Tweet
Giới thiệu Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI
1. Khái niệm về hệ thống mở OSI
Mô hình OSI (Open system interconnection – Mô hình kết nối các hệ thống mở) là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các máy vi tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng. Mô hình này được phát triển thành một phần trong kế hoạch OSI (Open Systems Interconnection) do ISO và IUT-T khởi xướng. Nó còn được gọi là Mô hình bảy tầng của OSI.
2. Các tầng trong mô hình OSI
Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI bao gồm 7 tầng:
Application layer
o Tầng ứng dụng 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.
o Tầng này là giao diện chính để người dùng tương tác với chương trình ứng dụng, và qua đó với mạng.
o Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thư điện tử SMTP, HTTP, X.400 Mail remote
Presentation layer
o Lớp trình diễn hoạt động như tầng dữ liệu trên mạng. lớp này trên máy tính truyền dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ tầng Application sang dạng Fomat chung. Và tại máy tính nhận, lớp này lại chuyển từ Fomat chung sang định dạng của tầng Application.
o Lớp thể hiện thực hiện các chức năng sau:
+ Dịch các mã kí tự từ ASCII sang EBCDIC.
+ Chuyển đổi dữ liệu.
+ Nén dữ liệu để giảm lượng dữ liệu truyền trên mạng.
+ Mã hoá và giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng.
Session layer
o Tầng Session 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.
o 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).
o 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.
Transport layer
o Lớp này thực hiện các chức năng nhận thông tin từ tầng Session chia thành các gói nhỏ hơn và truyền xuống lớp dưới, hoặc nhận thông tin từ lớp dưới chuyển lên phục hồi theo cách chia của hệ phát (Fragmentation and Reassembly).
o Nhiệm vụ quan trọng nhất của lớp vận chuyển là đảm bảo chuyển số liệu chính xác giữa hai thực thể thuộc tầng Session (end–to–end control). Để làm được việc đó, ngoài chức năng kiểm tra số tuần tự phát, thu, kiểm tra và phát hiện, xử lý lỗi, lớp vận chuyển còn có chức năng điều khiển lưu lượng số liệu để đồng bộ giữa thể thu và phát và tránh tắc ngẽn số liệu khi chuyển qua lớp mạng.
o Ngoài ra, nhiều thực thể lớp phiên có thể trao đổi số liệu trên cùng một kết nối lớp mạng (multIPlexing).
Network layer
o Nhiệm vụ của lớp mạng là đảm bảo chuyển chính xác số liệu giữa các thiết bị cuối trong mạng. Để làm được việc đó, phải có chiến lược đánh địa chỉ thống nhất trong toàn mạng. Mỗi thiết bị cuối và thiết bị mạng có một địa chỉ mạng xác định. Số liệu cần trao đổi giữa các thiết bị cuối được tổ chức thành các gói (Packet) có độ dài thay đổi và được gán đầy đủ địa chỉ nguồn (source address) và địa chỉ đích (destination address).
o Lớp mạng đảm bảo việc tìm đường tối ưu cho các gói dữ liệu bằng các giao thức chọn đường dựa trên các thiết bị chọn đường (Router). Ngoài ra, lớp mạng có chức năng điều khiển lưu lượng số liệu trong mạng để tránh xảy ra tắc nghẽn bằng cách chọn các chiến lược tìm đường khác nhau để quyết định việc chuyển tiếp các gói số liệu.
Datalink layer
o Lớp này đảm bảo việc biến đổi các tin dạng bit nhận được từ lớp dưới (vật lý) sang khung số liệu, thông báo cho hệ phát kết quả thu được sao cho các thông tin truyền lên cho tầng Network không có lỗi.
o Các thông tin truyền ở tầng Physical có thể làm hỏng các thông tin khung số liệu (frame error). Phần mềm mức hai sẽ thông báo cho mức một tryền lại các thông tin bị mất/lỗi.
o Đồng bộ các hệ có tốc độ xử lý tính khác nhau, một trong những phương pháp hay sử dụng là dùng bộ đệm trung gian để lưu giữ số liệu nhận được. Độ lớn của bộ đệm này phụ thuộc vào tương quan xử lý của các hệ thu và phát.
