các chuẩn mạng và mô hình osi.pdf

8/19/2019 Các chuẩn mạng và mô hình OSI.pdf

1/42

chương

2chương

2

Các chuẩn mạng và mô hình OSICác chuẩn mạng và mô hình OSI

Sau khi đọc xong chương này và hoàn thành các bàitập, bạn có thể:

● Nêu những tổ chức đặt ra các chuẩn cho mạng máy tính

● Mô tả mục đích của mô hình OSI và mỗi tầng của nó

● Trình bày các chức năng cụ thể của mỗi tầng trong môhình OSI

● Nắm được cách thức truyền thông giữa hai nút mạngthông qua mô hình OSI

● Thảo luận về cấu trúc và mục đích sử dụng các khung vàgói tin dữ liệu

● Mô tả hai kiểu địa chỉ của mô hình OSI


2/42

Công việc thực tếCông việc thực tế

Khi còn là một quản lý dự án trẻ tuổi tại Phòng giải pháp công nghệ của một công tylớn, tôi được giao nhiệm vụ làm việc trong một dự án về cơ sở hạ tầng mạng. Lúcđó, tôi chưa được đào tạo chính quy để trở thành một kỹ sư mạng, nhưng vẫn phảichịu trách nhiệm cho các dự án công nghệ quy mô vừa và nhỏ vì chúng có liên quanđến một đơn vị nghiệp vụ trải rộng khắp năm bang. Đối với dự án mới này, mục tiêucủa chúng tôi là thay đổi tôpô mạng theo cách làm cho mạng có khả năng mở rộngtheo thời gian với chi phí đầu tư ít tốn kém nhất, đồng thời khiến cho mạng có thểcập nhật những xu hướng mới nhất của ngành này.

Trong phần lớn các dự án, ngân sách được định ra ngay từ đầu. Ngân sách đógiúp chúng tôi thuê một đối tác chuyên nghiệp về cài đặt hệ thống cáp và đi dây mạng.Những kỹ sư mạng làm việc ở bên đối tác chính là các chuyên gia trong việc đi cápvà dây mạng. Tuy nhiên, trước khi có thể tiến xa hơn, chúng tôi đã tiêu tốn ngân sáchmột cách đáng kể. Thậm chí, chúng tôi không còn khả năng chi trả cho việc thuênhững chuyên gia đó nữa. Thay vì vậy, các quản lý cao cấp đã đưa ra quyết địnhrằng chính những kỹ thuật viên CNTT trẻ tuổi của công ty chúng tôi sẽ hoàn thànhcông việc này, những người có vẻ thích hợp với công việc sửa chữa lỗi kẹt giấy máyin hơn là cài đặt hệ thống cáp cho toàn bộ mạng. Họ chắc chắn không có chút kiếnthức nào về cấu trúc cáp phân cấp, khoảng cách cáp tối đa, hay các điểm mạng cuối.

Sự phớt lờ các chuẩn mạng cơ bản có thể gây ra những hậu quả khôn lường vềthời gian cũng như ngân sách của dự án. Nhưng vấn đề không chỉ nằm ở đội ngũCNTT thiếu kiến thức cần thiết. Với vai trò quản lý dự án mà không có hiểu biết mộtcách hệ thống về các chuẩn mạng, tôi cũng có nhiều hạn chế trong việc theo dõi cáccông việc của dự án.

Để thực hiện thành công vai trò của người quản lý dự án, một phần phụ thuộcvào đội ngũ chuyên gia, hoặc ít nhất là phải hiểu được nơi có thể lấy được nhữngmẩu thông tin quan trọng của dự án, sau đó làm sáng tỏ những thông tin ấy nếu

chúng thực sự liên quan đến dự án. Trong tình huống của mình, nếu hiểu sơ bộ vềtập các chuẩn viễn thông, hay TIA/EIA-568, sẽ giúp cho dự án thay đổi tôpô mạngdễ dàng hoàn thành.

Đội ngũ cây nhà lá vườn của chúng tôi đã bắt đầu dự án với điều kiện thiếu thốnkhông gian văn phòng cho các nhân viên mới. Chúng tôi dùng quá số lượng cáp,thiết lập đầu ra cho ổ cắm mạng trên tường không đúng cách, và kết quả là một hệthống cài đặt tồi. Chỉ sau khi các máy tính client được cài đặt và xuất hiện một loạtcác vấn đề về kết nối, chúng tôi mới nhận ra sai lầm trong khâu cài đặt. Ngay lập tứcchúng tôi xác định nguyên nhân do không có kế hoạch từ trước cũng như bỏ quacác chuẩn của ngành.

Thông qua sai sót và thử nghiệm thất bại, chúng tôi đã thu được những kiến thứcchuyên sâu hơn về việc đi dây cáp viễn thông và các công cụ cần thiết để triển khaikhi thay đổi tôpô mạng, dù rằng chi phí cho những kiến thức ấy chính là thời gian leothang để gỡ bỏ ngói trần và làm việc muộn về đêm để đảm bảo các client có thể chạyứng dụng của chúng một cách hiệu quả vào thời điểm đầu ngày hôm sau.

Tom Johnson

Giám đốc Dịch vụ phân khúc khách hàng, Công nghiệp Quốc phòng

40 Chương 2 Các chuẩn mạng và mô hình OSI


3/42

41Các tổ chức tiêu chuẩn mạng

22

Khi cố gắng nắm bắt một khái niệm lý thuyết mới, bạn thường hình dung về kháiniệm đó trong đầu. Ví dụ, trong lĩnh vực hoá học, dù không nhìn thấy phân tử nướcnhưng bạn vẫn có thể minh họa nó bằng một hình vẽ đơn giản gồm hai nguyên tửhyđrô và một nguyên tử ôxi. Tương tự, trong lĩnh vực mạng, dù không thấy quá trìnhtruyền thông xảy ra giữa hai nút trong cùng một mạng, bạn vẫn có thể dùng mộtmô hình để mô tả quá trình đó. Mô hình thường dùng để mô tả các quá trình truyềnthông trên mạng được gọi là mô hình OSI (Kết nối các hệ thống mở).

Trong chương này, bạn sẽ học về các tổ chức tiêu chuẩn giúp tạo ra những quy ướckhác nhau trong lĩnh vực mạng (ví dụ như mô hình OSI). Tiếp theo, chương này sẽgiới thiệu về bảy tầng của mô hình OSI và tìm hiểu cách tương tác của chúng. Sauđó, bạn sẽ có cái nhìn cận cảnh về những điều đang diễn ra trong mỗi tầng. Cuốicùng, bạn sẽ học cách áp dụng những chi tiết đó vào môi trường mạng thực tiễn.Việc tìm hiểu về mô hình OSI không phải là phần thú vị nhất để trở thành một chuyêngia mạng. Tuy nhiên, việc am hiểu một cách triệt để về nó là rất cần thiết để thiết kếvà khắc phục sự cố mạng thành thạo.

Các tổ chức tiêu chuẩn mạngCác chuẩn (standard) là các thỏa thuận bằng văn bản gồm những đặc tả kỹ thuậthay những tiêu chuẩn nghiêm ngặt khác quy định cách thiết kế và triển khai các sảnphẩm và dịch vụ cụ thể. Nhiều ngành khác nhau đều sử dụng các tiêu chuẩn để bảođảm rằng các sản phẩm, quy trình, và dịch vụ phù hợp với mục đích của họ. Ví dụ,ngành xây dựng làm theo các tiêu chuẩn để bảo đảm độ an toàn và tính thực dụngcủa tòa nhà, ví dụ như những tiêu chuẩn về chiều rộng và độ nghiêng của dốc xelăn. Ngành công nghiệp hàng không tuân thủ những tiêu chuẩn về dung lượng chínhxác của nhiên liệu máy bay phản lực.

Ngày nay, do sự đa dạng trong việc sử dụng phần cứng và phần mềm, các chuẩnđóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực mạng. Nếu không có chuẩn, việcthiết kế sẽ trở nên khó khăn hơn vì bạn không thể chắc chắn rằng các phần mềmhay phần cứng từ những nhà sản xuất khác nhau có thể hoạt động cùng với nhau

không. Ví dụ, nếu một nhà sản xuất thiết kế một cáp mạng với đầu cắm rộng 1cm vàmột công ty khác sản xuất ổ mạng âm tường với độ mở rộng 0,8 cm, bạn sẽ khôngthể đưa đầu cắm đó vào trong ổ mạng âm tường.

Do đó, khi mua một thiết bị mạng, bạn cần xác định xem thiết bị có đạt chuẩn domạng của bạn yêu cầu hay không. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng các chuẩn đưa ra hiệunăng chấp nhận ở mứctối thiểu của một sản phẩm hay dịch vụ--chứ không phải làmức lý tưởng. Do vậy, ví dụ, bạn phải mua hai dây cáp mạng khác nhau tuân theochuẩn tối thiểu để truyền dẫn ở một tốc độ nhất định; tuy nhiên, một dây cáp có thểvượt chuẩn đó, để hiệu năng mạng tốt hơn. Trong trường hợp cáp mạng, việc vượt

chuẩn tối thiểu thường do kỹ thuật sản xuất kỹ lưỡng và sử dụng vật liệu tốt.Do ngành công nghiệp máy tính phát triển nhanh chóng vượt ra khỏi một số quy tắcvề kỹ thuật, nhiều tổ chức khác nhau được mở ra để giám sát các chuẩn. Trong mộtsố trường hợp, một số tổ chức chịu trách nhiệm về một lĩnh vực cụ thể trong ngànhmạng máy tính. Ví dụ, cả Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa kỳ (ANSI) và Viện Kỹ nghệ

Điện và Điện tử (IEEE) đều phát triển việc thiết lập chuẩn cho các mạng không dây.


4/42


Trong khi ANSI quy định loại NIC (card giao tiếp mạng) mà người tiêu dùng cần đểchấp nhận một kết nối không dây thì IEEE quy định cách mà mạng sẽ bảo đảm chocác phần khác nhau của một quá trình truyền thông được gửi qua mạng không dâyđến đích theo đúng thứ tự.

Một danh sách hoàn chỉnh về các chuẩn quy định các máy tính và mạng sẽ đượcđiền vào một cuốn báck khoa toàn thư. Mặc dù không cần phải biết hết những điểmlớn của từng chuẩn, nhưng bạn nên làm quen với các nhóm đặt ra chuẩn mạng vànhững khía cạnh quan trọng của các chuẩn mà mạng của bạn yêu cầu.

ANSI

ANSI (American National Standards Institue - Viện Tiêu chuẩn Quốc gia HoaKỳ) là một tổ chức gồm hơn một nghìn đại diện từ các ngành công nghiệp và chínhphủ, những người đã cùng nhau quyết định các chuẩn cho ngành công nghiệp điệntử và các ngành khác, ví dụ như hoá học và kỹ thuật hạt nhân, sức khoẻ và an toàn,và xây dựng. ANSI cũng đại diện cho Hoa Kỳ trong việc thiết lập các chuẩn quốc tế.Tổ chức này không buộc các nhà sản xuất phải tuân thủ các chuẩn của nó, nhưngyêu cầu việc tự nguyên tuân thủ. Dĩ nhiên, các nhà sản xuất và nhà phát triển đượclợi từ việc tuân thủ này, do nó đảm bảo các hệ thống là đáng tin cậy và có thể tíchhợp được với cơ sở hạ tầng đã có. Những thiết bị điện tử và những phương thứcphải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt để chứng minh rằng chúng đáng được

ANSI chấp thuận.

