Mô hình mạng OSI là gì? Chức năng của các tầng giao thức trong OSI

Mô hình mạng OSI là mô hình căn bản về các tiến trình truyền thông, thiết lập các tiêu chuẩn kiến trúc mạng ở mức Quốc tế, là cơ sở chung để các hệ thống khác nhau có thể liên kết và truyền thông được với nhau. Mo hi hình OSI tổ chức các giao thức truyền thông thành 7 tầng, mỗi một tầng giải quyết một phần hẹp của tiến trình truyền thông, chia tiến trình truyền thông thành nhiều tầng và trong mỗi tầng có thể có nhiều giao thức khác nhau thực hiện các nhu cầu truyền thông cụ thể.

Giới thiệu sơ lược về mô hình mạng OSI ít người biết

1. Nguyên tắc định nghĩa các tầng hệ thống mở

Mô hình OSI tuân theo các nguyên tắc phân tầng như sau:

• Mô hình gồm N = 7 tầng. OSI là hệ thống mở, phải có khả năng kết nối với các hệ thống khác nhau, tương thích với các chuẩn OSI.
• Quá trình xử lý các ứng dụng được thực hiện trong các hệ thống mở, trong khi vẫn duy trì được các hoạt động kết nối giữa các hệ thống.
• Thiết lập kênh logic nhằm mục đích thực hiện việc trao đổi thông tin giữa các thực thể.

2. Các giao thức trong mô hình mạng OSI

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức được sử dụng: giao thức hướng liên kết (Connection – Oriented) và giao thức không liên kết (Connectionless).

Giao thức hướng liên kết

Trước khi truyền dữ liệu, các thực thể đồng tầng trong hai hệ thống cần phải thiết lập một liên kết logic. Chúng thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn truyền dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu, liên kết sẽ được hủy bỏ. Thiết lập liên kết logic sẽ nâng cao độ tin cậy và an toàn trong quá trình trao đổi dữ liệu.

Giao thức không liên kết

Dữ liệu được truyền độc lập trên các tuyến khác nhau. Với các giao thức không liên kết chỉ có giai đoạn duy nhất truyền dữ liệu.

Vai trò và chức năng chủ yếu các tầng trong mô hình mạng OSI

1. Vai trò và chức năng tầng ứng dụng (Application Layer)

Nhiệm vụ của tầng này là xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI. Bao gồm nhiều giao thức ứng dụng cung cấp các phương diện cho người sử dụng truy cập vào môi trường mạng và cung cấp các dịch vụ phân tán. Khi các thực thể ứng dụng AE (Application Entity) được thiết lập, nó sẽ gọi đến các phần tử dịch vụ ứng dụng ASE (Application Service Element).

Mỗi thực thể ứng dụng có thể gồm một hoặc nhiều các phần tử dịch vụ ứng dụng. Các phần tử dịch vụ ứng dụng được phối hợp trong môi trường của thực thể ứng dụng thông qua các liên kết gọi là đối tượng liên kết đơn SAO (Single Association Object). SAO điều khiển việc truyền thông và cho phép tuần tự hóa các sự kiện truyền thông.

2. Vai trò và chức năng tầng trình bày (Presentation Layer)

Tầng trình bày giải quyết mô hình mạng OSI các vấn đề liên quan đến các cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin được truyền. Biểu diễn thông tin người sử dụng phù hợp với thông tin làm việc của mạng và ngược lại. Thông thường biểu diễn thông tin các ứng dụng nguồn và ứng dụng đích có thể khác nhau bởi các ứng dụng được chạy trên các hệ thống có thể khác nhau.

Tầng trình bày phải chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại biểu diễn khác. Để đạt được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn truyền thông chung cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại

3. Vai trò và chức năng tầng phiên (Session Layer)

Tầng phiên cho phép người sử dụng trên các máy khác nhau thiết lập, duy trì và đồng bộ phiên truyền thông giữa họ với nhau. Nói cách khác tầng phiên thiết lập “các giao dịch” giữa các thực thể đầu cuối.

Dịch vụ phiên cung cấp một liên kết giữa 2 đầu cuối sử dụng dịch vụ phiên sao cho trao đổi dữ liệu một cách đồng bộ và khi kết thúc thì giải phóng liên kết. Sử dụng thẻ bài (Token) để thực hiện truyền dữ liệu, đồng bộ hóa và hủy bỏ liên kết trong các phương thức truyền đồng thời hay luân phiên. Thiết lập các điểm đồng bộ hóa trong hội thoại. Khi xảy ra sự cố có thể khôi phục hội thoại bắt đầu từ một điểm đồng bộ hóa đã thỏa thuận.

4. Vai trò và chức năng tầng vận chuyển (Transport Layer)

Là tầng cao nhất liên có liên quan đến các giao thức trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống mở, kiểm soát việc truyền dữ liệu từ nút tới nút (End-to-End). Thủ tục trong 3 tầng dưới (vật lý, liên kết dữ liệu và mạng) chỉ phục vụ việc truyền dữ liệu giữa các tầng kề nhau trong từng hệ thống. Các thực thể đồng tầng hội thoại, thương lượng với nhau trong quá trình truyền dữ liệu.