Physical layer
o là tầng thứ nhất trong bảy tầng Mô hình OSI . Tầng này chịu trách nhiệm ứng đối với các đòi hỏi về dịch vụ từ Datalink Layer.
o Chức năng và dịch vụ chính mà tầng vật lý giải quyết là:
+ Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phương tiện truyền thông (transmission medium)
+ Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng. Chẳng hạn giải quyết tranh chấp tài nguyên (contention) và điều khiển lưu lượng
+ Điều biến (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số (digital data) của các thiết bị người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền thông (communication channel)
3. Phương thức hoạt động của mô hình OSI
– Mỗi tầng trong mô hình OSI, có hai phương thức hoạt động chính được áp dụng đó là: phương thức hoạt động có liên kết (connection–oriented) và không có liên kết (connectionless).
– Với phương thức có liên kết, trước khi truyền dữ liệu cần thiết phải thiết lập một liên kết logic giữa các thực thể cùng lớp (layer). Còn với phương thức không có liên kết, thì không cần lập liên kết logic và mỗi đơn vị dữ liệu trước hoặc sau đó.
– Phương thức có liên kết, quá trình truyền dữ liệu phải trải qua 3 giai đoạn theo thứ tự:
+ Thiết lập liên kết: hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ được sử dụng trong giai đoạn sau.
+ Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý.
+ Hủy bỏ liên kết: giải phóng các tài nguyên hệ thống đã cấp phát cho liên kết để dùng cho các liên kết khác.
– So sánh 2 phương thức hoạt động trên, chúng ta thấy rằng phương thức hoạt động có liên kết cho phép truyền dữ liệu tin cậy, do nó có cơ chế kiểm soát và quản lý chặt chẽ từng liên kết logic. Nhưng mặt khác, nó lại khá phức tạp và khó cài đặt. Ngược lại, phương thức không liên kết cho phép các PDU được truyền theo đường khác nhau để đi đến đích, thích nghi với sự thay đổi trạng thái của mạng, song lại trả giá bởi sự khó khăn gặp phải khi tập hợp các PDU để di chuyển tới người sử dụng.
– Hai lớp kề nhau có thể không nhất thiết phải sử dụng cùng một phương thức hoạt động, mà có thể dùng hai phương thức khác nhau.
Nguyễn Thanh Hòa – VnPro
Mô hình OSI (Open system interconnection – Mô hình kết nối các hệ thống mở) là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các máy vi tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng. Mô hình này được phát triển thành một phần trong kế hoạch OSI (Open Systems Interconnection) do ISO và IUT-T khởi xướng. Nó còn được gọi là Mô hình bảy tầng của OSI.
2. Các tầng trong mô hình OSI
Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI bao gồm 7 tầng:
Các tầng trong Mô hình tham chiếu OSI
Application layer
o Tầng ứng dụng 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.
o Tầng này là giao diện chính để người dùng tương tác với chương trình ứng dụng, và qua đó với mạng.
o Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thư điện tử SMTP, HTTP, X.400 Mail remote
Presentation layer
o Lớp trình diễn hoạt động như tầng dữ liệu trên mạng. lớp này trên máy tính truyền dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ tầng Application sang dạng Fomat chung. Và tại máy tính nhận, lớp này lại chuyển từ Fomat chung sang định dạng của tầng Application.
o Lớp thể hiện thực hiện các chức năng sau:
+ Dịch các mã kí tự từ ASCII sang EBCDIC.
+ Chuyển đổi dữ liệu.
+ Nén dữ liệu để giảm lượng dữ liệu truyền trên mạng.
+ Mã hoá và giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng.
Session layer
o Tầng Session 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.
o 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).
o 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.
Transport layer
o Lớp này thực hiện các chức năng nhận thông tin từ tầng Session chia thành các gói nhỏ hơn và truyền xuống lớp dưới, hoặc nhận thông tin từ lớp dưới chuyển lên phục hồi theo cách chia của hệ phát (Fragmentation and Reassembly).
o Nhiệm vụ quan trọng nhất của lớp vận chuyển là đảm bảo chuyển số liệu chính xác giữa hai thực thể thuộc tầng Session (end–to–end control). Để làm được việc đó, ngoài chức năng kiểm tra số tuần tự phát, thu, kiểm tra và phát hiện, xử lý lỗi, lớp vận chuyển còn có chức năng điều khiển lưu lượng số liệu để đồng bộ giữa thể thu và phát và tránh tắc ngẽn số liệu khi chuyển qua lớp mạng.
o Ngoài ra, nhiều thực thể lớp phiên có thể trao đổi số liệu trên cùng một kết nối lớp mạng (multIPlexing).