Bạn có thể mua tài liệu về các chuẩn ANSI trực tuyến từ website của ANSI(www.ansi.org) hoặc trong thư viện công cộng hay của trường đại học. Bạnkhông cần đọc hết các chuẩn ANSI để trở thành một chuyên gia mạng thànhthạo; tuy nhiên, bạn nên hiểu phạm vi và tầm ảnh hưởng quan trọng từ ANSI.

EIA và TIAHai tổ chức tiêu chuẩn có liên quan là EIA và TIA.EIA (Electronic IndustriesAlliance - Liên minh Công nghiệp Điện tử) là một tổ chức thương mại gồm các

đại diện đến từ những công ty sản xuất điện tử trên toàn nước Mỹ. EIA không chỉđặt ra chuẩn cho các thành viên của nó mà còn giúp viết ra các chuẩn ANSI và vậnđộng hành lang pháp lý thuận lợi cho việc phát triển các ngành công nghiệp máytính và điện tử.

Năm 1988, một trong các nhóm con của EIA đã sáp nhập với Hiệp hội các Nhà cungcấp Viễn thông nước Mỹ (United States Telecommunications Suppliers Assocication- USTSA) để hình thànhTIA (Telecommunication Industry Association - Hiệp hộiCông nghiệp Viễn thông) . TIA tập trung vào các chuẩn cho công nghệ thông tin,công nghệ không dây, vệ tinh, sợi quang, và các thiết bị điện thoại. Cả TIA và EIA

đều thiết lập các chuẩn, vận động hành lang chính phủ và ngành công nghiệp, vàtài trợ cho các hội nghị, triển lãm, và các diễn đàn trong khu vực mà họ quan tâm.

Các chuẩn phổ biến nhất từ liên minh TIA/EIA có thể là những hướng dẫn về cáchthiết lập các cáp mạng trong những tòa nhà thương mại, gọi là “TIA/EIA 568-BSeries” (tạm dịch: Các chuẩn thuộc chuỗi 568-B của TIA/EIA). Bạn sẽ học về nhữnghướng dẫn này khi triển khai đầu cuối dây cáp trong Chương 3. Bạn có thể tìm hiểuthêm về TIA tại websitewww.tiaonline.org , và EIA tại websitewww.eia.org .


5/42

43Các tổ chức tiêu chuẩn mạng

22

IEEE

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Viện Kỹ nghệ Điện và Điện tử), hay “I3E”, là một hiệp hội quốc tế gồm các chuyên gia kỹ thuật. Mục tiêu

của nó là thúc đẩy sự phát triển và giáo dục trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và khoahọc máy tính. Với mục đích này, IEEE tổ chức nhiều hội nghị, hội thảo và các cuộchọp địa phương, đồng thời xuất bản nhiều tài liệu giáo dục những tiến bộ kỹ thuậtcho các thành viên. Nó cũng duy trì một ban chuyên đặt ra các chuẩn riêng cho cácngành công nghiệp máy tính và điện tử, đồng thời đóng góp vào công việc của cáccơ quan thiết lập tiêu chuẩn khác như ANSI.

Các tài liệu kỹ thuật và các chuẩn của IEEE được đánh giá cao trong chuyên ngànhmạng. Bạn sẽ tìm thấy tài liệu tham khảo về các chuẩn IEEE trong cuốn sổ tay hướngdẫn sử dụng đi kèm với NIC. Bạn có thể mua các tài liệu IEEE trực tuyến từ website

www.ieee.org hay tìm thấy chúng trong trường đại học hoặc thư viện công cộng.

ISO

ISO (International Organization for Standardization - Tổ chức Quốc tế về tiêuchuẩn hóa) , trụ sở chính tại Geneva, Thụy Sỹ, là một tập hợp các tổ chức tiêu chuẩnđại diện cho 162 quốc gia. Mục tiêu của ISO là thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật quốctế để tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi thông tin và xóa bỏ rào cản thươngmại toàn cầu. Dựa vào tên đầy đủ của tổ chức này, bạn có thể gọi nó là IOS, nhưngISO không phải là tên viết tắt. Trên thực tế, iso là từ Hy Lạp với nghĩa làbình đẳng .

Việc sử dụng thuật ngữ này truyền tải sự cống hiến của tổ chức trong việc đặt racác tiêu chuẩn.

Quyền của ISO là không chỉ giới hạn trong ngành truyền thông và xử lý thông tin.Nó còn được áp dụng vào các ngành như dệt may, bao bì, phân phối hàng hóa, khaithác và sản xuất năng lượng, đóng tàu, các dịch vụ tài chính và ngân hàng. Các thỏathuận toàn cầu về ren ốc vít, thẻ ngân hàng, và thậm chí là tên của các đồng tiền tệđều là sản phẩm từ hoạt động của ISO. Trên thực tế, có ít hơn 3000 trong hơn 18500tiêu chuẩn của ISO được áp dụng vào các sản phẩm và chức năng liên quan tới máytính. Bạn có thể tìm hiểu thêm về ISO tại websitewww.iso.org .

ITUITU (International Telecommunication Union - Liên minh Viễn thông Quốc tế) là một cơ quan chuyên môn thuộc Liên hiệp quốc, quy định ngành viễn thông quốctế, bao gồm tần số vô tuyến và radio, thông số vệ tinh và điện thoại, cơ sở hạ tầngmạng và mức thuế quan áp dụng đối với toàn ngành truyền thông. Nó cũng hỗ trợ vềchuyên gia kỹ thuật và thiết bị cho các nước đang phát triển để thúc đẩy cơ sở côngnghệ của những quốc gia này.

ITU được thành lập tại Paris vào năm 1865. Nó trở thành một phần của Liên hợpquốc vào năm 1947 và chuyển tới Geneva, Thụy Sỹ. Nhánh về tiêu chuẩn của nógồm các thành viên từ 193 quốc gia và xuất bản những những tài liệu chi tiết về cácchuẩn và chính sách, có thể tìm thấy trên websitewww.itu.int . Các tài liệu của ITUthường liên quan nhiều tới các vấn đề viễn thông toàn cầu hơn là những thông số kỹthuật công nghiệp. Tuy nhiên, ITU liên quan mật thiết với việc triển khai các dịch vụInternet toàn cầu. Ở những lĩnh vực khác, ITU hợp tác với một số tổ chức tiêu chuẩnkhác nhau, ví dụ như ISOC (sẽ thảo luận ở phần sau), để phát triển các chuẩn này.


6/42


ISOC

ISOC (Internet Society - Hiệp hội Internet) , thành lập năm 1992, là một hội gồmcác thành viên chuyên nghiệp giúp thiết lập các chuẩn kỹ thuật về Internet. Một vài

mối quan tâm của ISOC hiện nay là tốc độ phát triển nhanh chóng của Internet vàviệc duy trì khả năng truy cập, bảo mật thông tin, và nhu cầu về các dịch vụ đánh địachỉ ổn định, đồng thời mở rộng thêm các chuẩn Internet. ISOC gồm hơn 44000 thànhviên là các chuyên gia Internet từ hơn 80 hiệp hội trên toàn thế giới.

ISOC giám sát các nhóm với các mục tiêu cụ thể, ví dụ nhưIAB (InternetArchitecture Board - Ban kiến trúc Internet) . IAB là một nhóm tư vấn kỹ thuậtgồm các nhà nghiên cứu và các chuyên gia kỹ thuật quan tâm đến việc giám sátthiết kế và quản trị Internet. Như một phần điều lệ của nó, IAB chịu trách nhiệm vềnhững chiến lược quản trị và phát triển Internet, giải quyết các tranh chấp kỹ thuật,

và các tiêu chuẩn giám sát.Một nhóm ISOC khác làIETF (Internet Engineering Task Force - Lực lượngChuyên trách Kỹ thuật Internet) , tổ chức đặt ra các chuẩn về cách các hệ thốngtruyền thông qua Internet, cụ thể là cách hoạt động và tương tác của các giao thức.Bất cứ ai cũng đều có thể đệ trình một chuẩn để dành được sự chấp thuận từ phíaIETF. Sau đó, chuẩn này sẽ trải qua quá trình xem xét kỹ lưỡng, kiểm tra, và phêduyệt. Ở cấp độ quốc tế, IETF phối hợp với ITU nhằm đưa ra các chuẩn kỹ thuật phêduyệt tại Mỹ để có được sự chấp thuận quốc tế. Bạn có thể tìm hiểu thêm về ISOCvà các tổ chức thành viên của nó là IAB và IETF tại website:www.isoc.org .

IANA và ICANN

Như bạn đã học ở phần trước, mọi máy tính trong một mạng phải có một địa chỉduy nhất. Trong Internet, điều này đặc biệt quan trọng vì hàng triệu máy tính khácnhau phải sẵn sàng để truyền và nhận dữ liệu tại bất cứ thời gian nào. Địa chỉ mạngđược sử dụng để xác định các máy tính trên Internet và các mạng dùng TCP/IP, nócòn được gọi làđịa chỉ IP (Internet Protocol) .Các tổ chức dựa vào các cơ quan ủyquyền tập trung toàn cầu để đảm bảo rằng mọi thiết bị kết nối Internet đều có một

địa chỉ IP duy nhất.Thời kỳ đầu trong lịch sử Internet, một nhóm phi lợi nhuận gọi làIANA (InternetAssigned Numbers Authority - Tổ chức Cấp phát Số hiệu Internet) lưu giữ cácbản ghi về các địa chỉ IP sẵn có, đã được cấp và xác định cách phân phát các địachỉ này. Bắt đầu từ năm 1997, bằng nỗ lực của mình, IANA đã hợp tác với ba RIR(Regional Internet Registries - Tổ chức Quản lý Đăng ký địa chỉ Internet cấp khuvực) gồm: ARIN (American Registry for Internet Numbers - Cơ quan Quản lý Đăngký Số hiệu Internet Mỹ), APNIC (Asia Paci c Network Information Center - Trung tâmThông tin Mạng Châu Á Thái Bình Dương) vàRIPE (Reseaux IP Eropeens - Tổ

chức Cấp phát địa chỉ IP khu vực châu Âu) . RIR là cơ quan phi lợi nhuận quảnlý việc phân phối địa chỉ IP cho các tổ chức tư nhân và cộng đồng. Vào những nămcuối 1990, Bộ thương mại Hoa Kỳ (DOC) - tổ chức tài trợ cho IANA, đã quyết địnhsửa đổi lại việc đánh địa chỉ IP và quản trị tên miền. DOC đề nghị thành lập ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers - Tổ chức Quản lý Tênmiền và Địa chỉ Internet Quốc tế), một tập đoàn tư nhân phi lợi nhuận. ICANN hiệntại chịu trách nhiệm về việc đánh địa chỉ IP và quản lý tên miền. Tuy nhiên, về mặt kỹthuật, IANA tiếp tục thực hiện việc quản trị hệ thống.