Tầng vận chuyển thực hiện việc chia các gói tin lớn thành các gói tin nhỏ hơn trước khi gửi đi và đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển theo đúng thứ tự. Là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong truyền dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc nhiều vào bản chất của tầng mạng. Tầng vận chuyển có thể thực hiện việc ghép kênh (multiplex) một vài liên kết vào cùng một liên kết nối để giảm giá thành.

5. Vai trò và chức năng tầng mạng (Network Layer)

Tầng mạng thực hiện các chức năng chọn đường đi (routing) cho các gói tin nguồn tới đích có thể trong cùng một mạng hoặc khác mạng nhau. Đường có thể được cố định, cũng có thể được định nghĩa khi bắt đầu hội thoại và có thể đường đi là động (Dynamic) có thể thay đổi với từng gói tin tùy theo trạng thái tải tức thời của mạng. Trong mạng kiểu quảng bá (Broadcast) routing rất đơn giản. mo hinh osi

Một chức năng quan trọng khác của tầng mạng là chức năng điều khiển tắc nghẽn (Congestion Control). Nếu có quá nhiều gói tin cùng lưu chuyển trên cùng một đường thì có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn. Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các mạng khi các gói tin đi từ mạng này sang mạng khác để tới đích.

6. Vai trò và chức năng tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

Chức năng chủ yếu của tầng liên kết dữ liệu là thực hiện thiết lập các liên kết, mô hình mạng OSI duy trì và hủy bỏ các liên kết dữ liệu. Kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng.

Chia thông tin thành các khung thông tin (Frame), truyền các khung tuần tự và xử lý các thông điệp xác nhận (Acknowledgement Frame) từ bên máy thu gửi về. Tháo gỡ các khung thành chuỗi bit không cấu trúc chuyển xuống tầng vật lý. Tầng 2 bên thu, tái tạo chuỗi bit thành các khung thông tin. Đường truyền vật lý có thể gây ra lỗi, nên tầng liên kết dữ liệu phải giải quyết vấn đề kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng, kiểm soát lưu lượng, ngăn không để nút nguồn gây “ngập lụt” dữ liệu cho ben thu có tốc độ thấp hơn.

Trong các mạng quảng bá, tầng con MAC (Medium Access Sublayer) điều khiển việc duy trì nhập đường truyền.

7. Vai trò và chức năng tầng vật lý (Physical Layer)

Tầng vật lý là tầng thấp nhất trong mô hình 7 lớp OSI. Các thực thể tầng giao tiếp với nhau qua một đường truyền vật lý. Tầng vật lý xác định các chức năng, thủ tục về điện, cơ, quang để kích hoạt, duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ thống mạng. Cung cấp các cơ chế về điện, hàm, thủ tục, … nhằm thực hiện việc kết nối các phần tử của mạng thành một hệ thống bằng các phương pháp vật lý. Đảm bảo cho các yêu cầu về chuyển mạch hoạt động nhằm tạo ra các đường truyền thực cho các chuỗi bit thông tin.

Các chuẩn trong tầng vật lý là các chuẩn xác định giao diện người sử dụng và môi trường mạng. Các giao thức tầng vật lý có hai loại: truyền dị bộ (Asynchronous) và truyền đồng bộ (Synchronous).

Quy trình xử lý dữ liệu trong mô hình mạng OSI

1. Phía máy gửi

• Ở tầng Application (tầng 7), người dùng tiến hành đưa thông tin cần gửi vào máy tính. Các thông tin này thường có dạng như: hình ảnh, văn bản,…
• Sau đó thông tin dữ liệu này được chuyển xuống tầng Presentation (tầng 6) để chuyển các dữ liệu thành một dạng chung để mã hóa dữ liệu và nén dữ liệu. mo hinh osi
• Dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống tầng Session (Tầng 5). Tầng này là tầng phiên có chức năng bổ sung các thông tin cần thiết cho phiên giao dịch (gửi- nhận) này.
• Sau khi tầng Session thực hiện xong nhiệm vụ, nó sẽ tiếp tục chuyển dữ liệu này xuống tầng Transport (Tầng 4). Tại tầng này, dữ liệu được cắt ra thành nhiều Segment.
• Tiếp đó, dữ liệu sẽ được chuyển xuống tầng Network (Tầng 3). Ở tầng này, các segment lại tiếp tục được cắt ra thành nhiều gói Package khác nhau và bổ sung thông tin định tuyến. Tầng Network này chức năng chính của nó là định tuyến đường đi cho gói tin chứa dữ liệu.
• Dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống tầng Data Link (tầng 2). Tại tầng này, mỗi Package sẽ được băm nhỏ ra thành nhiều Frame và bổ sung thêm các thông tin kiểm tra gói tin chứa dữ liệu để kiểm tra ở máy nhận.
• Cuối cùng, các Frame này khi chuyển xuống tầng Physical (Tầng 1) sẽ được chuyển thành một chuỗi các bit nhị phân (0 1….)

