3.1 Mô hình OSI.

Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình được tổ chức ISO đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984. Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp được các bên chấp nhận. Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng như thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi tầng.

Trong mô hình OSI có bảy tầng, mỗi tầng mô tả một phần chức năng độc lập. Sự tách tầng của mô hình này mang lại những lợi ích sau:

- Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn.

- Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà cung cấp sản phẩm.

- Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một tầng làm ảnh hưởng đến các tầng khác, như vậy giúp mỗi tầng có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.

Mô hình tham chiếu OSI được chia thành bảy tầng với các chức năng sau:

- Application Layer (tầng ứng dụng): giao diện giữa ứng dụng và mạng.

- Presentation Layer (tầng trình bày): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu.

- Session Layer (tầng phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết nối.

- Transport Layer (tầng vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống.

- Network Layer (tầng mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên mạng.

- Data link Layer (tầng liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị.

- Physical Layer (tầng vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.

Chức năng của các tầng trong mô hình tham chiếu OSI

Tầng ứng dụng (Application Layer): là giao diện giữa các chương trình ứng dụng của người dùng và mạng. Tầng Application xử lý truy nhập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi. Tầng này không cung cấp các dịch vụ cho tầng nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyền file, gởi nhận E-mail, Telnet, HTTP, FTP, SMTP...

Tầng trình bày (Presentation Layer): tầng này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu được trao đổi. Nó đảm bảo thông tin mà tầng ứng dụng của một hệ thống đầu cuối gởi đi, tầng ứng dụng của hệ thống khác có thể đọc được. Tầng trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữ liệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời nó cũng nén và giải nén dữ liệu. Thứ tự byte, bit bên gởi và bên nhận qui ước qui tắc gởi nhận một chuỗi byte, bit từ trái qua phải hay từ phải qua trái. Nếu hai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổi thứ tự các byte bit vào trước hoặc sau khi truyền.

Tầng presentation cũng quản lý các cấp độ nén dữ liệu nhằm giảm số bit cần truyền. Ví dụ: JPEG, ASCCI,EBCDIC....

Tầng phiên (Session Layer): tầng này có chức năng thiết lập, quản lý, và kết thúc các phiên thông tin giữa hai thiết bị truyền nhận. Tầng phiên cung cấp các dịch vụ cho tầng trình bày. Tầng Session cung cấp sự đồng bộ hóa giữa các tác vụ người dùng bằng cách đặt những điểm kiểm tra vào luồng dữ liệu. Bằng cách này, nếu mạng không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối cùng mới phải truyền lại. Tầng này cũng thi hành kiểm soát hội thoại giữa các quá trình giao tiếp, điều chỉnh bênnào truyền, khi nào, trong bao lâu. Ví dụ như: RPC, NFS,... Tầng này kết nối theo ba cách: Haft-duplex, Simplex, Full-duplex.

Tầng vận chuyển (Transport Layer): tầng vận chuyển phân đoạn dữ liệu từ hệ thống máy truyền và tái thiết lập dữ liệu vào một luồng dữ liệu tại hệ thống máy nhận đảm bảo rằng việc bàn giao các thông điệp giữa các thiết bị đáng tin cậy. Dữ liệu tại tầng này gọi là segment. Tầng này thiết lập, duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo cung cấp các dịch vụ sau:

- Xếp thứ tự các phân đoạn: khi một thông điệp lớn được tách thành nhiều phân đoạn nhỏ để bàn giao, tầng vận chuyển sẽ sắp xếp thứ tự các phân đoạn trước khi ráp nối các phân đoạn thành thông điệp ban đầu.

- Kiểm soát lỗi: khi có phân đoạn bị thất bại, sai hoặc trùng lắp, tầng vận chuyển sẽ yêu cầu truyền lại.

- Kiểm soát luồng: tầng vận chuyển dùng các tín hiệu báo nhận để xác nhận. Bên gửi sẽ không truyền đi phân đoạn dữ liệu kế tiếp nếu bên nhận chưa gởi tín hiệu xác nhận rằng đã nhận được phân đoạn dữ liệu trước đó đầy đủ.

Tầng mạng (Network Layer): tầng mạng chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách nhiệm gởi packet từ mạng nguồn đến mạng đích. Tầng này quyết định đường đi từ máy tính nguồn đến máy tính đích. Nó quyết định dữ liệu sẽ truyền trên đường nào dựa vào tình trạng, ưu tiên dịch vụ và các yếu tố khác. Nó cũng quản lý lưu lượng trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói, định tuyến, và kiểm soát sự tắc nghẽn dữ liệu. Nếu bộ thích ứng mạng trên bộ định tuyến (router) không thể truyền đủ đoạn dữ liệu mà máy tính nguồn gởi đi, tầng Network trên bộ định tuyến sẽ chia dữ liệu thành những đơn vị nhỏ hơn, nói cách khác, nếu máy tính nguồn gởi đi các gói tin có kích thước là 20Kb, trong khi Router chỉ cho phép các gói tin có kích thước là 10Kb đi qua, thì lúc đó tầng Network của Router sẽ chia gói tin ra làm 2, mỗi gói tin có kích thước là 10Kb. Ở đầu nhận, tầng Network ráp nối lại dữ liệu. Ví dụ: một số giao thức tầng này: IP, IPX,... Dữ liệu ở tầng này gọi packet hoặc datagram.

