MultiBooks - Tổng hợp IT - PC part 193 docx

MÔ HÌNH MẠNG OSI Tác giả: Trần Văn Thành I.Mô hình OSI Cùng với sự phát triển rực rỡ của công nghệ vi mạch tích hợp là động lực không nhỏ vào sự phát triển của các hệ thống mạng máy tính. Nhưng có một bất cập là mỗi hệ thống lại sử dụng những chuẩn phần cứng và phần mềm riêng của mình. Những điều đó khiến cho việc kết nối giữa những hệ thống này với nhau gặp rất nhiều khó khăn. Trước tình hình đó tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO đã đề xuất ra một mô hình mà các nhà thiết kế mạng có thể dựa vào đó để thiết lập các hệ thống có khả năng tưng thích với nhau, đó chính là mô hình tham chiếu OSI. Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI (Open System Interconnection Reference Mode) là mô hình kiến trúc gồm 7 lớp, mỗi lớp đều có chức năng mạng xác định như: gán địa chỉ, điều khiển luồng, điều khiển lỗi, đóng gói và truyền gói tin một cách tin cậy trên mạng. Các nguyên lý được áp dụng cho 7 tầng như sau: (1) Mỗi lớp cần thiết phi tạo ở mức độ khác nhau của khái niệm trừu tượng. (2) Mỗi lớp phi thực hiện một chức năng xác định rõ ràng. (3) chức năng của mỗi lớp phi được chọn theo quan điểm hướng tới các giao thức chuẩn quốc tế đ• được định nghĩa. (4) Ranh giới giữa các lớp phi được chọn để tối thiểu luồng thông tin đi qua các giao diện Error! Một số ưu điểm của việc sử dụng mô hình phân lớp đó là: • Tách hoạt động thông tin trên mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn. • Nó chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển một mạng từ nhiều nhà cung cấp sn phẩm. • Cho phép các loại phần cứng phần mềm khác nhau thông tin được với nhau. • Cho phép người thiết kế chuyên môn hoá và phát triển chức năng theo kiểu modul. • Nó giúp cho việc học tập về mạng được dễ dàng hơn. Error! Trong mô hình OSI, bốn lớp dư ới định nghĩa cách để các trạm thiết lập kết nối để trao đổi với nhau dữ liệu. Còn 3 lớp trên định nghĩa các ứng dụng trong phạm vi đàu cuối sẽ giao tiếp với nhau và với user như thế nào. I.1. Lớp vật lý Lớp vật lý cung cấp các phưng tiện điện, c các, thủ tục để kích hoạt, duy trì và gii phóng liên kết vật lý giữa các hệ thống. Thuộc tính điện liên quan đến sự biểu diễn các bit (mức tín hiệu điện thế) và tốc độ truyền bit. Thuộc tính c liên quan đến các chuẩn về giao diện vật lý kích thước, cấu hình. Thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức điều khiển việc truyền các chuỗi bit qua đường vật lý. Lớp vật lý là dưới cùng trong mô hình OSI giao diện với đường truyền không có PDU (Protocol Data Unit), không có phần header chứa thông tin điều khiển (PCI Protocol Control Information), dữ liệu được truyền theo dòng bit. I.2. Lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer) Lớp liên kết dữ liệu cung cấp các phưng tiện để truyền thông tin qua lớp vật lý đm bo độ tin cậy thông qua các c chế đồng bộ, kiểm soát lỗi và ki ểm soát luồng dữ liệu. Ngoài ra, l ớp liên kết dữ liệu còn được chia làm 2 lớp con là: +MAC (Media Access Control). +LLC (Logical Link Control). Các chức năng của lớp 2 gồm: tạo khung dữ liệu để truyền trên các đường vật lý, truy nhập các phưng tiện vật lý nhờ các địa chỉ MAC, phát hiện lỗi nhưng không sửa được lỗi. I.3. Lớp mạng (Network Layer) Lớp mạng được các nhà chuyên gia đánh giá lớp phức tạp nhất trong tất c các lớp trong mô hình OSI. Lớp mạng cung cấp phưng tiện để truyền các đn vị dữ liệu qua mạng hay liên mạng. Bởi vậy, nó phi đáp ứng nhiều kiểu cấu hình mạng và nhiều dich vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau. Các