7/42

45Mô hình OSI

22

Các cá nhân và doanh nghiệp thường không lấy các địa chỉ IP trực tiếp từ RIR hayIANA. Thay vào đó, họ thuê một nhóm các địa chỉ từISP (Internet service provider- Nhà cung cấp dịch vụ Internet) . ISP là một doanh nghiệp hỗ trợ cho các tổ chứcvà các cá nhân truy cập vào Internet và các dịch vụ khác, ví dụ như dịch vụ email vàdịch vụ Web hosting (lưu trữ Web). Một ISP sẽ sắp xếp với RIR của nó để có quyềnsử dụng các địa chỉ IP nhất định trên mạng của nó. RIR có quyền chia các địa chỉ nàytừ ICANN. Ngoài ra, RIR còn hợp tác với IANA để bảo đảm rằng các địa chỉ mạng sẽđược gán cho những thiết bị kết nối vào mạng của ISP. Bạn có thể tìm hiểu thêm vềIANA và ICANN tại các websitewww.iana.org và www.icann.org .

Mô hình OSI Đầu những năm 1980, ISO bắt đầu làm việc để tạo ra một tập các đặc tả chung,các đặc tả này sẽ cho phép các máy tính trên toàn thế giới giao tiếp mở với nhau.Kết quả là sự ra đời của một mô hình hữu ích đối với sự nghiên cứu và phát triểnviệc truyền thông giữa các máy tính qua mạng. Mô hình này được gọi làOSI (OpenSystems Interconnection - Kết nối các Hệ thống mở) , trong đó quá trình truyềnthông mạng chia thành bảy tầng: Tầng Vật lý (physical layer), Tầng Liên kết dữliệu (data link layer), Tầng Mạng (network layer), Tầng Giao vận (transport layer),Tầng Phiên (session layer), Tầng Trình diễn (presentation layer), và Tầng Ứng dụng(application layer). Tại mỗi tầng, các giao thức thực thi những dịch vụ riêng. Trongkhi thực thi những dịch vụ này, các giao thức cũng tương tác trực tiếp với các giao

thức ở tầng trên và tầng dưới. Ngoài ra, ở tầng đầu tiên của mô hình OSI - Tầng Ứngdụng, các giao thức tương tác với phần mềm mà bạn sử dụng (ví dụ như email haychương trình xử lý bảng tính). Ở tầng cuối - Tầng Vật lý, các dịch vụ hoạt động trêncáp mạng và các kết nối để phát và nhận tín hiệu.

Như bạn đã biết, giao thức là những quy tắc quy định cách truyền thông/giao tiếpgiữa các máy tính. Một giao thức chỉ đơn giản là một tập những hướng dẫn được lậptrình viên viết ra để thực thi một chức năng hay một nhóm các chức năng. Một vàigiao thức có trong hệ điều hành của máy tính. Một số khác là những le cài đặt kèmtheo các chương trình phần mềm. Chương 4 sẽ đề cập chi tiết đến các giao thứcnày; tuy nhiên, một số giao thức sẽ được giới thiệu ngắn gọn trong các phần tới đểdễ trình bày hơn về những điều xảy ra trong mỗi tầng của mô hình OSI.

Mô hình OSI là mô hình biểu diễn quá trình truyền thông xảy ra giữa hai nút mạngvề mặt lý thuyết. Nó không quy định loại phần cứng và phần mềm nào phải hỗ trợcho mỗi tầng. Ngoài ra nó cũng không mô tả cách những chương trình phần mềmtương tác với nhau và tương tác với con người. Mọi quá trình xảy ra trong quá trìnhtruyền thông mạng có thể liên quan tới mỗi tầng của mô hình OSI, do đó bạn nênlàm quen với tên của các tầng và tìm hiểu về những dịch vụ và các giao thức quantrọng trong mỗi tầng.

Hình 2-1 minh họa đường đi của dữ liệu khi truyền từ máy tính này đến máy tínhkhác thông qua mô hình OSI. Đầu tiên, một người dùng hoặc một thiết bị khởi tạoquá trình trao đổi dữ liệu thông qua tầng Ứng dụng. tầng Ứng dụng phân tách dữ liệuthành các PDU (protocol data unit - đơn vị dữ liệu giao thức) , hoặc những lượngdữ liệu riêng biệt. Từ đó, các PDU của tầng Ứng dụng lần lượt đi xuống các Tầng 6,5, 4, 3, 2, và 1 của mô hình OSI trước khi được đưa tới các phương tiện truyền dẫnmạng—ví dụ như dây dẫn. Dữ liệu di chuyển trên mạng cho tới khi đến tầng Vật lý


8/42


của máy tính thứ hai. Sau đó, dữ liệu tiến lên theo mô hình OSI cho đến khi nó đếntầng Ứng dụng của máy tính thứ hai này. Quá trình truyền thông tin này xảy ra trongmột phần nghìn giây.

Tuy nhiên, theo lôgic, mỗi tầng của máy tính này sẽ giao tiếp với một tầng tương tựcủa máy tính kia. Nói cách khác, các giao thức của tầng Ứng dụng trong một máytính trao đổi thông tin với các giao thức của tầng Ứng dụng trong máy tính thứ hai.Các giao thức của tầng khác không cố gắng hiểu dữ liệu của tầng Ứng dụng. Trongnhững phần tiếp theo, các tầng của mô hình OSI sẽ được thảo luận từ cao nhất đếnthấp nhất, bắt đầu với tầng Ứng dụng, nơi xuất phát dòng thông tin.

Hãy nhớ rằng mô hình OSI là mô hình biểu diễn tổng quát và đôi khi không hoàn hảocủa quá trình truyền thông mạng. Trong một số trường hợp, các chức năng mạng cóthể liên kết với nhiều hơn một tầng của mô hình, và trong một số trường hợp khác

các hoạt động mạng không yêu cầu dịch vụ từ mọi tầng.

Đường truyền vật lý Đường truyền vật lý

Tầng Ứng dụng Tầng Ứng dụng

Tầng Trình diễn Tầng Trình diễn

Tầng Phiên Tầng Phiên

Tầng Giao vận Tầng Giao vận

Tầng Mạng Tầng Mạng

Tầng Liên kếtdữ liệu


Tầng Vật lý Tầng Vật lý

Phương tiệntruyền dẫn

Đường truyền lôgic

Hình 2-1 Luồng dữ liệu trong mô hình OSI© Cengage Learning 2013

Tầng Ứng dụngTầng đầu tiên hay tầng thứ bảy của mô hình OSI là tầng Ứng dụng (Applicationlayer). Ngược lại với tên gọi của nó, tầng Ứng dụng không bao gồm các chươngtrình phần mềm như Microsoft Word hay Firefox. Thay vào đó, tầng Ứng dụng tạođiều kiện thuận lợi cho việc giao tiếp giữa những chương trình đó với các dịch vụmạng của tầng thấp hơn. Các dịch vụ ở tầng này cho phép mạng hiểu được các yêucầu của một chương trình và chương trình hiểu được dữ liệu được gửi từ mạng.Thông qua những giao thức của tầng Ứng dụng, các chương trình dàn xếp yêu cầuvề định dạng, thủ tục, bảo mật, đồng bộ hóa, và các yêu cầu khác với mạng đó. Chúý, không phải tất cả các yêu cầu này đều do các giao thức của tầng Ứng dụnghoànthành. Chúng chỉ đơn thuần thống nhất ở giai đoạn này.


9/42

47Mô hình OSI

22

Ví dụ, khi bạn chọn mở một trang Web trong Firefox, một giao thức của tầng Ứngdụng gọi làHTTP (Hypertext Transfer Protocol - Giao thức Truyền tải Siêu vănbản) sẽ định dạng và gửi một yêu cầu từ trình duyệt máy tính client (một ứng dụngphần mềm) của bạn tới server. Nó cũng định dạng và gửi phản hồi của Web servervề trình duyệt client của bạn. Hình 2-2 minh họa cách hoạt động của các dịch vụ tầngỨng dụng trong ví dụ này.

Giả sử rằng bạn chọn xem Thư viện của website Congress. Bạn gõwww.loc.gov/ index.html vào Firefox và ấn phím Enter. Khi đó,API (application programminginterface - giao diện lập trình ứng dụng) của Firefox - một bộ chương trình tạo nênmột phần của phần mềm, truyền yêu cầu của bạn tới giao thức HTTP. HTTP thúc đẩycác giao thức của tầng thấp hơn thiết lập kết nối giữa máy tính của bạn và Web server.Tiếp theo, HTTP định dạng yêu cầu gửi từ trang Web và gửi nó tới Web server. Mộtphần của yêu cầu HTTP là một lệnh bắt đầu bằng “GET” và cho server biết trang nàobạn muốn truy xuất. Ngoài ra, những phần khác của yêu cầu cho biết phiên bản HTTPmà bạn đang sử dụng, loại hình ảnh đồ họa, ngôn ngữ mà trình duyệt của bạn có thểchấp nhận được, và phiên bản trình duyệt đang dùng.

Phần mềm

Tầng Ứng dụng

Trình duyệt Web

Các API

HTTP

Trả về nội dung theođịnh dạng đã yêu cầu

Yêu cầu nội dung

Thu thập và hiển thị nội dung

Hình 2-2 Các chức năng của tầng Ứng dụng trong khi truy xuất một trang Web© Cengage Learning 2013

Sau khi nhận được yêu cầu HTTP từ máy tính của bạn, Web server sẽ chịu tráchnhiệm về các phản hồi từ www.loc.gov thông qua HTTP. Phản hồi của nó gồm phầnvăn bản và phần hình ảnh đồ họa tạo nên một trang Web, cộng thêm các đặc tả vềnội dung chứa trong trang đó, phiên bản HTTP được sử dụng, loại phản hồi HTTP,và độ dài của trang. Tuy nhiên, nếu trang Web không có sẵn, host (nơi đặt nội dungwebsite) www.loc.gov sẽ gửi đến một phản hồi HTTP chứa thông báo lỗi như “Error404 – File Not Found.” (tạm dịch: “Lỗi 404 – Không tìm thấy File.”).

