1. Giới thiệu
Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI là mô hình căn bản về kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các máy vi tính, các tiến trình và giao thức kết nối mạng giữa các hệ máy tính khác nhau thông qua internet.
Mô hình OSI phân biệt các giao thức truyền thông thành 7 tầng, mỗi một tầng sẽ trình bày một phần của tiến trình truyền thông, bao gồm các giao thức khác nhau khi thực hiện một nhiệm vụ truyền thông cụ thể.
Mỗi tầng trong mô hình OSI chỉ được phép sử dụng các tính năng của tầng dưới nó, đồng thời cho tầng trên sử dụng tính năng của mình.
2. Giao thức truyền thông
Trong mô hình OSI hai giao thức truyền thông được sử dụng chủ yếu là:
– Giao thức hướng liên kết (Connection – Oriented):
- Các thực thể đồng tầng phải thiết lập một liên kết logic (Logical Addressing).
- Dữ liệu được kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng, cắt/ hợp dữ liệu.
- Liên kết sẽ bị hủy sau khi quá trình truyền dữ liệu kết thúc.
– Giao thức không liên kết (Connectionless):
- Dữ liệu được truyền độc lập trên các tuyến khác nhau.
- Không có quy trình kiểm soát lỗi và phản hồi. Chỉ có giai đoạn duy nhất là truyền dữ liệu.
Hình 1. Các giao thức truyền thông
3. Vai trò và chức năng của các tầng
3.1. Tầng vật lý (Physical layer)
Tầng này bao gồm các thiết bị vật lý phục vụ cho quá trình truyền dẫn và trao đổi dữ liệu, chẳng hạn như cáp, repeater, hub, converter,…
Các thực thể tầng giao tiếp với nhau qua một đường truyền vật lý. Tầng vật lý xác định các chức năng, thủ tục về điện, cơ, quang để kích hoạt, duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ thống mạng.
Nhiệm vụ chính của tầng này là đảm nhiệm công việc truyền dẫn dữ liệu qua các phương tiện vật lý.
Hình 2. Các thiết bị và kết nối vật lý
3.2. Tầng liên kết dữ liệu (Data-link layer)
Chức năng chủ yếu của tầng liên kết dữ liệu là thực hiện thiết lập các liên kết, duy trì và hủy bỏ các liên kết dữ liệu. Kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu trong mạng cục bộ, đồng bộ hóa việc chuyển giao các khung dữ liệu (Frame). Phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Gain access to automated signals and real-time trading dashboard XeltoMatrix offical website
Khi nhận các gói tin (Package) từ tầng mạng, địa chỉ MAC (địa chỉ vật lý) của thiết bị thu và nhận sẽ được thêm vào trước gói tin tạo thành khung dữ liệu (Frame). Từ đây, các thiết bị trong mạng cục bộ có thể truyền dữ liệu chính xác đến thiết bị nhận và không gây tắc nghẽn đường truyền.
Hình 3. Liên kết dữ liệu giữa các thiết bị
3.3. Tầng mạng (Network layer)
Tầng mạng có nhiệm vụ cung cấp đường truyền để các mạng cục bộ khác nhau có thể trao đổi dữ liệu. Đồng thời chia nhỏ các phân đoạn từ tầng truyền tải thành các gói tin (Package) trên thiết bị gửi và tập hợp chúng lại trên thiết bị nhận.
Các gói tin sẽ được gửi chính xác đến các thiết bị đích nhờ địa chỉ IP, hiện nay hai giao thức định địa chỉ IP được sử dụng phổ biến là IPv4 và IPv6.
Một chức năng quan trọng của tầng mạng là định tuyến (Routing), nó sẽ tìm ra con đường tốt nhất để truyền dữ liệu khi gói tin đi từ mạng này qua mạng khác để tới đích.
Hình 4. Trao đổi dữ liệu thông qua địa chỉ IP trên đường truyền
3.4. Tầng truyền tải (Transport layer)
Tầng truyền tải thực hiện việc phối hợp truyền tải dữ liệu giữa các hệ thống đầu cuối(máy chủ). Có trách nhiệm đảm bảo sẽ có bao dữ liệu để gửi, tốc độ như thế nào và nó sẽ đi tới đâu.
Để việc truyền tải trở nên hiệu quả, dữ liệu nhận được chia thành các đoạn dữ liệu (Segments) nhỏ hơn trước khi gửi đi và đảm bảo chúng chuyển theo đúng thứ tự. Đồng thời, nó cũng sẽ kiểm soát lỗi và luồng dữ liệu, đưa ra tốc độ truyền tải tối ưu nhất.
Hai giao thức được dùng phổ biến ở tầng này là TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol) với:
- TCP thuộc giao thức hướng liên kết (Connection – Oriented).
- UDP thuộc giao thức không liên kết (Connectionless).
Hình 5. Các giao thức truyền thông tin
3.5. Tầng phiên (Session layer)
Đây là tầng chịu trách nhiệm thiết lập, quản lý và kết thúc việc giao tiếp giữa hai thiết bị. Tầng phiên đảm bảo rằng phiên sẽ mở đủ lâu để chuyển tất cả dữ liệu đang được trao đổi và sau đó nhanh chóng đóng phiên để tránh lãng phí tài nguyên.
Bên cạnh đó, tầng phiên còn có trách nhiệm xác thực và tái kết nối nếu xảy ra gián đoạn trong quá trình truyền tin. Bằng cách đặt các điểm kiểm tra theo một chu kỳ nhất định trong quá trình truyền tin, ta có thể dễ dàng khôi phục phiên từ điểm kiểm tra gần nhất khi xảy ra gián đoạn. Nếu không có các điểm kiểm tra đó, toàn bộ quá trình truyền sẽ bắt đầu lại từ đầu.
Hình 6. Kiểm duyệt và quản lý dữ liệu trên đường truyền
3.6. Tầng trình bày (Presentation layer)
Tầng trình bày có nhiệm vụ chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền thông của các ứng dụng.
Khi nhận dữ liệu từ tầng ứng dụng, nó có nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành ngôn ngữ máy (nhị phân), đồng thời nén dữ liệu đã chuyển đổi lại nhằm cải thiện tốc độ và hiệu quả truyền thông bằng cách giảm thiểu lượng dữ liệu sẽ được truyền.
Nếu các thiết bị đang giao tiếp qua một kết nối bảo mật, thì tầng trình bày có nhiệm vụ thêm mã hóa vào gói tin ở đầu người chuyển, đồng thời thực hiện việc giải mã và biên dịch dữ liệu ở đầu người nhận.
Hình 7. Quá trình mã hoá dữ liệu trên đường truyền
3.7. Tầng ứng dụng (Application layer)
Đây là nơi sẽ tương tác và nhận dữ liệu trực tiếp từ người dùng thông qua các ứng dụng máy tính có sử dụng internet như trình duyệt, email, ứng dụng mua sắm,…Nói cách khác đây là công cụ để con người có thể giao tiếp với môi trường mạng.
Nhưng cần làm rõ rằng các ứng dụng sử dụng mạng đó lại không hề nằm trong tầng ứng dụng này, mà chúng chỉ là các công cụ sử dụng giao thức truyền thông của tầng này chẳng hạn như:
- HTTP, HTTPs sử dụng cho việc duyệt web.
- FTP sử dụng trong điện toán đám mây.
- SMTP sử dụng trong email.
Hình 8. Các ứng dụng truyền thông giữa các thiết bị