1. Trình bày mô hình OSI và chức năng mỗi tầng. So sánh với mô hình DoD?

Chức năng mỗi tầng:

Tầng 1 - Tầng vật lý ( Physical Layer) :

Điều khiển việc truyền tải các bit trên đường truyền vật lý. Nó định nghĩa các tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, phương pháp mã hóa dữ liệu, các loại đầu nối được sử dụng.

Tầng 2 - Tầng liên kết dữ liệu (Data-Link Layer):

Đảm bảo truyền tải các khung dữ liệu (frame) giữa hai máy tính có đường truyền vật lý nối trực tiếp với nhau. Nó cài đặt cơ chế phát hiện và xử lý lỗi dữ liệu nhận.

Tầng 3 - Tầng mạng (Network Layer):

Đảm bảo các gói tin dữ liệu (Packet) có thể truyền từ máy tính này đến máy tính kia cho dù không có đường truyền vật lý trực tiếp giữa chúng. Nó nhận nhiệm vụ tìm đường đi cho dữ liệu đến các đích khác nhau trong mạng.

Tầng 4 - Tầng vận chuyển (Transport Layer):

Đảm bảo truyền tải dữ liệu giữa các quá trình. Dữ liệu gởi đi được đảm bảo không có lỗi, theo đúng trình tự, không bị mất mát, trùng lắp. Đối với các gói tin có kích thước lớn, tầng này sẽ phân chia chúng thành các phần nhỏ trước khi gởi đi, cũng như tập hợp lại chúng khi nhận được.

Tầng 5 - Tầng giao dịch (Session Layer):

Cho phép các ứng dụng thiết lập, sử dụng và xóa các kênh giao tiếp giữa chúng (được gọi là giao dịch). Nó cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên và các chức năng về bảo mật thông tin khi truyền qua mạng.

Tầng 6 - Tầng trình bày (Presentation Layer):

Đảm bảo các máy tính có kiểu định dạng dữ liệu khác nhau vẫn có thể trao đổi thông tin cho nhau. Thông thường các máy tính sẽ thống nhất với nhau về một kiểu định dạng dữ liệu trung gian để trao đổi thông tin giữa các máy tính. Một dữ liệu cần gởi đi sẽ được tầng trình bày chuyển sang định dạng trung gian trước khi nó được truyền lên mạng. Ngược lại, khi nhận dữ liệu từ mạng, tầng trình bày sẽ chuyển dữ liệu sang định dạng riêng của nó.

Tầng 7 - Tầng ứng dụng (Application Layer):

Cung cấp các ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ mạng. Nó bao gồm các ứng dụng của người dùng, ví dụ như các Web Browser, các Mail User Agent hay các chương trình làm server cung cấp các dịch vụ mạng như các Web Server, các FTP Server, các Mail server.

So sánh mô hình OSI với DoD:

- Tầng ứng dụng trong TCP/IP có chức năng tương đương với ba tầng trên của mô hình OSI. Như vậy tầng ứng dụng của TCP/IP kiêm luôn chức năng mã hóa trình diễn và điều khiển đối thoại. Tầng này chứa một số lớn các chương trình ứng dụng như FTP, HTTP, SMTP...

- Tầng giao vận có chức năng điều khiển luồng, kiểm soát lỗi, đảm bảo chất lượng của dịch vụ. Hai giao thức sử dụng ở lớp này là TCP và UDP. TCP là giao thức hướng kết nối, nó có thể thực hiện việc truyền phát lại nếu cần thiết nên nó là giao thức có độ tin cậy cao còn UDP thì ngược lại (không kết nối, ko thể truyền lại thông tin, kém tin cậy).

- Internet thực hiện việc chia các segment của TCP thành các gói và gửi chúng từ bất kì mạng nào. Mỗi gói thông tin có thể đến đích theo các đường khác nhau. Giao thức đặc biệt kiểm soát tầng này là IP kết hợp với ICMP, ARP... IP hỗ trợ rất nhiều giao thức để liên kết dữ liệu. IP là một giao thức đa năng cho phép máy tính ở bất kì nơi đâu đều có thể truyền thông vào bất kì thời điểm nào. Nói cách khác, bất kì máy tính nào đều có thể trao đổi thông tin trên mạng internet nếu lớp mạng được cài giao thức IP.

- Tầng truy nhập mạng bao gồm cả phần vật lý và phần logic cần thiết để tạo ra liên kết vật lý. Nó bao gồm tất cả mọi chi tiết trong các tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.

2. Vai trò và chức năng tầng vật lý. Khái niệm DTE và DCE

- Tầng vật lý cung cấp các phương tiện điện, cơ, chức năng thủ tục để kích hoạt, duy trì và giải phóng liên kết vật lý giữa các tầng.

Về phương diện điện: liên quan đến biểu diễn các bít qua mức thế. Về phương diện cơ: liên quan đến chuẩn giao diện với môi trường truyền. Về thủ tục liên quan đến giao thức điều khiển việc truyền các xâu bít qua môi trường vật lý.

Tầng vật lý là tầng thấp nhất, không có PDU, không có phần header chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bít.

- DTE (Data Terminal Equipment): là nơi sản sinh, xử lý, gửi/nhận tín hiệu số. Ví dụ máy tính là một DTE. DTE không thể truyền tín hiệu dạng tương tự mà phải thông qua DCE.

- DCE (Data circuit terminal Equipment): là thiết bị trung gian có thể truyền/nhận tín hiệu tương tự/số, biến đổi AD, DA. Ví dụ trong truyền thông phổ biến nhất là modem.

3. Môi trường truyền thông

- Đường truyền hữu tuyến: cáp đồng trục, xoắn đôi và cáp sợi quang.

- Đường truyền vô tuyến: radio, sóng cực ngắn và tin hồng ngoại.

a. Cáp xoắn đôi (Twisted Pair) : Cáp xoắn đôi có hai loại: Có vỏ bọc (Shielded Twisted Pair) và không có vỏ bọc (Unshielded Twisted Pair). Cáp xoán đôi có vỏ bọc sử dụng một vỏ bọc đặc biệt quấn xung quanh dây dẫn có tác dụng chống nhiễu. Cáp xoán đôi trở thành loại cáp mạng được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Nó hỗ trợ hầu hết các khoảng tốc độ và các cấu hình mạng khác nhau và được hỗ trợ bởi hầu hết các nhà sản xuất thiết bị mạng.

UTP: giá rẻ, mềm dẻo, dễ cài đặt, đường kính nhỏ nên không chiếm nhiều không gian trong ống dẫn. Nhược điểm là dễ bị ảnh hưởng bởi tạp âm điện.

STP: giảm được các tạp âm từ cả bên trong và bên ngoài cáp nhưng đắt tiền, khó lắp đặt hơn UTP.

b. Cáp đồng trục (Coaxial Cable) : Cáp đồng trục là loại cáp được chọn lựa cho các mạng nhỏ ít người dùng, giá thành thấp, khoảng cách truyền xa mà không cần repeater.

c. Cáp quang (Fiber Optic) : Chống tạp âm tốt vì can nhiễu từ áng sáng bên ngoài đã bị chặn lại, ít bị suy hao tín hiệu, độ rộng băng cao. Nhược điểm là giá thành cao, cài đặt và bảo dưỡng phức tạp, dễ vỡ.

4. Cơ chế kiểm soát lỗi và điều khiển luồng

a. Kiểm soát lỗi :

Khi truyền đi 1 byte trong hệ thống máy tính thì khả năng xảy ra 1 lỗi do hỏng hóc ở phần nào đó hoặc do nhiễu gây nên là luôn có thể. Các kênh vào ra thường xảy ra lỗi, đặc biệt là ở truyền số liệu. Để kiểm tra lỗi ta có thể :

- Dùng Timer, nghĩa là nếu quá thời gian quy định bên gửi không nhận được tín hiệu trả lời, xem như lỗi, phát lại gói tin hỏng.

- Đánh số Frame gửi đi, nếu không nhận đúng thứ tự khung là lỗi, yêu cầu phát lại.

- Để kiểm tra thu đúng gói tin gửi đi, thường khi phát tin có kèm theo trường kiểm tra lỗi (FCS) bằng cách sử dụng các phương pháp sau :

• Phương pháp bit chẵn lẽ.

• Phương pháp mã đa thức.

• Phương pháp mã sửa sai dùng nguyên lý cân bằng parity để chỉ ra các bit lỗi.

Khi điều khiển xử lý tiếp nhận cần phải thực hiện thủ tục điều khiển lỗi tự động bằng cách tính trường lỗi khung tin thu được so với trường lỗi truyền qua, nếu đúng thì trả lời ACK, nếu sai trả lời NAK hoặc bên thu không nhận được tín hiệu ACK sau 1 thời gian để bên phát truyền lại khung hỏng. Kiểu điều khiển lỗi này gọi là yêu cầu lặp lại tự động (ARQ : Automatic Repeat Request).

b. Điều khiển luồng

Trong việc truyền dữ liệu trên mạng thường xuyên xảy ra hiện tượng lượng thông tin gửi vào vượt quá khả năng phục vụ của mạng dẫn đến hiện tượng tắc nghẽn. Nếu khả năng tài nguyên của mạng có hạn, cơ chế cấp phát tài nguyên khóa tĩnh tức là không thích nghi được với mọi trạng thái của mạng và nếu không sử dụng phương pháp nào để điều tiết lượng thông tin gửi vào thì sẽ xảy ra các tình trạng sau đây:

- Các PDU dồn về một trạm nào đó và gây nên tắc nghẽn do khả năng tài nguyên của trạm không đáp ứng được dẫn đến độ trễ của gói tin sẽ rất lớn.

- Tài nguyên của một số trạm nào đó có hiệu suất sử dụng quá thấp do rất ít dữ liệu được chuyển qua nó.

Nguyên nhân việc truyền lặp lại gói tin:

- Khi kích thước hàng đợi quá dài là tràn bộ đệm phải hủy bớt gói tin.

- Khi trạm đích gửi trả lời quá chậm nên nút nguồn cho rằng các gói tin này đã bị mất và gửi lại các gói tin đó.

Tóm lại cơ chế điều khiển luồng được đưa ra để khắc phục những hiện tượng trên và nhằm các mục đích sau:

- Hạn chế bớt lượng thông tin gửi vào mạng khi đã quá tải. Đây là chức năng chính của thuật toán điều khiển luồng.

- Bảo đảm sự công bằng của người dùng trong mạng khi hạn chế lượng thông tin gửi vào.

- Duy trì băng/giải/khả thông mạng ở mức cần thiết và không để xảy ra hiện tượng treo mạng.