Sau khi nhận được phản hồi của Web server, máy trạm sẽ sử dụng HTTP để thôngdịch phản hồi này để Firefox có thể hiển thị trang Webwww.loc.gov/index.html theođịnh dạng mà bạn có thể nhận ra, với văn bản và hình ảnh được sắp xếp gọn gàng.Chú ý, thông tin do giao thức HTTP của một nút mạng gửi đi được thiết kế để mộtgiao thức HTTP nút mạng khác có thể thông dịch được. Tuy nhiên, khi bạn học ở cácphần sau, những yêu cầu HTTP không thể truyền qua mạng được nếu không có sựtrợ giúp từ các giao thức của các tầng thấp hơn.

t


10/42


Tầng Trình diễnCác giao thức tạitầng Trình diễn (Presentation layer) tiếp nhận dữ liệu của tầngỨng dụng và định dạng nó để một loại ứng dụng và host có thể hiểu được dữ liệu

từ một loại ứng dụng và host khác. Nói cách khác, tầng Trình diễn hoạt động nhưmột phiên dịch viên. Nếu đã dành nhiều thời gian làm việc với đồ họa máy tính, bạncó thể đã nghe về những phương thức nén và mã hoá hình ảnh đồ họa GIF, JPG,và TIFF. MPEG và QuickTime là hai phương pháp nén và mã hoá dữ liệu âm thanhvà video phổ biến. Ví dụ, định dạng âm thanh phổ biến MP3, sử dụng phương phápnén MPEG. Nó có thể chuyển một ca khúc cần dung lượng đĩa CD 30 MB vào một

le không quá 3MB hay thậm chí nhỏ hơn nếu chấp nhận chất lượng thấp. Trong vídụ trước về yêu cầu đối với trang Web, các giao thức của tầng Trình diễn sẽ thôngdịch các le JPG được truyền đi trong phản hồi HTTP của Web server.

Những dịch vụ của tầng Trình diễn cũng quản lý việc mã hóa dữ liệu (ví dụ như việcxáo trộn mật khẩu) và giải mã. Ví dụ, bạn tra cứu thông tin tài khoản ngân hàng củamình qua Internet, bạn đang sử dụng một kết nối bảo mật, và các giao thức củatầng Trình diễn sẽ mã hóa dữ liệu tài khoản của bạn trước khi nó được truyền đi. Ởđầu kia của mạng - bên nhận dữ liệu, tầng Trình diễn sẽ giải mã dữ liệu mà nó nhậnđược. Bạn sẽ biết thêm về các giao thức của tầng Trình diễn, như SSL (Lớp cổngbảo mật) và TLS (Giao thức bảo mật tầng Giao vận) trong Chương 4 Phần nâng cao.Hình 2-3 đưa ra ví dụ về cách thực thi những dịch vụ của tầng Trình diễn khi truy xuấtmột trang Web bảo mật.

Phần mềm

Tầng Ứng dụng

Tầng Trình diễn

Trình duyệt Web

Các API

HTTP…

SSL, TLS …

Phát hiện vàchỉ ra định dạng

Mã hóa dữ liệuGiải mã dữ liệu

Hình 2-3 Các dịch vụ của tầng Trình diễn khi truy xuất một trang Web bảo mật© Cengage Learning 2013

Tầng PhiênCác giao thức trong Tầng phiên (Session layer) chịu trách nhiệm phối hợp và duytrì các giao tiếp giữa hai nút mạng trong cùng một mạng. Thuật ngữphiên làm việc(session) nói đến một kết nối giúp trao đổi dữ liệu liên tục giữa hai bên. Trong lịch


11/42

49Mô hình OSI

22

sử, nó đã được sử dụng trong hoàn cảnh kết nối những thiết bị cuối và máy tính lớn,trong đó thiết bị đầu cuối (terminal) là một thiết bị với ít (nếu có) năng lực xử lýriêng hoặc ít dung lượng đĩa và phụ thuộc vào một máy để cung cấp phần mềm vàcác dịch vụ xử lý cho nó. Ngày này, thuật ngữ phiên làm việc thường chỉ dùng trongđiều kiện kết nối giữa một client từ xa và một server truy cập hay giữa một clienttrình duyệt Web và một Web server. Tuy nhiên, nếu đặt trong mô hình OSI, nó sẽ gâynhầm lẫn. Các mạng hiện đại không sử dụng những giao thức của tầng Phiên choviệc trao đổi dữ liệu thường xuyên, ví dụ như truy xuất trang Web hay chia sẻ le. Dùvậy, các ứng dụng yêu cầu việc phối hợp chính xác khi trao đổi dữ liệu, ví dụ như hộinghị truyền hình, kết nối thoại (điện thoại) vẫn dùng những giao thức của tầng Phiên.

Các chức năng của tầng Phiên gồm thiết lập và duy trì kết nối truyền thông trong suốtthời gian phiên, bảo vệ an toàn cho quá trình truyền thông, đồng bộ hóa đối thoại giữahai nút mạng, xác định xem liệu quá trình truyền thông có bị ngừng lại hay không, vànếu có, hãy chỉ ra nơi khởi động lại việc truyền dẫn, và kết thúc các quá trình truyềnthông. Các dịch vụ của tầng Phiên cũng đặt ra những điều kiện cho việc truyền thôngđó là quyết định nút mạng nào sẽ thực hiện truyền thông đầu tiên và thời gian truyềnthông của nút mạng đó. Nếu mất kết nối, các giao thức của tầng Phiên sẽ phát hiện ravà thiết lập lại kết nối. Nếu không thể kết nối lại sau một khoảng thời gian nhất định,chúng sẽ đóng lại phiên đó và thông báo với phần mềm client của bạn rằng kết nối đãkết thúc. Cuối cùng, tầng Phiên kiểm tra nhận dạng những thành phần tham gia phiênđể bảo đảm chỉ có những nút mạng có quyền mới có thể truy cập vào phiên.

Hình 2-4 minh họa cách các giao thức của tầng Phiên thiết lập và quản lý một cuộcgọi giữa hai điện thoại Internet tại những địa điểm khác nhau.

Mạng Internet

Server A

Điện thoạiInternet A

Điện thoạiInternet B

Server B

Cuộc gọi đến

Chấp nhận, tiếp tục

Vẫn còn ở đó không?

Có

Kết thúc cuộc gọi

Đồng ý Đồng ý Đồng ý

Kết thúc cuộc gọi Kết thúc cuộc gọi

Có Có

Vẫn còn ở đó không? Vẫn còn ở đó không?

Chấp nhận, tiếp tục Chấp nhận, tiếp tục

Cuộc gọi đến Cuộc gọi đến

Hình 2-4 Các giao thức của tầng Phiên quản lý quá trình truyền thông dữ liệu thoại© Cengage Learning 2013


12/42


Tầng Giao vậnCác giao thức trong tầng Giao vận (Transport layer) tiếp nhận dữ liệu từ tầngPhiên và quản lý việc vận chuyển dữ liệu từ bên gửi đến bên nhận. Điều này có

nghĩa là dữ liệu được đảm bảo truyền từ điểm A tới điểm B một cách đáng tin cậy,theo đúng thứ tự mà không xảy ra lỗi. Nếu không có những dịch vụ của tầng Giaovận, bên nhận không thể xác minh và giải nghĩa dữ liệu. Các giao thức của tầngGiao vận cũng xử lý việcđiều khiển luồng ( ow control), là quá trình đo tỷ lệ thíchhợp của việc truyền dẫn dựa vào mức độ nhanh chóng mà bên nhận có thể chấpnhận dữ liệu. Có đến hàng tá các giao thức khác nhau của tầng Giao vận; tuy nhiên,hầu hết các mạng hiện đại như Internet, chỉ dựa vào một số ít những giao thức này.Trong ví dụ về việc truy xuất trang Web, một giao thức của tầng Giao vận gọi làTCP (Transmission Control Protocol - Giao thức Điều khiển Truyền) đảm nhiệm việctruyền yêu cầu của giao thức HTTP từ client tới server và ngược lại. Bạn sẽ tìm hiểuthêm về giao thức quan trọng này trong phần sau của cuốn sách.

Một số giao thức của tầng Giao vận bảo đảm dữ liệu đến đích chính xác như khinó được gửi đi. Những giao thức đó có tínhhướng kết nối (connection oriented) do chúng thiết lập kết nối với một nút mạng còn lại trước khi bắt đầu truyền dữ liệu.TCP là một ví dụ về giao thức hướng kết nối. Trong trường hợp yêu cầu một trangWeb, giao thức TCP phía client gửi một gói tin yêu cầuSYN (synchronization -đồng bộ) qua kết nối tới Web server. Web server phản hồi bằng gói tinSYN-ACK(synchronization-acknowledgment - Tin báo nhận đồng bộ) , hay một xác nhận,

để cho biết nó sẵn sàng kết nối. Sau đó, client phản hồi lại bằng một ACK riêng củanó. Thông qua quá trình ba bước, còn được gọi là quá trìnhbắt tay ba bước (three-way handshake) này, một kết nối được thiết lập. Chỉ sau khi TCP tạo ra kết nối thìmới có thể truyền yêu cầu HTTP tới một trang Web.

Các tin báo nhận cũng được sử dụng trong các lần truyền thông tiếp theo để đảmbảo rằng dữ liệu được truyền chính xác. Đối với mỗi đơn vị dữ liệu mà một nút mạnggửi, giao thức hướng kết nối của nút mạng sẽ chờ đợi một tin báo nhận từ bên nhận.Ví dụ, sau khi một giao thức TCP tại client phát ra yêu cầu HTTP, nó mong nhận mộttin báo nhận từ Web server để chứng minh rằng dữ liệu đã đến server. Nếu dữ liệu

không được server xác nhận trong khoảng thời gian nhất định, giao thức của clientsẽ cho rằng dữ liệu bị mất và truyền lại.

Để đảm bảo thêm cho sự toàn vẹn của dữ liệu, các giao thức hướng kết nối như TCPsử dụng mộtgiá trị tổng kiểm tra (checksum) . Giá trị tổng kiểm tra là một chuỗi kýtự duy nhất cho phép nút mạng bên nhận kiểm tra xem đơn vị dữ liệu mà nó nhậnđược có trùng khớp với đơn vị dữ liệu được gửi từ nguồn hay không. Các giá trị tổngkiểm tra được thêm vào dữ liệu tại nguồn và được kiểm tra tại đích. Nếu tại đích, giátrị tổng kiểm tra không trùng với giá trị mà nguồn dự đoán, các giao thức của tầngGiao vận tại đích sẽ yêu cầu nguồn truyền lại dữ liệu đó. Những giao thức tại các

tầng khác của mô hình OSI cũng sử dụng các giá trị tổng kiểm tra, bạn sẽ được tìmhiểu điều này trong những phần sau.

Không phải tất cả các giao thức của tầng Giao vận đều đáng tin cậy. Những giaothức không thiết lập kết nối trước khi truyền tin và không đảm bảo dữ liệu truyền đikhông gặp lỗi, được gọi là giao thứcphi kết nối (connectionless) . Sự đơn giản hóakhiến giao thức phi kết nối hiệu quả hơn và hữu ích hơn giao thức hướng kết nối


13/42

51Mô hình OSI

22

trong những tình huống phải truyền dữ liệu một cách nhanh chóng, ví dụ như việctruyền trực tiếp âm thanh và video qua Internet. Trong trường hợp này, giao thứchướng kết nối với các cơ chế tin báo nhận, giá trị tổng kiểm tra, và điều khiển luồngsẽ làm tăng phụ tải cũng như làm chậm việc truyền. Ví dụ, trong trường hợp truyềnvideo, điều này có thể dẫn tới hình ảnh không đầy đủ hay không được cập nhật đủnhanh để trùng khớp với âm thanh.