dịch vụ và giao thức cho lớp mạng phi phn ánh được tính phức tạp đó. Hai chức năng chủ yếu của lớp mạng đó là: +Định tuyến (Routing). +Chuyển tiếp (Relaying). Mỗi node trong mạng đều phi thực hiện các chức năng này, do đó, chúng phi ở trên lớp liên k ết dữ liệu để cung cấp một dịch vụ “trong suốt” đối với lớp giao vận. Chức năng định tuyến em sẽ giới thiệu trong phần giao thức TCP/IP. Công nghệ IP là một công nghệ tiêu biểu và ưu vi ệt nhất của lớp mạng cho nên, hiện tại và tưng lai các công nghệ ở các lớp khác đều phi tiến tới ci tiến để tối ưu trong sự liên lạc với IP. I.4. Lớp giao vận (Transport Layer) Trong mô hình OSI, 4 lớp thấp quan tâm đến việc truyền dữ liệu qua hệ thống đầu cuối (end systems) qua các phưng tiện truyền thông còn 3 lớp cao tập trung đáp ứng các yêu cầu và các ứng dụng của người sử dụng. Lớp giao vận là lớp cao nhất của 4 lớp thấp, nhiệm vụ của nó la cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể của các phưng ti ện truyền thông được sử dụng ở dên dưới trở nên “trong suốt” đối với các lớp cao. Do đó nhiệm vụ của lớp giao vận rất phức tạp. Nó phi được tính đến kh năng thích ứng với một phạm vi rất rộng các đặc trưng mạng. Chẳng hạn, một mạng có thể là “connection-oriented” hay “connectionless”, có thể là đáng tin cậy (reliable) hay không đáng tin cậy (unreliale). Nó phi biết đư ợc yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng đồng thời, cũng phi biết được kh năng cung cấp dịch vụ của mạng bên dưới. I.5. Lớp phiên (Session Layer) Nhi ệm vụ của lớp phiên là cung cấp cho người sử dụng các chức năng cần thiết để qun trị các “phiên” ứng dụng của họ, cụ thể như sau: Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa giữa các ứng dụng bằng cách thiếp lập và gii phóng (một cách logic) các phiên (hay còn gọi là các hội thoại- dialogues). Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu. Áp đặt các quy tắc cho các tưng tác giữa các ứng dụng của người sử dụng. Cung cấp c chế nắm quyền trong quá trình trao đổi dữ liệu. Việc trao đổi dữ liệu có thể được thực hiện theo 1 trong 3 phưng thức: Đn công Bán song công Song công Tóm lại, nhiệm vụ của lớp phiên là thiết lập, quản lý và kết thúc các phiên giao tiếp giữa các thực thể lớp trình bày. I.6. Lớp trình diễn (Presentation Layer) Mục đích của lớp trình diễn là đm bo cho các hệ thống đầu cuối có thể truyền thông có kết qu ngay c khi chúng sử dụng các cách biểu diễn dữ liệu khác nhau. I.7. Lớp ứng dụng (Application Layer) Lớp ứng dụng là lớp gần gũi với người dùng hn hết, nó cung cấp các dịch vụ mạng cho các ứng dụng của người dùng. Là lớp cao nhất trong mô hình OSI, cho nên lớp ứng dụng có một số đặc điểm khác với các lớp dưới nó.Trước hết, nó không cung cấp một dịch vụ cho một lớp trên nào như các lớp bên dưới. Do đó ở lớp không có khái niệm điểm truy nhập lớp dịch vụ. Lớp ứng dụng là ranh giới giữa môi trường nối kết các hệ thống mở và các tiến trình ứng dụng (Application Process). Các tiến trình ứng dụng thuộc các hệ thống mở khác nhau muốn trao đổi thông tin phi thông qua tầng ứng dụng thuộc các hệ thống mở khác nhau Tác giả: Trần Văn Thành II. Mô hình TCP/IP TCP/IP có cấu trúc tương tự như mô hình OSI, tuy nhiên để đảm bảo tính tương thích giữa các mạng và sự tin cậy của việc truyền thông tin trên mạng, bộ giao thức TCP/IP được chia thành 2 phần riêng biệt: giao thức IP sử dụng cho việc kết nối mạng và giao thức TCP để đảm bảo việc truyền dữ liệu một cách tin cậy. Hình 1.3 bên dưới cho thấy sự giống và khác nhau giữa 2 mô hình OSI và TCP/IP. Error! Lớp ứng dụng: Tại