Mô hình tham chiếu OSI
1. Tổng quan về mô hình OSI
Mô hình OSI (Open System interconnection) là một mô hình cơ sở dành cho việc chuẩn hóa cái hệ thống .Năm 1971, mô hình OSI được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO(the International Standards Organization) – tổ chức tiêu chuẩn quốc tế - và được đưa ra áp dụng vào 1984.
Mục tiêu của mô hình OSI :
· Kết nối các sản phẩm của các hảng sản xuất khác nhau, tổng hợp các hoạt động chuẩn hóa trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thống thông tin.
· Mô hình OSI chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn. Các phần này được liên kế chặt chẽ với nhau. Nhằm làm giảm tính phức tạp của hệ thống
· Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
Mô hình OSI gồm có 7 lớp:
· Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application layer)
Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của bộ giao thức và là tầng gần với người sử dụng nhất. Nó cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chương trình ứng dụng.Nó không cung cấp dịch vụ cho bất kỳ một tầng OSI nào khác ngoại trừ tầng ứng dụng bên ngoài mô hình OSI đang hoạt động. Lớp 7 đưa ra các giao thức HTTP, FTP, SMTP, POP3, Telnet.
· Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation layer)
Tầng trình bày chuyển đổi các thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa chúng trước khi truyền đễ bảo mật.Một cách đơn giản, lớp 6 sẽ định dạng dữ liệu từ lớp 7 đưa xuống để đảm bảo việc truyền dữ liệu chính xác. Các chuẩn định dạng dữ liệu của lớp 6 là GIF, JPEG, PICT, MP3, MPEG …
· Tầng 5: Tầng phiên (Session layer)
Tầng phiên thực hiện thiết lập, duy trì và kết thúc các kết nối giữa các hệ thống. Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là NFS, X- Window System, ASP.
· Tầng 4: Tầng giao vận (Transport Layer)
Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, bao gồm cả khắc phục lỗi và điều khiển lưu thông , nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Mục đích chính là đảm bảo dữ liệu được truyền đi không bị mất và bị trùng. Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là TCP , UDP.
· Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer)
Tầng mạng cung cấp các dịch vụ về chọn đường đi và kết nối giữa hai hệ thống, điều khiển và phân phối dòng dữ liệu truyền trên mạng để tránh tắc nghẽn. Lớp mạng có trách nhiệm địa chỉ hoá, dịch từ địa chỉ logic sang địa chỉ vật lý, định tuyến dữ liệu từ nơi gửi tới nơi nhận .Giao thức tầng 3 là IP , RIP, IPX, OSPF, AppleTalk.
· Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng, phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Lớp này có nhiệm vụ truyền các khung dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác qua tầng vật lý, đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu.
· Tầng 1: Tầng vật lí (Physical Layer)
Lớp vật lý là lớp thấp nhất trong mô hình OSI, đảm nhiệm toàn bộ công việc truyền dẫn dữ liệu bằng phương tiện vật lý . Ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết.
2. Chi tiết các lớp trong mô hình OSI
a) Tầng ứng dụng (Application layer):
Lớp ứng dụng là lớp cuối cùng và củng là lớp quan trọng nhất trong mô hình OSI . Tất cả những cách chúng ta tương tác với mạng đều là bằng những ứng dụng mạng. chẳng hạn, web browser, email program, instant message, hay ứng dụng Voice Over Internet Protocol (VoIP) và nhiều hơn nữa là tất cả những ứng dụng mạng giúp tương tác giữa các lớp thấp hơn trong mô hình tham chiếu OSI và người sử dụng mạng.
Có 3 chức năng chung hết sức cơ bản đc thực hiện bởi lớp application:
1. Đảm bảo tài nguyên hệ thống luôn sẵn sàng.
2. Liên kết ứng dụng với giao thức ứng dụng thích hợp.
3. Đồng bộ quá trình truyền dữ liệu từ ứng dụng tới giao thức ứng dụng.