Ngoài bảo đảm cho việc truyền dữ liệu tin cậy, giao thức của tầng Giao vận chia cácđơn vị dữ liệu lớn nhận từ tầng Phiên thành nhiều đơn vị nhỏ hơn được gọi là các phân đoạn (segment) . Quá trình này được gọi làsự phân đoạn (segmentation) .Với một số kiểu mạng nhất định, sự phân đoạn làm tăng hiệu quả truyền dữ liệu.Trong một số trường hợp, sự phân đoạn cần thiết để các đơn vị dữ liệu phù hợp vớiMTU (maximum transmission unit - đơn vị truyền dẫn tối đa) của một mạng, đơnvị dữ liệu lớn nhất mà nó có thể truyền đi được. Mọi kiểu mạng đều có một MTU mặcđịnh (mặc dù kích thước của nó có thể được thay đổi khi nhà quản trị mạng mở rộngquy mô). Ví dụ, mặc định, mạng Ethernet không chấp nhận các gói tin lớn hơn 1500byte. Giả sử một ứng dụng muốn gửi một đơn vị dữ liệu 6000 byte. Trước khi đơnvị dữ liệu này có thể di chuyển vào mạng Ethernet, nó phải được phân đoạn thànhnhiều đơn vị không quá 1500 byte. Để biết kích thước MTU của một mạng (và từ đóxác định xem có cần phân đoạn các gói tin hay không), các giao thức của tầng Giaovận sẽ thực thi một thủ tục khai phá dựa trên việc thiết lập một kết nối với mạng đó.Sau đó, những giao thức này sẽ phân đoạn từng đơn vị dữ liệu cần thiết cho đếnkhi đóng kết nối.

Sự phân đoạn tương tự như quá trình chia nhỏ từ thành các âm tiết dễ nhận biết màtrẻ con sử dụng khi học đánh vần.Hợp nhất các gói tin (reassembly) là quá trìnhxây dựng lại các đơn vị dữ liệu bị phân đoạn. Tương tự, khi một đứa bé hiểu các âmtiết riêng rẽ, nó có thể kết hợp chúng thành một từ-nghĩa là, đứa bé có thể hợp nhấtnhiều phần thành một tổng thể. Để biết cách hoạt động của quá trình hợp nhất cácgói tin, hãy hình dung bạn đang đặt một câu hỏi trong lớp lịch sử: “Cô Jones? Các kỹthuật canh tác lạc hậu đã góp phần như thế nào vào trận bão cát Dust Bowl?”; Tuynhiên, người được hỏi là cô Jones lại nghe nhầm thành “kỹ thuật canh tác lạc hậu,cô Jones? Như thế nào đối với trận bão cát Dust Bowl? đóng góp”. Trong một mạng,tầng Giao vận có thể phát hiện ra sự lộn xộn này và sắp xếp lại những mẩu dữ liệuđể chúng có nghĩa.

Sắp xếp tuần tự (sequencing) là một phương thức xác định các phân đoạn thuộccùng một nhóm dữ liệu đã bị phân chia. Sắp xếp tuần tự cũng cho biết vị trí bắt đầucủa một đơn vị dữ liệu cũng như thứ tự trong các nhóm dữ liệu được truyền đi, chínhvì vậy, nó nên được làm sáng tỏ. Khi thiết lập một kết nối, các giao thức của tầngGiao vận trên hai thiết bị thống nhất về những tham số nhất định dùng trong quá trìnhtruyền thông, bao gồm cả trình tự sắp xếp tuần tự. Để sắp xếp tuần tự hiệu quả, cácgiao thức tầng Giao vận tại hai nút mạng phải đồng bộ hóa thời gian của chúng vàthống nhất về điểm khởi đầu cho việc truyền dẫn.

Hình 2-5 minh họa khái niệm về sự phân đoạn và hợp nhất các gói tin.


14/42


15/42

53Mô hình OSI

22

Cổng nguồn: http (80)Cổng đích: 1958 (1958)Số tuần tự: 3043958669Số báo nhận: 937013559Chiều dài header: 24 bytes

Các cờ: 0x0012 (SYN, ACK)0... .... = Độ giảm cửa số tắc nghẽn (CWR): Không đặt.0.. .... = ECN-Echo: Không thiết lập..0. .... = Urgent: Không thiết lập...1 .... = Acknowledgment: Thiết lập.... 0... = Push: Không thiết lập.... .0.. = Reset: Không thiết lập.... ..1. = Syn: Set

.... ...0 = Fin: Not setKích thước cửa sổ: 5840Tổng kiểm tra: 0x206a (đúng)

Các tùy chọn: (4 bytes)Kích thước phân đoạn tối đa: 1460 bytes

Hình 2-6 Một phân đoạn TCP© Cengage Learning 2013

Tầng MạngChức năng chính của các giao thức tạitầng Mạng (network layer), tầng thứ batrong mô hình OSI là dịch các địa chỉ mạng thành địa chỉ vật lý và quyết định cáchđịnh tuyến dữ liệu từ bên gửi tới bên nhận. Cơ chế đánh địa chỉ là phương pháp gánnhững số hiệu xác định duy nhất cho các thiết bị trong một mạng. Mỗi nút mạng cóhai loại địa chỉ.

Một loại là địa chỉ mạng. Địa chỉ mạng (network address) theo sơ đồ đánh địa chỉphân cấp và có thể được gán qua phần mềm hệ điều hành. Chúng có thứ bậc dochứa các tập con dữ liệu, trong đó vị trí của một nút mạng từng bước được thu hẹpdần, giống như địa chỉ nhà bạn cũng phân cấp do nó cung cấp tên nước, bang, mãvùng, thành phố, đường phố, số nhà, và tên chủ nhà. Sự khác nhau trong định dạngđịa chỉ tầng Mạng phụ thuộc vào giao thức mà tầng Mạng đang sử dụng. Các địa chỉmạng còn gọi làđịa chỉ tầng mạng (network layer address) , địa chỉ lôgic (logicaladdress) , hay địa chỉ ảo (virtual address) . Loại địa chỉ thứ hai gán cho mỗi nútmạng được gọi là địa chỉ vật lý, sẽ được trình bày chi tiết trong phần tiếp theo.

Ví dụ, một máy tính chạy trên mạng dùng giao thức TCP/IP có địa chỉ tầng Mạng là10.34.99.12 và địa chỉ vật lý là 0060973E97F3. Trong ví dụ về lớp học, sơ đồ địa

chỉ này giống như nói rằng cô “Jones” và “công dân Hoa Kỳ với số an sinh xã hội là123-45-6789” là cùng một người. Mặc dù có nhiều người khác cũng có tên “Jones” ởHoa Kỳ, nhưng chỉ có duy nhất một người có số an sinh xã hội là 123-45-6789. Tuynhiên, trong phạm vi lớp học của bạn, chỉ có một cô Jones nên bạn có thể xác địnhđúng người sẽ trả lời khi bạn hỏi “Cô Jones?”. Do đó, không cần thiết sử dụng số ansinh xã hội của cô ấy.


16/42


Các giao thức của tầng Mạng tiếp nhận những phân đoạn của tầng Giao vận và bổsung thêm thông tin địa chỉ lôgic vào trong header mạng. Tại thời điểm này, đơn vịdữ liệu được gọi là một gói tin. Các giao thức của tầng Mạng cũng xác định đường đitừ điểm A trong một mạng tới điểm B trong một mạng khác bằng cách xét:

● Mức độ ưu tiên truyền dữ liệu (ví dụ, các gói tin tạo nên một cú điện thoạikết nối qua Internet thì ưu tiên cao, trong khi những tin nhắn email hàng loạtthì ưu tiên thấp hơn)

● Nghẽn mạng● Chất lượng dịch vụ - QoS (ví dụ, một vài gói tin có thể được yêu cầu truyền

nhanh hơn và tin cậy hơn) ● Chi phí cho định tuyến dự phòng

Quá trình xác định đường đi tốt nhất được gọi là định tuyến. Về nguyên tắc,địnhtuyến (route) nghĩa là định hướng dữ liệu một cách thông minh dựa vào việc đánhđịa chỉ, các hình thức sử dụng, và tính sẵn sàng. Do tầng Mạng xử lý định tuyến, cácrouter (bộ định tuyến) —những thiết bị kết nối các phân đoạn mạng và định hướngdữ liệu—thuộc về tầng Mạng.

Mặc dù có một số giao thức dùng trong tầng Mạng, nhưng một trong những giaothức phổ biến nhất và là nền tảng cho hầu hết lưu lượng truy cập Internet làIP(Internet Protocol - giao thức Internet) . Trong ví dụ về gửi yêu cầu tới một trangWeb, IP là giao thức chỉ dẫn cho mạng biết nơi gửi yêu cầu HTTP và nơi nhận yêucầu HTTP. Hình 2-7 mô tả dữ liệu được tìm thấy trong một gói tin IP dùng để liên hệtới trang Webwww.loc.gov/index.html . Hãy chú ý đến các địa chỉ tầng Mạng, hay địachỉ IP nằm ở dòng đầu tiên của gói tin. Đầu tiên, dòng có nhãn “src Addr” tiết lộ địachỉ IP của máy tính truyền tin. Tiếp theo, dòng có nhãn “DST Add,” cho biết địa chỉIP duy nhất của máy tính nhận. Chương 4 sẽ minh họa các gói tin IP và mô tả chitiết hơn về chúng.

Trong các mạng TCP/IP (ví dụ như Internet), các giao thức tầng Mạng có thể thựchiện thêm chức năng phân mảnh. Trong chức năngphân mảnh (fragmentation) ,một giao thức của tầng Mạng (như IP) chia nhỏ những phân đoạn mà nó nhận đượctừ tầng Giao vận thành các gói tin nhỏ hơn. Nếu bạn thấy quá trình này quen thuộc,đó là vì tại tầng Mạng, chức năng phân mảnh thực hiện nhiệm vụ tương tự như sựphân đoạn tại tầng Giao vận. Nó đảm bảo gói tin được chuyển vào mạng không vượtquá kích thước đơn vị truyền dẫn tối đa của mạng. Tuy nhiên, nếu một giao thức củatầng Giao vận thực hiện phân đoạn thì có thể sẽ không cần thiết phải phân mảnhnữa. Sự phân đoạn được ưu tiên hơn do nó mang lại hiệu quả lớn hơn cho mạng.Không phải tất cả giao thức của tầng Giao vận đều được thiết kế để thực hiện phânđoạn. Nếu một giao thức của tầng Giao vận không thực hiện phân đoạn, các giaothức của tầng Mạng sẽ thực hiện phân mảnh nếu cần.

Internet Protocol, src Addr: 140.147.249.7 (140.147.249.7), Dst Add: 10.11.11.51 (10.11.11.51)Version: 4Header length: 20 bytes

Differentiated Services Field: 0x00 (DSCP 0x00: Default; ECN: 0x00)Total Length: 44Identi cation: 0x0000 (0)

Flags: 0x04


17/42

55Mô hình OSI

22

.1.. = Don’t fragment: Set

..0. = More fragments: Not SetFragment offset: 0Time to live: 64Protocol: TCP 0x06Header checksum: 0x9ff3 (correct)Source: 140.147.249.7 (140.147.249.7)Destination: 10.11.11.51 (10.11.11.51)

Tạm dịch: Giao thức Internet, Địa chỉ nguồn: 140.147.249.7 (140.147.249.7), Địa chỉ đích: 10.11.11.51 (10.11.11.51)Phiên bản: 4Chiều dài header: 20 byte

Trường các dịch vụ có phân biệt (DiffServ): 0x00 (DSCP 0x00: Default; ECN: 0x00)Chiều dài tổng cộng: 44 Định danh: 0x0000 (0) Cờ: 0x04

.1.. = Không phân mảnh: Được thiết lập

..0. = Phân mảnh: Không được thiết lậpVị trí phân mảnh: 0Thời gian sống: 64Giao thức: TCP 0x06Tổng kiểm phần header: 0x9ff3 (correct)Nguồn: 140.147.249.7 (140.147.249.7)

Đích: 10.11.11.51 (10.11.11.51)

Hình 2-7 Một gói tin IP© Cengage Learning 2013

Tầng Liên kết dữ liệuTrong tầng thứ hai của mô hình OSI,tầng Liên kết dữ liệu (data link layer), các

giao thức chia dữ liệu mà chúng nhận được từ tầng Mạng thành các khung riêng biệtđể sau đó tầng Vật lý có thể truyền đi được.Khung (frame) là một gói có cấu trúcđể chuyển dữ liệu, nó bao gồm không chỉ dữ liệu thô hay “tải”, mà còn có các địa chỉmạng của bên gửi và bên nhận, cùng với thông tin điều khiển và kiểm tra lỗi. Nhữngđịa chỉ này cho mạng biết nơi nhận khung đó, trong khi thông tin kiểm tra lỗi và thôngtin điều khiển đảm bảo khung đến đích không gặp bất kỳ sự cố nào.

Để hiểu đầy đủ về chức năng của tầng Liên kết dữ liệu, hãy tưởng tượng các máytính giao tiếp với nhau giống như cách con người làm. Giả sử bạn đang ở trong lớphọc lớn của cô Jones với nhiều sinh viên đang mất trật tự, và bạn cần hỏi giảng

viên một câu hỏi. Để truyền thông điệp đi, bạn phải nói “ Cô Jones? Cô có thể giảithích thêm về ảnh hưởng của tuyến đường sắt đối với thương mại vào giữa thế kỷ19 không?” Trong ví dụ này, bạn là bên gửi (trong một mạng đông đúc) và bạn phảiđánh địa chỉ bên nhận của mình là cô Jones, giống như việc tầng Liên kết dữ liệuđánh địa chỉ cho máy tính khác trong mạng đó. Ngoài ra, bạn định hình suy nghĩ củamình là một câu hỏi, giống như tầng Liên kết dữ liệu định dạng dữ liệu thành cáckhung mà những máy tính bên nhận có thể hiểu được.


18/42


Điều gì xảy ra nếu phòng học quá ồn đến nỗi cô Jones chỉ có thể nghe được mộtphần câu hỏi của bạn? Ví dụ, cô ấy chỉ nhận được “đối với thương mại cuối thế kỷ19?” Loại lỗi này cũng có thể xảy ra trong các quá trình truyền thông trên mạng (ví dụdo những sự cố từ hệ thống dây dẫn). Các giao thức của tầng Liên kết dữ liệu pháthiện thông tin bị bỏ sót và yêu cầu máy tính trước tiên hãy truyền lại thông điệp củanó—giống như trong lớp học, cô Jones sẽ nói “Cô không nghe thấy em nói gì. Em cóthể nhắc lại câu hỏi được không?” tầng Liên kết dữ liệu thực thi nhiệm vụ này thôngqua một quá trình gọi là kiểm tra lỗi.

Kiểm tra lỗi được thực hiện bằng trườngFCS (frame check sequence - chuỗi kiểmtra khung) dài 4 byte với mục đích đảm bảo dữ liệu tại đích khớp hoàn toàn với dữliệu phát đi từ nguồn. Khi nút mạng tại nguồn truyền dữ liệu, nó thực thi một thuậttoán (hay sơ đồ toán học) gọi làCRC (cyclic redundancy check - kiểm tra phầndư vòng) . CRC lấy những giá trị của tất cả các trường trước đó trong khung và sinhra một số 4 byte duy nhất là FCS. Khi các nút mạng tại đích nhận khung, các dịch vụtại tầng Liên kết dữ liệu sẽ sắp xếp lại FCS bằng cùng một thuật toán CRC và bảođảm các trường của khung đó khớp với dạng ban đầu. Nếu so sánh thất bại, các nútmạng bên nhận sẽ kết luận các trường của khung đó bị hư hỏng trong khi chuyểnđến và yêu cầu các nút nguồn truyền lại. Chú ý rằng nút mạng bên nhận, chứ khôngphải là nút mạng bên gửi, sẽ chịu trách nhiệm cho việc phát hiện lỗi.

Ngoài ra, tầng Liên kết dữ liệu của bên gửi chờ tin báo nhận của tầng Giao vận bênnhận thông báo là dữ liệu nhận được là chính xác. Nếu bên gửi không nhận đượctin báo này trong một khoảng thời gian quy định, tầng Liên kết dữ liệu sẽ đưa ra chỉthị truyền lại thông tin này. tầng Liên kết dữ liệu không cố gắng tìm ra lỗi sai. Tươngtự, trong một lớp học ồn ào, cô Jones có thể sẽ nói “Xin lỗi, cô chưa nghe rõ?” thayvì nói “Có vẻ như bạn đang có một câu hỏi về đường sắt, và cô chỉ nghe thấy phầncuối của nó về thương mại, nên cô cho rằng em đang hỏi về thương mại và đườngsắt; có đúng không?” Cách làm trước rõ ràng hiệu quả hơn.

Một rủi ro khác về truyền thông có thể xảy ra trong một lớp học ồn ào hay trong mộtmạng đang bận là mạng tràn ngập những yêu cầu giao tiếp. Ví dụ, ở cuối giờ học,20 sinh viên có thể hỏi cô Jones 20 câu hỏi khác nhau cùng một lúc. Dĩ nhiên, cô

ấy không thể đồng thời chú ý đến tất cả những câu hỏi đó. Cô ấy có thể sẽ nói “lầnlượt từng người”, sau đó chỉ một sinh viên đặt câu hỏi. Điều đó cũng giống như việcmà tầng Liên kết dữ liệu thực hiện đối với tầng Vật lý. Một nút mạng trong một mạng(ví dụ một Web server), có thể nhận nhiều yêu cầu gồm nhiều khung chứa dữ liệu.Tầng Liên kết dữ liệu sẽ điều khiển dòng thông tin này, cho phép NIC xử lý dữ liệumà không gặp lỗi.

Trên thực tế, IEEE đã chia tầng Liên kết dữ liệu thành 2 tầng con như Hình 2-8.Nguyên nhân của sự thay đổi này là để cho phép những giao thức của tầng caohơn (ví dụ các giao thức hoạt động trong tầng Mạng) tương tác với những giao thức

trong tầng Liên kết dữ liệu mà không cần quan tâm đến những thông số kỹ thuật củatầng Vật lý.

Tầng con nằm trên của tầng Liên kết dữ liệu được gọi làTầng con LLC (LogicalLink Control - Điều khiển Liên kết Lôgic), cung cấp một giao diện cho các giaothức của tầng Mạng, quản lý điều khiển luồng, và phát ra yêu cầu đối với việc truyềndữ liệu bị lỗi.Tầng con MAC (Media Access Control - Điều khiển Truy cập Môi


19/42

57Mô hình OSI

22

trường) , tầng con nằm dưới của tầng Liên kết dữ liệu, quản lý việc truy cập vào môitrường vật lý. Nó gắn thêmđịa chỉ vật lý (physical address) của các máy tính đíchvào trong khung dữ liệu. Địa chỉ vật lý là một số hiệu cố định liên quan tới card mạngcủa một thiết bị. Nó được gán cho mỗi NIC tại nhà máy sản xuất và lưu trữ trong bộnhớ tích hợp trên NIC. Do địa chỉ này được gắn thêm tại Tầng con MAC trong tầngLiên kết dữ liệu, nó còn gọi làđịa chỉ MAC (MAC address) hay địa chỉ tầng Liênkết dữ liệu (Data Link layer address) . Đôi khi, nó cũng được gọi làđịa chỉ phầncứng (hardware address) .


Tầng Mạng

Tầng Vật lý

Tầng con LLC (cung cấp giao diệnchung, tính tin cậy và điều khiển luồng)

Tầng con MAC (thêm địa chỉ vật lývào khung)

Hình 2-8 Tầng Liên kết dữ liệu và các tầng con của nó© Cengage Learning 2013

Bạn có thể tìm thấy địa chỉ vật lý của NIC thông qua tiện ích cấu hình giao thức máytính của mình hay đơn giản là xem trên NIC. Địa chỉ vật lý sẽ được in trực tiếp trênbảng mạch của NIC hay trên nhãn được đính trên NIC như Hình 2-9. Trong bài tậpthực hành 2-3 ở phần cuối của chương này, bạn sẽ có cơ hội tìm hiểu về địa chỉ vậtlý của máy tính bằng cả hai phương thức trên.

Địa chỉ MAC

Hình 2-9 Địa chỉ vật lý của NIC© Cengage Learning 2013


20/42


Địa chỉ vật lý gồm hai phần. Phần đầu tiên, được gọi làOUI (OrganizationallyUnique Identi er - Mã nhận dạng riêng của nhà sản xuất) là một chuỗi ký tự đượcgán bởi IEEE giúp xác định nhà sản xuất ra NIC đó. Ví dụ, một loạt các NIC Ethernetdo Tập đoàn 3Com chế tạo bắt đầu bằng những ký tự hệ thập lục phân “00608C”trong khi một loạt các NIC Ethernet do Intel sản xuất lại bắt đầu bằng “00AA00”.Một số nhà sản xuất sử dụng một vài OUI khác nhau. IEEE cũng sử dụng thuật ngữcompany_id để đề cập tới OUI. Theo truyền thống, phần này của một địa chỉ vật lýđược gọi làđịnh danh khối (Block ID).

Những ký tự còn lại trong một địa chỉ vật lý được gọi làđịnh danh mở rộng(extension identi er) xác định card mạng đó. Các nhà cung cấp như 3Com và Intelgán cho mỗi NIC một định danh mở rộng duy nhất, dựa vào model và ngày sản xuấtcủa NIC đó. Bằng cách gán định danh mở rộng duy nhất này, các công ty có thể bảođảm hai NIC không có chung một địa chỉ vật lý. Định danh mở rộng còn gọi làđịnhdanh thiết bị (device ID) .

Trong các sơ đồ đánh địa chỉ vật lý truyền thống, OUI có độ dài 6 ký tự (hay 24 bit)và định danh mở rộng của nó cũng dài 6 ký tự. OUI cùng với định danh mở rộng tạonên một địa chỉ vật lý đầy đủ. Ví dụ, IBM có thể gán định danh mở rộng 005499 chomột trong các NIC của nó. Sự kết hợp giữa OUI và định danh mở rộng này của IBMcho ta một kết quả gồm 12 ký tự, hay địa chỉ 48 bit 00608C005499.

Địa chỉ vật lý thường được mô tả dưới dạng các số thập lục phân, phân tách bằngcác dấu hai chấm, ví dụ 00:60:8C:00:54:99. Ngược lại với sơ đồ đánh địa chỉ MAC

truyền thống gán cho mỗi giao diện một địa chỉ 48 bit, theo chuẩnEUI-64 (ExtendedUnique Identi er-64 - Dạng thức đánh địa chỉ đơn nhất được mở rộng) mới hơncủa IEEE đánh địa chỉ vật lý 64 bit. Trong chuẩn EUI-64, phần OUI có độ dài 24 bit.

Định danh mở rộng 40 bit khiến độ dài tổng cộng của địa chỉ vật lý là 64 bit.Hệ thập lục phân, hay cơ số 16, là một hệ thống số sử dụng cácsố từ 0 đến 9 đại diện cho 10 số đầu tiên, sau đó sử dụng nhữngchữ cái từ A đến F đại diện cho 6 số tiếp theo như dưới đây. (Hệthống mà chúng ta sử dụng tính toán hàng ngày là ký hiệu củacơ số 10, hay hệ thập phân.)

Hệ thập phân: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Hệ thập lục phân: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E FVí dụ, trong ký hiệu của hệ thập lục phân, chữ C đại diện cho số thập phân 12. Bắt đầutừ số thập phân 16, ký hiệu của hệ thập lục phân sử dụng 1 để đại diện cho 15 số trướcvà bắt đầu tính lại từ 0. Nói cách khác, số thập phân 16 được biểu diễn thành số 10 tronghệ thập lục phân và số thập phân 32 được biểu diễn thành số 20 trong hệ thập lục phânhay 2 x 16 + 0 x 1.Bạn có thể chuyển một số thập lục phân thành một số thập phân bằng cách nhân giá trịthập phân tương đương của mỗi vị trí với giá trị thập lục phân tại vị trí đó. Mỗi giá trị là sốmũ của 16. Ví dụ, giá trị tại ví trí thứ 3 là 163, hay 4096. Sự tương ứng giữa giá trị thập phânvới vị trí của nó được minh họa bên dưới (chú ý, các vị trí này có thể vượt quá vị trí thứ 4)Vị trí của hệ thập lục phân: 4 3 2 1 0Giá trị của hệ thập lục phân: 65536 4096 256 16 1Quy đổi số thập lục phân C0F sang hệ thập phân là 12 x 256 + 0 x 16 + 15 x 1, hay 3072 + 0 + 15,hay 3087.


21/42

59Mô hình OSI

22

Trong ngành khoa học máy tính, ký hiệu của hệ thập lục phân (đôi khi gọi một cách đơngiản là số “hex”) được sử dụng như một phiên bản ngắn gọn, dễ đọc của các số nhị phânmà máy tính có thể hiểu được. Chương 3 và 4 sẽ mô tả chi tiết hơn về ký hiệu số nhị phân.

Nếu biết địa chỉ vật lý của một máy tính, bạn có thể biết công ty sản xuất NIC củamáy tính này bằng cách tra cứu định danh khối (block ID) của nó. IEEE lưu một cơsở dữ liệu chứa các định danh khối và các nhà sản xuất, bạn có thể truy cập vào đóqua Web. Tại thời điểm viết cuốn sách này, trang cơ sở dữ liệu tìm kiếm này nằm tạiđịa chỉhttp://standards.ieee.org/regauth/oui/index.html .

Hình 2-10 cung cấp một góc nhìn đơn giản về khung mà tầng Liên kết dữ liệu tạo ra.Chú ý, những trường dành riêng cho các địa chỉ vật lý (địa chỉ MAC) của nút mạngđích và nút mạng nguồn. Mục đích của trường mào đầu là đồng bộ hóa tín hiệu giữacác nút mạng. Bạn sẽ học thêm về các khung Ethernet trong Chương 5.

Trườngmào đầu

Địa chỉ vật lýcủa đích

Địa chỉvật lýcủa

nguồn

Kiểu Dữ liệu FCS

8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte 46-1500 Byte 6 Byte

Hình 2-10 Một khung© Cengage Learning 2013

Do chức năng đánh địa chỉ phần cứng của các NIC, có thể nói rằng chúng hoạt độngtrong tầng Liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Tuy nhiên, chúng cũng thực thi các dịchvụ của tầng Vật lý như mô tả sau đây.

Tầng Vật lýTầng Vật lý (Physical layer) là tầng thấp nhất, hay tầng đầu tiên của mô hình OSI.Các giao thức tại tầng Vật lý tiếp nhận các khung từ tầng Liên kết dữ liệu và sinh ranhững tín hiệu do sự thay đổi về điện áp tại NIC. (Các tín hiệu được tạo thành từnhững xung điện phát ra trong một mẫu nhất định miêu tả thông tin này). Khi mạng

sử dụng đồng làm phương tiện truyền dẫn, những tín hiệu này cũng được phát raqua dây dẫn như một điện áp. Trong trường hợp cáp quang, các tín hiệu được phátra như những xung ánh sáng. Khi một mạng sử dụng truyền dẫn không dây, các tínhiệu được gửi từ ăng ten như sóng điện từ.

Khi nhận dữ liệu, các giao thức của tầng Vật lý phát hiện và tiếp nhận các tín hiệu,sau đó chuyển tới tầng Liên kết dữ liệu. Các giao thức của tầng Vật lý cũng đặt ratốc độ truyền dẫn dữ liệu và giám sát tỷ lệ lỗi dữ liệu. Tuy nhiên, thậm chí nếu chúngnhận ra một lỗi nào đó, chúng cũng không thể sửa lỗi đó. Khi cài đặt một NIC trongmáy tính để bàn cá nhân của mình và kết nối nó qua dây cáp, bạn đã thiết lập cơ sởcho phép máy tính đó nối mạng. Nói cách khác, bạn đang cung cấp một tầng Vật lý.Những thiết bị kết nối đơn giản như hub (bộ chia) và repeater (bộ lặp) hoạt động tạitầng Vật lý. Còn các NIC hoạt động tại cả tầng Vật lý và tầng Liên kết dữ liệu. Nhưbạn biết, những sự cố vật lý của mạng như đứt dây dẫn và hỏng thiết bị kết nối sẽảnh hưởng tới tầng Vật lý. Tương tự, nếu thêm một NIC nhưng không thể đặt nóđủ sâu vào bảng mạch chính của máy tính, máy tính của bạn sẽ gặp những sự cốmạng tại tầng Vật lý.


22/42


Nhà quản trị mạng thường quan tâm nhất đến hầu hết các chức năng xảy ra trongbốn tầng của mô hình OSI là: tầng Vật lý, tầng Liên kết dữ liệu, tầng Mạng, và tầngGiao vận. Do đó, phần lớn tài liệu trong cuốn sách này và trong kỳ thi Network+ đềuliên quan tới bốn tầng đó. Còn các lập trình viên phần mềm có khuynh hướng quantâm tới những điều xảy ra tại tầng Ứng dụng, tầng Trình diễn, và tầng Phiên.

Áp dụng mô hình OSIBây giờ, sau khi được giới thiệu về bảy tầng của mô hình OSI, bạn tìm hiểu sâu hơnvề sự tương tác giữa các tầng. Để tiện cho việc tham khảo, Bảng 2-1 tóm tắt cácchức năng của bảy tầng trong mô hình OSI.

Bảng 2-1 Chức năng của các tầng trong mô hình OSI

Tầng trong mô hình OSI Chức năng

Ứng dụng (Tầng 7) Cung cấp giao diện giữa các ứng dụng phần mềm và mạng đểthông dịch yêu cầu của các ứng dụng

Trình diễn (Tầng 6) Cho phép các host và các ứng dụng sử dụng một ngôn ngữchung, thực hiện việc định dạng, mã hóa, và nén dữ liệuPhiên (Tầng 5) Thiết lập, duy trì, và chấm dứt các kết nối của người dùng

Giao vận (Tầng 4) Đảm bảo truyền dữ liệu chính xác thông qua điều khiển luồng,phân đoạn và hợp nhất các gói tin, sửa lỗi, và tin báo nhận

Mạng (Tầng 3) Thiết lập các kết nối mạng, dịch các địa chỉ mạng thành địa chỉvật lý tương ứng và xác định đường đi

Liên kết dữ liệu (Tầng 2) Đóng gói dữ liệu vào các khung thích hợp với phương thứctruyền dẫn mạngVật lý (Tầng 1) Quản lý tín hiệu đến và đi ra khỏi các kết nối mạng vật lý

© Cengage Learning 2013

Sự giao tiếp giữa hai hệ thốngDựa vào những kiến thức đã học về mô hình OSI, bạn có thể hiểu rõ ràng dữ liệuđược phát ra từ một ứng dụng phần mềm không cùng dạng với dữ liệu mà NIC củabạn gửi cho mạng. Ở mỗi tầng của mô hình OSI, một số thông tin như các quy cáchđịnh dạng hay địa chỉ mạng được thêm vào dữ liệu ban đầu. Sau khi đi theo đườngtừ tầng Ứng dụng tới tầng Vật lý, dữ liệu được biến đổi như Hình 2-11. Những phầndưới đây mô tả chi tiết về quá trình này.

Để hiểu cách dữ liệu thay đổi, hãy theo dõi các bước trong một quá trình trao đổiclient/server điển hình như truy xuất một tin nhắn mail từ một Mail server. Giả sử bạnkết nối với mạng của công ty bằng máy tính ở nhà thông qua kết nối Internet băngthông rộng, hãy đăng nhập vào, mở ứng dụng email của bạn, và sau đó nhấn mộtnút trong ứng dụng email để truy xuất mail của bạn từ server. Tại thời điểm đó, cácdịch vụ của tầng Ứng dụng trên máy tính của bạn tiếp nhận dữ liệu từ ứng dụng mailvà hình thành một yêu cầu có nghĩa với phần mềm Mail server đó. Chúng thêm mộtheader ứng dụng vào dữ liệu mà chương trình đó muốn gửi. Header ứng dụng chứathông tin về các yêu cầu của ứng dụng email để Mail server có thể thực hiện yêu cầu


23/42

61Áp dụng mô hình OSI

22

đó một cách chính xác. Tầng Ứng dụng chuyển yêu cầu đó cho tầng Trình diễn theođịnh dạng của một đơn vị dữ liệu giao thức (Protocol Data Unit - PDU).

Trước tiên, tầng Trình diễn xác định xem có nên định dạng hay mã hóa yêu cầu dữ

liệu nhận được từ tầng Ứng dụng hay không và bằng cách nào. Ví dụ, nếu mail clientyêu cầu mã hóa, các giao thức của tầng Trình diễn sẽ thêm thông tin đó vào PDUtrong một header Trình diễn. Nếu tin nhắn email của bạn chứa hình ảnh hay các vănbản đã được định dạng, thông tin đó cũng sẽ được thêm vào.