Network layer
o Nhiệm vụ của lớp mạng là đảm bảo chuyển chính xác số liệu giữa các thiết bị cuối trong mạng. Để làm được việc đó, phải có chiến lược đánh địa chỉ thống nhất trong toàn mạng. Mỗi thiết bị cuối và thiết bị mạng có một địa chỉ mạng xác định. Số liệu cần trao đổi giữa các thiết bị cuối được tổ chức thành các gói (Packet) có độ dài thay đổi và được gán đầy đủ địa chỉ nguồn (source address) và địa chỉ đích (destination address).
o Lớp mạng đảm bảo việc tìm đường tối ưu cho các gói dữ liệu bằng các giao thức chọn đường dựa trên các thiết bị chọn đường (Router). Ngoài ra, lớp mạng có chức năng điều khiển lưu lượng số liệu trong mạng để tránh xảy ra tắc nghẽn bằng cách chọn các chiến lược tìm đường khác nhau để quyết định việc chuyển tiếp các gói số liệu.
Datalink layer
o Lớp này đảm bảo việc biến đổi các tin dạng bit nhận được từ lớp dưới (vật lý) sang khung số liệu, thông báo cho hệ phát kết quả thu được sao cho các thông tin truyền lên cho tầng Network không có lỗi.
o Các thông tin truyền ở tầng Physical có thể làm hỏng các thông tin khung số liệu (frame error). Phần mềm mức hai sẽ thông báo cho mức một tryền lại các thông tin bị mất/lỗi.
o Đồng bộ các hệ có tốc độ xử lý tính khác nhau, một trong những phương pháp hay sử dụng là dùng bộ đệm trung gian để lưu giữ số liệu nhận được. Độ lớn của bộ đệm này phụ thuộc vào tương quan xử lý của các hệ thu và phát.
Physical layer
o là tầng thứ nhất trong bảy tầng Mô hình OSI . Tầng này chịu trách nhiệm ứng đối với các đòi hỏi về dịch vụ từ Datalink Layer.
o Chức năng và dịch vụ chính mà tầng vật lý giải quyết là:
+ Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phương tiện truyền thông (transmission medium)
+ Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng. Chẳng hạn giải quyết tranh chấp tài nguyên (contention) và điều khiển lưu lượng
+ Điều biến (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số (digital data) của các thiết bị người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền thông (communication channel)
3. Phương thức hoạt động của mô hình OSI
– Mỗi tầng trong mô hình OSI, có hai phương thức hoạt động chính được áp dụng đó là: phương thức hoạt động có liên kết (connection–oriented) và không có liên kết (connectionless).
– Với phương thức có liên kết, trước khi truyền dữ liệu cần thiết phải thiết lập một liên kết logic giữa các thực thể cùng lớp (layer). Còn với phương thức không có liên kết, thì không cần lập liên kết logic và mỗi đơn vị dữ liệu trước hoặc sau đó.
– Phương thức có liên kết, quá trình truyền dữ liệu phải trải qua 3 giai đoạn theo thứ tự:
+ Thiết lập liên kết: hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ được sử dụng trong giai đoạn sau.
+ Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý.
+ Hủy bỏ liên kết: giải phóng các tài nguyên hệ thống đã cấp phát cho liên kết để dùng cho các liên kết khác.
– So sánh 2 phương thức hoạt động trên, chúng ta thấy rằng phương thức hoạt động có liên kết cho phép truyền dữ liệu tin cậy, do nó có cơ chế kiểm soát và quản lý chặt chẽ từng liên kết logic. Nhưng mặt khác, nó lại khá phức tạp và khó cài đặt. Ngược lại, phương thức không liên kết cho phép các PDU được truyền theo đường khác nhau để đi đến đích, thích nghi với sự thay đổi trạng thái của mạng, song lại trả giá bởi sự khó khăn gặp phải khi tập hợp các PDU để di chuyển tới người sử dụng.
– Hai lớp kề nhau có thể không nhất thiết phải sử dụng cùng một phương thức hoạt động, mà có thể dùng hai phương thức khác nhau.
Nguyễn Thanh Hòa – VnPro