Những giao thức lớp application:
Lớp Application bao gồm cả những ững ứng dụng mạng và các giao thức lớp ứng dụng. Về cơ bản, những giao thức ứng dụng chính là các rule để trao đổi thông tin với ứng dụng đó. Nhiều giao thức lớp application rất phổ biến, như Hyper Text Transfer Protocol (HTTP). Điều này có nghĩa là tất cả các web browser sử dụng giao thức HTTP đều có thể trao đổi bất kỳ file nào từ 1 web server sử dụng giao thức HTTP. Web browser, web server, giao thức HTTP liên kết với nhau thành 1 ứng dụng mạng.
1 vài giao thức lớp application có quyền sở hữu riêng và ko đc phổ biến 1 cách rộng rãi. Giao thức VoIP là 1 ví dụ. Điều này giải thích tại sao bạn ko thể dùng các giao diện người dùng chung để truy cập vào tài khoản Skype mà bạn cần phải sử dụng giao diện người dùng của Skype.
Phần mềm và phần cứng:
Những giao thức lớp application như HTTP, SMTP hay POP3 .v.v…, và những ứng dụng phần mềm chính là giao diện của những ứng dụng này. Ngoài ra vài trò của phần cứng trong application ngày nay củng hết sức cần thiết . Một ví dụ điển hình về vài trò của phần cứng ở trong giao thức lớp application chính là ở bên trong chiếc Bluetooth. Bluetooth có chứa nhiều lớp ở trong mô hình tham chiếu OSI, nhưng chúng ta sẽ tập chung vào việc thực thi lớp application của nó. Trong những thiết bị Bluetooth, bạn có thể tìm thấy nhiều ứng dụng nằm bên trọng lớp application. 1 trong những ứng dụng đó là ứng dụng cho phép một tai nghe ko dây, có thể truyền thông với một chiếc điện thoại di động ở trong túi của bạn. Trong trường hợp này, tai sẽ có chip Bluetooth ở bên trong sẽ chuyển những tín hiệu nó nhận từ điện thoại thành một cấu trúc để có thể nghe bằng loa thông qua phần cứng. Ngược lại, tai nghe sẽ nhận tín hiệu âm thanh của bạn bằng microphone và chuyển nó thành cấu trúc thích hợp với chip Bluetooth và chip Bluetooth sẽ gửi tín hiệu đó tới điện thoại của bạn. Tất cả những công việc này đều đc thực hiện bởi phần cứng.
Giao thức truyền file:
Một trong những ứng dụng phần mềm đc sử dụng nhiều nhất trong lớp application của mô hình tham chiếu OSI là File Transfer Protocol (FTP); hay nói một cách đúng hơn là những ứng dụng phần mềm thực hiện FTP nằm ở trong lớp application. FTP cho phép trao đổi file thông qua 1 mạng.
b) Tầng trình diễn (Presentation layer)
Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu để cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng. Nó thực hiện các tác vụ như mã hóa dữ liệu sang dạng MIME, nén dữ liệu, và các thao tác tương tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo như cách mà chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ cho là thích hợp. Chẳng hạn: chuyển đổi tập văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII, hoặc tuần tự hóa các đối tượng (object serialization) hoặc các cấu trúc dữ liệu (data structure) khác sang dạng XML và ngược lại.
c) Tầng phiên (Session layer)
Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính. Tầng này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa. Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (half-duplex) hoặc đơn công (Single) và thiết lập các qui trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) – giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã được đánh dấu – trì hoãn (adjournment), kết thúc (termination) và khởi động lại (restart). Mô hình OSI uỷ nhiệm cho tầng này trách nhiệm “ngắt mạch nhẹ nhàng” (graceful close) các phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP.
d) Tầng giao vận (Transport layer)
Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối được cho trước. Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối (state and connection orientated). Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại. Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP. Tầng này là nơi các thông điệp được chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP.Ở tầng 4 địa chỉ được đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt được ứng dụng trao đổi.