Tầng liên kết dữ liệu (Data link Layer): cung cấp khả năng chuyển dữ liệu tin cậy xuyên qua một liên kết vật lý. Tầng này liên quan đến:

- Địa chỉ vật lý.

- Mô hình mạng.

- Cơ chế truy cập đường truyền.

- Thông báo lỗi.

- Thứ tự phân phối frame.

- Điều khiển dòng.

Tầng vật lý (Physical Layer): định nghĩa các qui cách về điện, cơ, thủ tục và các đặc tả chức năng để kích hoạt, duy trì và dừng một liên kết vật lý giữa các hệ thống đầu cuối. Một số các đặc điểm trong tầng vật lý này bao gồm:

- Mức điện thế.

- Khoảng thời gian thay đổi điện thế.

- Tốc độ dữ liệu vật lý.

- Khoảng đường truyền tối đa.

- Các đầu nối vật lý.

3.2 Chồng giao thức TCP/IP

TCP/IP là một bộ giao thức được phát triển bởi cục các dự án nghiên cứu cấp cao (ARPA) của bộ quốc phòng Mỹ. Ban đầu nó được sử dụng trong mạng ARPANET. Khi công nghệ mạng cục bộ phát triển, TCP/IP được tích hợp vào môi trường điều hành UNIX và sử dụng chuẩn Ethernet để kết nối các trạm làm việc với nhau. Đến khi xuất hiện các máy PC, TCP/IP lại được chuyển mang sang môi trường PC, cho phép các máy PC chạy DOS và các trạm làm việc chạy UNIX có thể liên tác trên cùng một mạng. Hiện nay, TCP/IP được sử dụng rất phổ biến trong mạng máy tính, mà điển hình là mạng Internet.

TCP/IP được phát triển trước mô hình OSI. Do đó, các tầng trong TCP/IP không tương ứng hoàn toàn với các tầng trong mô hình OSI. Chồng giao thức TCP/IP được chia thành bốn tầng: giao diện mạng (network interface), liên mạng (internet), giao vận (transport) và ứng dụng (application).

Hình 3.10 cho thấy tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP tương ứng với ba tầng trong mô hình OSI là tầng ứng dụng, tầng trình diễn và tầng phiên. Tầng này còn được gọi là tầng xử lý (process). Tầng giao vận tương ứng với tầng giao vận trong mô hình OSI. Tầng này còn được gọi là tầng trạm-tới-trạm (host-to-host). Tầng liên mạng tương ứng với tầng mạng trong mô hình OSI. Tầng giao diện mạng tương ứng với tầng liên kết dữ liệu và vật lý trong mô hình OSI. Hình 3.11 cho ta thông tin chi tiết hơn về mô hình TCP/IP với các giao thức thông dụng ứng với các tầng.

Mô hình tham chiếu TCP/IP tương tự như kiến trúc OSI, sau đây là một số tính chất của các tầng trong mô hình tham chiếu TCP/IP:

- Tầng Application: quản lý các giao thức, như hỗ trợ việc trình bày, mã hóa, và quản lý cuộc gọi.

Tầng Application cũng hỗ trợ nhiều ứng dụng, như: FTP (File Transfer Protocol), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name System), TFTP (Trivial File Transfer Protocol).

- Tầng Transport: đảm nhiệm việc vận chuyển từ nguồn đến đích. Tầng Transport đảm nhiệm việc truyền dữ liệu thông qua hai nghi thức: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (UserDatagram Protocol).

- Tầng Internet: đảm nhiệm việc chọn lựa đường đi tốt nhất cho các gói tin. Nghi thức được sử dụng chính ở tầng này là nghi thức IP (Internet Protocol).

- Tầng Network Interface: có tính chất tương tự như hai tầng Data Link và Physical của kiến trúc OSI.

So sánh mô hình OSI và TCP/IP.

Các điểm giống nhau:

- Cả hai đều có kiến trúc phân tầng.

- Đều có tầng Application, mặc dù các dịch vụ ở mỗi tầng khác nhau.

- Đều có các tầng Transport và Network.

- Sử dụng kĩ thuật chuyển packet (packet-switched).

- Các nhà quản trị mạng chuyên nghiệp cần phải biết rõ hai mô hình trên.

Các điểm khác nhau:

- Mô hình TCP/IP kết hợp tầng Presentation và tầng Session vào trong tầng Application.

- Mô hình TCP/IP kết hợp tầng Data Link và tầng Physical vào trong một tầng.

- Mô hình TCP/IP đơn giản hơn bởi vì có ít tầng hơn.

- Nghi thức TCP/IP được chuẩn hóa và được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới.