Chương 2: Mô hình mạng
CHƯƠNG 2
MÔ HÌNH MẠNG
Tổ chức ISO (International Standard Organization) đề ra các tiêu
chuẩn cho quốc tế.
Khái niệm: OSI (Open Systems Interconnection) là một tiêu chuẩn
của ISO bao trùm tất cả các yếu tố thông tin mạng.
Hệ thống mở là mô hình cho phép hai hệ thống khác nhau có thể
thông tin với nhau bất kể kiến trúc mạng của nó ra sao.
Mục đích của mô hình OSI: Mở rộng thông tin giữa nhiều hệ
thống khác nhau mà không đòi hỏi phải có sự thay đổi về phần cứng hay
phần mềm đối với hệ thống hiện hữu.
Mô hình OSI không phải là giao thức (protocol) mà là mô hình
giúp hiểu và thiết kế kiến trúc mạng một cách mềm dẻo, bền vững và dễ
diễn đạt hơn.
ISO là tổ chức còn OSI là mô hình.
Câu hỏi: Mô hình OSI là gì? Nêu mục đích của mô hình OSI.
2.1 TỔNG QUAN MÔ HÌNH OSI
Mô hình OSI là một khung sườn phân lớp để thiết kế mạng cho
phép thông tin trong tất cả các hệ thống máy tính khác nhau.
Mô hình OSI gồm 7 lớp riêng biệt nhưng có quan hệ với nhau, mỗi
lớp nhằm định nghĩa một phân đoạn trong quá trình di chuyển thông tin
qua mạng. Việc hiểu rõ mô hình OSI sẽ cung cấp cơ sở cho việc khám
phá việc truyền số liệu.
7
Application
6
Presentation
5
Session
4
Transport
3
Network
2
Data link
1
Physical
Hình 2.1
www.hcmute.edu.vn
1
Chương 2: Mô hình mạng
2.1.1 KIẾN TRÚC LỚP
Mô hình OSI được xây dựng từ 7 lớp:
- Lớp vật lý (lớp 1)
- Lớp kết nối dữ liệu (lớp 2)
- Lớp mạng (lớp 3)
- Lớp vận chuyển (lớp 4)
- Lớp kiểm soát kết nối (lớp 5)
- Lớp biểu diễn (lớp 6)
- Lớp ứng dụng (lớp 7).
Hình sau minh họa phương thức một dữ liệu được gởi đi từ thiết bị
A đến thiết bị B.
Device
A
Link
`
7
6
5
4
3
2
1
Application
7-6 interface
Presentation
6-5 interface
Session
5-4 interface
Transport
4-3 interface
Network
3-2 interface
Data link
2-1 interface
Physical
Device
B
Intermediate
node
Link
Network
Data
link
Data
link
Physical
Physical
Physical communication
`
Application
7-6 interface
Presentation
6-5 interface
Session
5-4 interface
Transport
4-3 interface
Network
3-2 interface
Data link
2-1 interface
Physical
7
6
5
4
3
2
1
Physical communication
Hình 2.2
Trong quá trình di chuyển, bản tin phải đi qua nhiều nút trung gian.
Các nút trung gian này thường nằm trong ba lớp đầu tiên trong mô
hình OSI.
Khi phát triển mô hình, các nhà thiết kế đã tinh lọc quá trình tìm
kiếm dữ liệu thành các thành phần đơn giản nhất. Chúng xác định các
chức năng kết mạng được dùng và gom chúng thành các nhóm riêng biệt
2
www.hcmute.edu.vn
Chương 2: Mô hình mạng
gọi là lớp. Mỗi lớp định nghĩa một tập các chức năng riêng biệt so với
lớp khác. Thông qua việc định nghĩa và định vị các chức năng theo cách
này, người thiết kế tạo ra được một kiến trúc vừa mềm dẻo, vừa dễ hiểu.
Quan trọng hơn hết, mô hình OSI cho phép có được tính minh bạch
(transparency) giữa các hệ thống tương thích.
2.1.2 CÁC QUÁ TRÌNH ĐỒNG CẤP:
Trong một thiết bị đơn, mỗi lớp gọi dịch vụ của lớp ngay phía dưới.
Ví dụ: lớp 3, dùng các dịch vụ của lớp 2 và cung cấp dịch vụ cho
lớp 4.
Giữa các thiết bị, lớp x của một thiết bị phải thông tin với lớp x
của thiết bị kia, thông qua một chuỗi các luật và qui ước được gọi là giao
thức (protocol).
Quá trình để mỗi thiết bị thông tin với nhau tại một lớp được
gọi là quá trình đồng cấp (peer to peer processes).
`
`
L7 data
7
7
L7 data
L7 data H6
6
6
L7 data H6
5
5
L6 data
4
4
3
3
2
2
1
1
L6 data
H5
L5 data
L4 data
T2
L3 data
H4
H3
H2
01010101010110101000001000
H5
L5 data
L4 data
T2
L3 data
H4
H3
H2
01010101010110101000001000
Transmission medium
Hình 2.3
Tại lớp vật lý, truyền dữ liệu trực tiếp: Thiết bị A gởi một luồng bit
đến thiết bị B. Tuy nhiên tại các lớp cao hơn, thông tin này phải di
chuyển xuống qua các lớp của thiết bị A, để đi đến thiết bị B, và tiếp tục
đi lên đến lớp cần thiết.
Mỗi lớp trong thiết bị phát tin gắn thêm vào bản tin vừa nhận một
thông tin riêng của mình và gởi đến lớp phía dưới của nó.
www.hcmute.edu.vn
3
Chương 2: Mô hình mạng
Thông tin thêm vào ở mỗi lớp gọi là Header và Trailer (dữ liệu
điều khiển được thêm vào tại phần đầu và phần cuối của dữ liệu gốc).
Header được thêm vào tại lớp 6, 5, 4, 3, và 2. Trailer được thêm vào tại
lớp 2.
Header được thêm vào ở lớp 6, 5, 4, 3, và 2.
Trailer thường chỉ được thêm vào ở lớp 2.
Tại lớp 1, toàn bộ gói dữ liệu được chuyển thành dạng có thể
t
...
--------------------------------------
...ày chuyển dạng thông thường thành dạng của thiết bị thu
(receiving depending).
Mã khóa (encryption) và Giải mã khóa (decryption): Để mang các
thông tin nhạy cảm, hệ thống phải có khả năng bảo đảm tính riêng tư.
Mã khóa là quá trình mà thiết bị phát chuyển đổi thông tin gốc thành
dạng khác và gởi đi bản tin đi qua mạng. Giải mã khóa (decryption) là
quá trình ngược lại nhằm chuyển bản tin trở về dạng gốc.
Nén: Nén dữ liệu nhằm giảm thiểu số lượng bit để truyền đi. Nén
dữ liệu ngày càng trở nhiên quan trọng trong khi truyền multimedia
như văn bản, audio, và video.
2.2.7 LỚP ỨNG DỤNG
Cho phép người dùng (user), là người hay phần mềm, truy cập
vào mạng. Lớp này cung cấp giao diện cho người dùng và hỗ trợ dịch vụ
12
www.hcmute.edu.vn
Chương 2: Mô hình mạng
như thư điện tử, remote file access and transfer, shared database
management, và các dạng dịch vụ phân phối dữ liệu khác.
Hình 2.13 minh họa quan hệ giữa lớp ứng dụng với user và lớp
trình bày. Trong số các dịch vụ có được, thì hình vẽ chỉ trình bày 3 dạng:
X.400 (message handle services); X.500 (directory services); và chuyển
file access, and management (FTAM). User trong hình đã dùng X.400 và
gởi một email. Chú ý là không có thêm header hay trailer trong lớp này.
User
Application
layer
X.500
FTAM
User
X.400
Application
layer
X.500
FTAM
X.400
L7 data
L7 data
To presentation layer
From presentation layer
Hình 2.13
Các đặc tính của lớp này là:
Mạng đầu cuối ảo (network virtual terminal): là một version của
phần mềm của đầu cuối vật lý và cho phép user log on vào thiết bị
chủ (remote host). Để làm việc này, lớp ứng dụng tạo ra một phần
mềm mô phỏng đầu cuối cho remote host. Máy tính của user đối
thoại phần mềm đầu cuối này, tức là với host và ngược lại. Remote
host tưởng là đang đối thoại với terminal của mình và cho phép bạn
log on.
Quản lý, truy cập và truyền dữ liệu (FTAM: file transfer, access,
and management): Ứng dụng này cho phép user truy cập vào remote
computer (để đọc hay thay đổi dữ liệu), để truy lục file từ remote
computer và quản lý hay điều khiển file từ remote computer.
Dịch vụ thư điện tử: Ứng dụng này cho cung cấp cơ sở cho việc
gởi, trả lời và lưu trữ thư điện tử.
Dịch vụ thư mục (directory services): Ứng dụng này cung cấp
nguồn cơ sở dữ liệu (database) phân bố và truy cập nguồn thông tin
toàn cầu về các dịch vụ và mục đích khác nhau.
www.hcmute.edu.vn
13
Chương 2: Mô hình mạng
TÓM TẮT VỀ CHỨC NĂNG CÁC LỚP:
Chức năng của bảy lớp được tóm tắt ở Hình 2.14:
Application
To translate, encrypt
And compress data
Presentation
Session
To provide reliable end-to-end
message deliver and error recovery
Transport
Network
To organize bits into frames; to
provide node-to-node delivery
To allow access to network
resources
Data link
Physical
Hình 14
To establish, manage, and terminate
session
To move packets from source to
destination; to provide internet
working
To transmit bits over a medium; to
provide mechanical and electrical
specifications
Hình 2.14
14
www.hcmute.edu.vn
Chương 2: Mô hình mạng
TÓM TẮT
International Standard Organization (ISO) tạo ra mô hình gọi là
OSI (Open System Interconnection) nhằm cho phép thông tin giữa
các hệ thống khác nhau.
- Bảy lớp trong mô hình OSI cung cấp các nguyên tắc để phát triển các
kiến trúc tương thích một cách vạn năng, phần cứng và phần mềm.
Lớp vật lý, kết nối dữ liệu, và lớp mạng là các lớp hỗ trợ mạng
Lớp vận chuyển là lớp hỗ trợ mạng và hỗ trợ user
Lớp kiểm soát, trình bày và ứng dụng là các lớp hỗ trợ user
Lớp vật lý điều phối các chức năng cần thiết để truyền dòng bit
trong môi trường vật lý
Lớp kết nối dữ liệu có nhiệm vụ giao nhận đơn vị dữ liệu từ một
trạm đến trạm kế mà không có lỗi
Lớp mạng chịu trách nhiệm giao nhận từ nguồn đến đích một gói
qua nhiều kết nối mạng
Lớp vận chuyển có nhiệm vụ giao nhận từ nguồn đến đích toàn bản tin
Lớp kiểm soát thiết lập, duy trì, và đồng bộ các tương tác giữa các
thiết bị thông tin.
Lớp trình bày bảo đảm khả năng hoạt động qua lại giữa các thiết bị
thông tin xuyên qua biến đổi dữ liệu thành format được các thiết bị
chấp nhận chung.
Lớp ứng dụng thiết lập khả năng truy cập mạng của user
TCP/IP là giao thức năm lớp dạng phân cấp được phát triển trước
khi có mô hình OSI, và là giao thức thích hợp cho Internet.
www.hcmute.edu.vn
15