2. Phía máy nhận

• Tầng Physical phía máy nhận sẽ kiểm tra quá trình đồng bộ và đưa các chuỗi bit nhị phân nhận được vào vùng đệm. Sau đó gửi thông báo cho tầng Data Link rằng dữ liệu đã được nhận.
• Tiếp đó tầng Data Link sẽ tiến hành kiểm tra các lỗi trong frame mà bên máy gửi tạo ra bằng cách kiểm tra FCS có trong gói tin được gắn bên phía máy nhận. Nếu có lỗi xảy ra thì frame đó sẽ bị hủy bỏ. Sau đó kiểm tra địa chỉ lớp Data Link xem có trùng với địa chỉ của máy nhận hay không.
• Tầng Network sẽ tiến hành kiểm tra xem địa chỉ trong gói tin này có phải là địa chỉ của máy nhận hay không. Nếu đúng địa chỉ máy nhận, tầng Network sẽ gỡ bỏ Header của nó và tiếp tục chuyển đến tầng Transport để tiếp tục qui trình.
• Ở tầng Transport sẽ hỗ trợ phục hồi lỗi và xử lý lỗi bằng cách gửi các gói tin ACK, NAK. Sau khi phục hồi sửa lỗi, tầng này tiếp tục sắp xếp các thứ tự phân đoạn và đưa dữ liệu đến tầng Session.
• Tầng Session làm nhiệm vụ đảm bảo các dữ liệu trong gói tin nhận được toàn vẹn. Sau đó tiến hành gỡ bỏ Header của tầng Session và tiếp tục gửi lên ầng Presentation.
• Tầng Presentation sẽ xử lý gói tin bằng cách chuyển đối các định dạng dữ liệu cho phù hợp. Sau khi hoàn thành sẽ tiến hành gửi lên tầng Application.
• Cuối cùng, tầng Application tiến hành xử lý mô hình mạng OSI và gỡ bỏ Header cuối cùng. Khi đó ở máy nhận sẽ nhận được dữ liệu của gói tin được truyền đi.

Sự khác nhau giữa mô hình mạng OSI và TCP/IP

Cửa ngõ OSI được phát triển theo một mô hình 7 tầng. Trong đó bao gồm: Physical Layer (tầng vật lý), DataLink Layer (tầng liên kết dữ liệu), Network Layer (tầng mạng), Transport Layer (tầng giao vận), Session Layer (tầng phiên), Presentation Layer (tầng trình diễn)và cuối cùng nhưng cũng không kém phần quan trọng đó là Application Layer (tầng ứng dụng).

Phân việt OSI và TCP/IP

Khi nói đến độ tin cậy chung, TCP/IP được coi là một lựa chọn đáng tin cậy hơn so với mô hình OSI. Trong hầu hết các trường hợp, mô hình OSI được gọi là công cụ tham khảo, là mô hình cũ. OSI cũng được biết đến với giao thức và ranh giới chặt chẽ. TCP/IP cho phép “nới lỏng” các quy tắc, cung cấp các nguyên tắc chung được đáp ứng.

Về phương pháp tiếp cận mà cả hai thực hiện, TCP/IP thực hiện cách tiếp cận theo chiều ngang còn mo hinh OSI thực hiện cách tiếp cận theo chiều dọc.

Một điểm quan trọng cần lưu ý rằng TCP/IP kết hợp tầng phiên và tầng trình diễn trong tầng ứng dụng. Dường như OSI có một cách tiếp cận khác nhau, có các tầng khác nhau và mỗi tầng chỉ thực hiện một chức năng riêng.

Cũng cần phải lưu ý thiết kế khi các giao thức đã được thiết kế. Trong TCP/IP, các giao thức được thiết kế đầu tiên và sau đó mô hình được phát triển. Trong mô hình mạng OSI, việc phát triển mô hình xảy ra trước và sau đó là phát triển giao thức.

Khi nói đến truyền thông, TCP/IP chỉ hỗ trợ truyền thông không kết nối phát ra từ tầng mạng. Ngược lại dường như OSI làm điều này khá tốt, hỗ trợ cả kết nối không dây và kết nối theo định tuyến trong tầng mạng.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng là sự phụ thuộc vào giao thức của TCP/IP và OSI. TCP/IP là một mô hình phụ thuộc vào giao thức, còn OSI là một chuẩn giao thức độc lập.

Các tìm kiếm liên quan đến mo hinh OSI

• tầng mạng trong mô hình mạng OSI
• ví dụ về mô hình osi
• các giao thức trong mô hình osi
• quá trình đóng gói dữ liệu trong mô hình osi
• khái niệm mô hình osi
• các gói tin được đóng gói trong các tầng nào của mô hình osi?
• mô hình osi nằm ở đâu
• tại sao mô hình osi lại chỉ có 7 lớp

Nội dung liên quan:

• MMA là gì? Lợi ích của MMA và các kỹ thuật tập luyện MMA
• Subnet mask là gì? Hướng dẫn cách tính subnet mask từ IP nhanh và chính xác
• Web master tool là gì? Chức năng cơ bản của Google Webmaster Tools