, ngoài giao thức chính của lớp Vận chuyển là TCP (Transmission Control Protocol), còn cung cấp thêm giao thức UDP (User Datagram Protocol) để thích ứng với các ứng dụng cần tốc độ cao.

- Giao thức quan trọng nhất trong mô hình TCP/IP là TCP và UDP. TCP đảm bảo độ tin cậy truyền thông bằng cách ép buộc máy nhận phải hồi báo cho máy gởi biết về những segment nào đã nhận được, segment nào bị lỗi,… để máy gửi tiếp tục truyền segment mới hay gửi lại segment bị lỗi. Các gói tin hồi báo này gọi tắt là ACK. Nếu đường truyền bị lỗi quá nặng, các gói tin hồi báo này không đến được máy gửi thì sau một khoảng thời gian quy định trước, segment sẽ được truyền lại, và nếu một segment được truyền lại quá nhiều lần, TCP sẽ ngắt kết nối với máy nhận và dừng việc truyền lại. UDP không có cơ chế tin cậy (hồi báo bằng ACK), nên việc kiểm soát độ tin cậy phải do lớp Application đảm trách. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng yêu cầu tốc độ nhanh và chấp nhận tỷ lệ lỗi ở mức nào đó, sử dụng giao thức UDP là rất thích hợp do không phải hồi báo ACK nhiều lần. Việc linh động sử dụng giao thức TCP hay UDP trong các ứng dụng mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng đường truyền, độ quan trọng của thông tin cần truyền,…

- Tuy nhiên, để hỗ trợ thêm tính tin cậy của UDP, năm 1998, các nhà nghiên cứu đã đề xuất cơ chế tránh nghẽn có tên là TCP – Friendly Rate Control, TFRC (chuẩn RFC 3448, năm 2003). Ý tưởng của cơ chế này là tìm cách báo hiệu cho máy gửi biết về tình trạng nghẽn ở máy nhận, từ đó máy gửi sẽ chủ động giảm tốc độ truyền xuống, các gói tin sẽ tới máy nhận chậm hơn một chút nhưng không đảm bảo không để gói tin bị đánh rớt do máy nhận xử lý không kịp. TCP – Friendly thích hợp cho các ứng dụng truyền thoại, hội nghị truyền hình, xem phim qua mạng và một số ứng dụng khác yêu cầu tốc độ và tính trơn tru của dữ liệu.

Ðề: Mô Hình Tham Chiếu OSI và Mô Hinh TCP/IP

Hình so sánh hai mô hình:

hay thế này dễ nhìn hơn:

Hình này trình bày cách packet được chuyển đi

Bài này trình bày điểm yếu của mô hình TCP/IP:

Sưu tập