Ứng dụng

Header Ứng dụng Dữ liệu

Dữ liệu

Dữ liệu

Dữ liệu(đã phân đoạn)

Dữ liệu(đã phân đoạn)Phân đoạn Giao vận

Gói tin

Khung


Trailer Liên kếtdữ liệu


HeaderTrình diễn

HeaderPhiên

Header Mạng(thông tin địa chỉ

lôgic)

HeaderLiên kếtdữ liệu

Header Giao vận (điềukhiển luồng, sắp xếptuần tự các gói, và

thông tin kiểm tra lỗi)

Trình diễn

Phiên

Giao vận

Mạng

Liên kết dữ liệu

Vật lý

Hình 2-11 Quá trình truyền dữ liệu qua mô hình OSI© Cengage Learning 2013

Sau đó, tầng Trình diễn gửi PDU tới tầng Phiên để thêm vào một header Phiên chứathông tin về cách mà máy tính ở nhà của bạn giao tiếp với mạng. Ví dụ, header Phiêncó thể chỉ ra kết nối Internet của bạn chỉ truyền và nhận dữ liệu ở tốc độ 512 Kb/s.Sau đó, tầng Phiên chuyển PDU này tới tầng Giao vận.

Tại tầng Giao vận, PDU—yêu cầu mail của bạn và các header mà những tầng trướcthêm vào—được chia thành các phần dữ liệu nhỏ hơn, hay phân đoạn. Kích thước tốiđa của những phân đoạn này được quyết định bởi loại phương thức truyền dẫn mạngđược sử dụng (ví dụ như Ethernet). Giả sử, yêu cầu mail PDU của bạn có kích thước

quá lớn so với một phân đoạn. Trong trường hợp đó, các giao thức của tầng Giao vậnsẽ chia nhỏ nó thành hai hay nhiều phân đoạn nhỏ hơn và gán số thứ tự cho tất cả cácphân đoạn này. Thông tin này trở thành một phần của header Giao vận. Các giao thứcnày cũng thêm những giá trị tổng kiểm tra, điều khiển luồng, và tin báo nhận dữ liệu vàoheader Giao vận. Sau đó, tầng Giao vận sẽ chuyển từng phân đoạn này tới tầng Mạng.

Tiếp theo, các giao thức của tầng Mạng sẽ thêm những thông tin địa chỉ lôgic vàocác phân đoạn này để yêu cầu của bạn được định tuyến thích hợp tới Mail server và


24/42


Mail server đó sẽ phản hồi tới máy tính của bạn. Thông tin này được lưu trong headerMạng. Bằng việc thêm vào những thông tin địa chỉ mạng, các phần dữ liệu được gọi lànhững gói tin. Sau đó, tầng Mạng sẽ chuyển các gói tin này tới tầng Liên kết dữ liệu.

Tại tầng Liên kết dữ liệu, các giao thức sẽ thêm một header nữa vào trước mỗi góitin và một trailer (phần đuôi) vào cuối mỗi gói tin để tạo thành các khung. (Trailer chobiết vị trí kết thúc một khung). Nói cách khác, các giao thức của tầng Liên kết dữ liệuđóng gói (encapsulate) các gói tin của tầng Mạng. Việc đóng gói thường được sosánh với việc đặt một phong bì trong một phong bì lớn hơn. Điều tương tự này truyềntải ý tưởng là tầng Liên kết dữ liệu không cố gắng thông dịch bất kỳ thông tin nàođược thêm vào tại tầng Mạng mà chỉ đơn giản là bọc kín nó lại.

Việc sử dụng khung làm giảm khả năng mất mát dữ liệu hay lỗi do việc xây dựngkhung là một cách để kiểm tra các lỗi. Sau khi xác minh dữ liệu không bị tổn hại, tầng

Liên kết dữ liệu sẽ chuyển những khung này tới tầng Vật lý.Cuối cùng, yêu cầu mail của bạn, với định dạng gồm rất nhiều khung được chuyển tớiNIC tại tầng Vật lý. Tầng Vật lý không thông dịch các khung này hay thêm thông tin vàochúng, nó đơn giản chỉ chuyển chúng tới mạng LAN của bạn thông qua kết nối băngthông rộng, qua mạng văn phòng và tới Mail server sau khi các chữ số nhị phân (bit)gồm 1 và 0 được chuyển thành các xung điện. Khi các khung này tới Mail server, tầngVật lý của server tiếp nhận chúng và truyền chúng tới tầng Liên kết dữ liệu. Mail serverbắt đầu tháo gỡ yêu cầu của bạn, làm ngược lại quá trình đã mô tả ở trên cho đến khiđáp ứng được yêu cầu với quá trình truyền của bạn, bắt đầu từ tầng Ứng dụng.

Thuật ngữkhung, gói tin (packet), gói dữ liệu (datagram), vàPDU thườngđược sử dụng thay thế cho nhau để nói đến một phần dữ liệu đượcđịnh dạng cho việc truyền dẫn mạng. Tuy nhiên, về kỹ thuật, mộtgóitin là một phần của thông tin chứa thông tin địa chỉ mạng, và mộtkhung là một phần dữ liệu được đính kèm thêm header và trailer của

tầng Liên kết dữ liệu. Mộtgói dữ liệu đồng nghĩa với gói tin.PDU thường ám chỉ một đơn vị dữliệu tại bất cứ tầng nào của mô hình OSI. Tuy nhiên, các chuyên gia mạng thỉnh thoảng sử dụngthuật ngữgói tin để nói về cáckhung, PDU , và các phân đoạn của tầng Giao vận.

Các đặc điểm kỹ thuật của khung Như vậy, bạn đã biết được rằng các khung bao gồm một số thành phần nhỏ hơnhay còn gọi là các trường. Đặc điểm của những thành phần này phụ thuộc vào kiểumạng mà khung chạy trên đó và các chuẩn mà chúng phải tuân theo. Loại công nghệmạng được sử dụng phổ biến nhất cho đến ngày nay là Ethernet, sử dụng các khungEthernet. Bạn sẽ học nhiều hơn về Ethernet trong Chương 5, tuy nhiên, sau đây sẽlà phần giới thiệu cũng như phần so sánh giữa kiểu mạng được ưa thích này với đốithủ trong quá khứ của nó - mạng vòng chuyển thẻ bài (token ring).

Ethernet là một công nghệ mạng được phát triển đầu tiên tại Xerox vào đầu những

năm 1970 và được Digital Equipment Corporation (Tập đoàn thiết bị điện tử - DEC),Intel và Xeros cải tiến. Có bốn loại khung Ethernet khác nhau. Dạng Ethernet phổbiến nhất có đặc điểm độc đáo là thiết bị trong đó chia sẻ một kênh truyền dẫn chungnhư mô tả trong chuẩn IEEE 802.3.

Công nghệ mạng ít phổ biến nhất làmạng vòng chuyển thẻ bài (token ring) , đượcIBM phát triển trong những năm 1980. Nó dựa trên những liên kết trực tiếp giữa cácnút mạng và các Tô-pô dạng vòng. Các nút mạng chuyển cho nhau nhữngthẻ bài


25/42

63Các đặc điểm kỹ thuật mạng IEEE

22

(token) , là các khung điều khiển đặc biệt để thông báo cho mạng khi một nút mạngcụ thể muốn truyền dữ liệu. Mặc dù công nghệ mạng này gần như lỗi thời, nhưngbạn vẫn có cơ hội để làm việc trên một mạng vòng chuyển thẻ bài. IEEE đã nói vềcông nghệ mạng vòng chuyển thẻ bài trong chuẩn 802.5.

Các khung Ethernet khác với các khung của mạng vòng chuyển thẻ bài, và hai khung đókhông tương tác với nhau trên một mạng. Trên thực tế, hầu hết các LAN không hỗ trợcho nhiều hơn một loại khung do các thiết bị không thể hỗ trợ hơn một loại khung trênmột giao diện vật lý, hay NIC. (Tuy nhiên, các NIC có thể hỗ trợ nhiều giao thức). Mặcdù bạn có thể hình dung được việc truyền các khung của mạng vòng chuyển thẻ bài vàEthernet trên một mạng, nhưng các giao diện Ethernet không thể hiểu được các khungcủa mạng vòng chuyển thẻ bài và ngược lại. LAN thường dùng mạng Ethernet hoặcmạng vòng chuyển thẻ bài, và hầu hết tất cả các LAN hiện nay đều sử dụng Ethernet.

Quan trọng là phải biết được môi trường mạng của bạn yêu cầu loại (các loại) khungnào. Bạn sẽ sử dụng thông tin này khi cài đặt hệ điều hành mạng, cấu hình servervà máy trạm client, cài đặt NIC, khắc phục các sự cố mạng, và mua thiết bị mạng.

Các đặc điểm kỹ thuật mạng IEEENgoài các loại khung và cơ chế đánh địa chỉ mạng, những đặc điểm kỹ thuật mạngIEEE áp dụng cho kết nối, môi trường mạng, thuật toán kiểm tra lỗi, mã hóa, côngnghệ mới nổi… Tất cả những đặc điểm kỹ thuật này nằm trong dự án 802 của IEEE

nhằm cố gắng chuẩn hóa các thành phần vật lý và lôgic của mạng. IEEE phát triểnnhững chuẩn này trước khi mô hình OSI được ISO chuẩn hóa; tuy nhiên, các chuẩn802 của IEEE có thể được áp dụng đối với các tầng của mô hình OSI. Bảng 2-2 môtả một vài đặc điểm kỹ thuật của IEEE. Kỳ thi lấy chứng chỉ Network+ sẽ có nhữngcâu hỏi về các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802, trong đó tập trung vào các côngnghệ 802.3 và 802.11 như mô tả dưới đây.

Bảng 2-2 Các chuẩn IEEE 802

Chuẩn Tên Chủ đề

802.1 Các kỹ thuật Cầu nối và Quản lýKỹ thuật định tuyến, bắc cầu và các giao tiếpmạng-nối-mạng

802.2 LLC (Logical Link Control - Điềukhiển Liên kết lôgic) Điều khiển luồng và lỗi trên khung dữ liệu

802.3 Ethernet Tất cả các dạng của giao diện và phươngtiện truyền dẫn mạng Ethernet

802.5 Mạng LAN vòng chuyển thẻ bài(Token Ring LAN)Tất cả các dạng của giao diện và phươngtiện truyền dẫn mạng vòng chuyển thẻ bài

802.11 Các LAN không dây (Wireless LAN)Các chuẩn cho công nghệ mạng không dâyvới nhiều kỹ thuật sử dụng và nhiều tần sốquảng bá khác nhau

802.15 Các PAN không dây (Wireless PAN)Sự tồn tại đồng thời của các mạng khôngdây cá nhân với các thiết bị không dây trongdải tần không được cho phép

802.16 Các MAN không dây băng thôngrộng (Broadband Wireless MAN)

Giao tiếp qua không khí và các chức năngliên quan với kết nối không dây băng thôngrộng; còn gọi là WiMAX.


26/42


các chuẩn mạng và mô hình osi.pdf

Documents