1. Tổng quan về mô hình OSI
Mô hình OSI (Open System interconnection) là một mô hình cơ sở dành cho việc chuẩn hóa cái hệ thống .Năm 1971, mô hình OSI được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO(the International Standards Organization) – tổ chức tiêu chuẩn quốc tế - và được đưa ra áp dụng vào 1984.
Mục tiêu của mô hình OSI :
· Kết nối các sản phẩm của các hảng sản xuất khác nhau, tổng hợp các hoạt động chuẩn hóa trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thống thông tin.
· Mô hình OSI chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn. Các phần này được liên kế chặt chẽ với nhau. Nhằm làm giảm tính phức tạp của hệ thống
· Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
Mô hình OSI gồm có 7 lớp:
· Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application layer)
Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của bộ giao thức và là tầng gần với người sử dụng nhất. Nó cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chương trình ứng dụng.Nó không cung cấp dịch vụ cho bất kỳ một tầng OSI nào khác ngoại trừ tầng ứng dụng bên ngoài mô hình OSI đang hoạt động. Lớp 7 đưa ra các giao thức HTTP, FTP, SMTP, POP3, Telnet.
· Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation layer)
Tầng trình bày chuyển đổi các thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa chúng trước khi truyền đễ bảo mật.Một cách đơn giản, lớp 6 sẽ định dạng dữ liệu từ lớp 7 đưa xuống để đảm bảo việc truyền dữ liệu chính xác. Các chuẩn định dạng dữ liệu của lớp 6 là GIF, JPEG, PICT, MP3, MPEG …
· Tầng 5: Tầng phiên (Session layer)
Tầng phiên thực hiện thiết lập, duy trì và kết thúc các kết nối giữa các hệ thống. Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là NFS, X- Window System, ASP.
· Tầng 4: Tầng giao vận (Transport Layer)
Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, bao gồm cả khắc phục lỗi và điều khiển lưu thông , nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Mục đích chính là đảm bảo dữ liệu được truyền đi không bị mất và bị trùng. Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là TCP , UDP.
· Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer)
Tầng mạng cung cấp các dịch vụ về chọn đường đi và kết nối giữa hai hệ thống, điều khiển và phân phối dòng dữ liệu truyền trên mạng để tránh tắc nghẽn. Lớp mạng có trách nhiệm địa chỉ hoá, dịch từ địa chỉ logic sang địa chỉ vật lý, định tuyến dữ liệu từ nơi gửi tới nơi nhận .Giao thức tầng 3 là IP , RIP, IPX, OSPF, AppleTalk.
· Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng, phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Lớp này có nhiệm vụ truyền các khung dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác qua tầng vật lý, đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu.
· Tầng 1: Tầng vật lí (Physical Layer)
Lớp vật lý là lớp thấp nhất trong mô hình OSI, đảm nhiệm toàn bộ công việc truyền dẫn dữ liệu bằng phương tiện vật lý . Ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết.
2. Chi tiết các lớp trong mô hình OSI
a) Tầng ứng dụng (Application layer):
Lớp ứng dụng là lớp cuối cùng và củng là lớp quan trọng nhất trong mô hình OSI . Tất cả những cách chúng ta tương tác với mạng đều là bằng những ứng dụng mạng. chẳng hạn, web browser, email program, instant message, hay ứng dụng Voice Over Internet Protocol (VoIP) và nhiều hơn nữa là tất cả những ứng dụng mạng giúp tương tác giữa các lớp thấp hơn trong mô hình tham chiếu OSI và người sử dụng mạng.
Có 3 chức năng chung hết sức cơ bản đc thực hiện bởi lớp application:
1. Đảm bảo tài nguyên hệ thống luôn sẵn sàng.
2. Liên kết ứng dụng với giao thức ứng dụng thích hợp.
3. Đồng bộ quá trình truyền dữ liệu từ ứng dụng tới giao thức ứng dụng.
Những giao thức lớp application:
Lớp Application bao gồm cả những ững ứng dụng mạng và các giao thức lớp ứng dụng. Về cơ bản, những giao thức ứng dụng chính là các rule để trao đổi thông tin với ứng dụng đó. Nhiều giao thức lớp application rất phổ biến, như Hyper Text Transfer Protocol (HTTP). Điều này có nghĩa là tất cả các web browser sử dụng giao thức HTTP đều có thể trao đổi bất kỳ file nào từ 1 web server sử dụng giao thức HTTP. Web browser, web server, giao thức HTTP liên kết với nhau thành 1 ứng dụng mạng.
1 vài giao thức lớp application có quyền sở hữu riêng và ko đc phổ biến 1 cách rộng rãi. Giao thức VoIP là 1 ví dụ. Điều này giải thích tại sao bạn ko thể dùng các giao diện người dùng chung để truy cập vào tài khoản Skype mà bạn cần phải sử dụng giao diện người dùng của Skype.
Phần mềm và phần cứng:
Những giao thức lớp application như HTTP, SMTP hay POP3 .v.v…, và những ứng dụng phần mềm chính là giao diện của những ứng dụng này. Ngoài ra vài trò của phần cứng trong application ngày nay củng hết sức cần thiết . Một ví dụ điển hình về vài trò của phần cứng ở trong giao thức lớp application chính là ở bên trong chiếc Bluetooth. Bluetooth có chứa nhiều lớp ở trong mô hình tham chiếu OSI, nhưng chúng ta sẽ tập chung vào việc thực thi lớp application của nó. Trong những thiết bị Bluetooth, bạn có thể tìm thấy nhiều ứng dụng nằm bên trọng lớp application. 1 trong những ứng dụng đó là ứng dụng cho phép một tai nghe ko dây, có thể truyền thông với một chiếc điện thoại di động ở trong túi của bạn. Trong trường hợp này, tai sẽ có chip Bluetooth ở bên trong sẽ chuyển những tín hiệu nó nhận từ điện thoại thành một cấu trúc để có thể nghe bằng loa thông qua phần cứng. Ngược lại, tai nghe sẽ nhận tín hiệu âm thanh của bạn bằng microphone và chuyển nó thành cấu trúc thích hợp với chip Bluetooth và chip Bluetooth sẽ gửi tín hiệu đó tới điện thoại của bạn. Tất cả những công việc này đều đc thực hiện bởi phần cứng.
Giao thức truyền file:
Một trong những ứng dụng phần mềm đc sử dụng nhiều nhất trong lớp application của mô hình tham chiếu OSI là File Transfer Protocol (FTP); hay nói một cách đúng hơn là những ứng dụng phần mềm thực hiện FTP nằm ở trong lớp application. FTP cho phép trao đổi file thông qua 1 mạng.
b) Tầng trình diễn (Presentation layer)
Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu để cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng. Nó thực hiện các tác vụ như mã hóa dữ liệu sang dạng MIME, nén dữ liệu, và các thao tác tương tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo như cách mà chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ cho là thích hợp. Chẳng hạn: chuyển đổi tập văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII, hoặc tuần tự hóa các đối tượng (object serialization) hoặc các cấu trúc dữ liệu (data structure) khác sang dạng XML và ngược lại.
c) Tầng phiên (Session layer)
Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính. Tầng này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa. Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (half-duplex) hoặc đơn công (Single) và thiết lập các qui trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) – giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã được đánh dấu – trì hoãn (adjournment), kết thúc (termination) và khởi động lại (restart). Mô hình OSI uỷ nhiệm cho tầng này trách nhiệm “ngắt mạch nhẹ nhàng” (graceful close) các phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP.
d) Tầng giao vận (Transport layer)
Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối được cho trước. Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối (state and connection orientated). Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại. Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP. Tầng này là nơi các thông điệp được chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP.Ở tầng 4 địa chỉ được đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt được ứng dụng trao đổi.
Comment