mức cao nhất này, người sử dụng thực hiện các chương trình ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ hiện hữu trên TCP/IP Internet. Một ứng dụng tương tác với một trong những protocol ở mức giao vận (transport) để gửi hoặc nhận dữ liệu. Mỗi chương trình ứng dụng chọn một kiểu giao vận mà nó cần, có thể là một dãy tuần tự từng thông điệp hoặc một chuỗi các byte liên tục. Chương trình ứng dụng sẽ gửi dữ liệu đi dưới dạng nào đó mà nó yêu cầu đến lớp giao vận. Lớp giao vận: Nhiệm vụ cơ bản của lớp giao vận là cung cấp phưng tiện liên lạc từ một chương trình ứng dụng này đến một chưng trình ứng dụng khác. Việc thông tin liên lạc đó thường được gọi là end-to-end. Mức chuyên trở có thể điều khiển luông thông tin. Nó cũng có thể cung cấp sự giao vận có độ tin cậy, bảo đảm dữ liệu đến nơi mà không có lỗi và theo đúng thứ tự. Để làm được điều đó, phần mềm protocol lớp giao vận cung cấp giao thức TCP, trong quá trình trao đổi thông tin nơi nhận sẽ gửi ngược trở lại một xác nhận (ACK) và nơi gửi sẽ truyền lại những gói dữ liệu bị mất. Tuy nhiên trong những môi trường truyền dẫn tốt như cáp quang chẳng hạn thì việc xy ra lỗi là rất nhỏ. Lớp giao vận có cung cấp một giao thức khác đó là UDP. Lớp Internet: Nhiệm vụ cơ bản của lớp này là xử lý việc liên lạc của các thiết bị trên mạng. Nó nhận được một yêu cầu để gửi gói dữ liệu từ lớp cùng với một định danh của máy mà gói dữ liệu phi được gửi đến. Nó đóng segment vào trong một packet, điền vào phần đầu của packet, sau đó sử dụng các giao thức định tuyến để chuyển gói tin đến được đích của nó hoặc trạm kế tiếp. Khi đó tại nơi nhận sẽ kiểm tra tính hợp lệ của chúng, và sử dụng tiếp các giao thức định tuyến để xử lý gói tin. Đối với những packet được xác định thuộc cùng mạng cục bộ, phần mềm Internet sẽ cắt bỏ phần đầu của packet, và chọn một trong các giao thức lớp chuyên trở thích hợp để xử lý chúng. Cuối cùng, lớp Internet gửi và nhận các thông điệp kiểm soát và sử lý lỗi ICMP. Lớp giao tiếp mạng: Lớp thấp nhất của mô hình TCP/IP chính là lớp giao tiếp mạng, có trách nhiệm nhận các IP datagram và truyền chúng trên một mạng nhất định. Người ta lại chia lớp giao tiếp mạng thành 2 lớp con là: +Lớp vật lý: Lớp vật lý làm việc với các thiết bị vật lý, truyền tới dòng bit 0, 1 từ ni gửi đến nơi nhận. +Lớp liên kết dữ liệu: Tại đây dữ liệu được tổ chức thành các khung (frame). Phần đầu khung chứa địa chỉ và thông tin điều khiển, phần cuối khung dành cho viêc phát hiện lỗi. Hình 1.4 dưới đây sẽ mô tả chi tiết hơn về kiến trúc của mô hình TCP/IP. Error! II.1. The Process/Application Layer Protocols II.1.1. Dịch vụ đăng nhập từ xaTELNET Telnet là ứng dụng sử dụng giao thức telnet cho phép người dùng có thể đăng nhập vào một hệ thống ở xa và làm việc giống như đang sử dụng máy tính nội bộ vậy. Người sử dụng dùng chương trình Telnet Client (chưng trình Telnet trên máy tính trên máy khách) thực hiện một số kết nối TCP với một Telnet Server (chương trình phục vụ telnet trên máy chủ) ở cổng 23. Error! II.1.2. Dịch vụ truyền file FTP Dịch vụ truyền File FTP (File Transfer Protocol) là một trong những dịch vụ sớm nhất ứng dụng giao thức TCP/ IP. FTP cho phép người dùng thực hiện các chức năng. + Sao chép. + Đổi tên. + Xóa file. + Tạo thư mục … ở một hệ thống ở xa. Hệ thống FTP ở xa thường yêu cầu người dùng cung cấp định danh ID và mật khẩu trước khi truy nhập hệ thống. Các máy chủ thường cung cấp hai dạng dịch vụ truy nhập. Truy nhập vào các file công cộng dùng chung qua tài khoản ẩn danh (Anonymous). Truy nhập vào các file riêng chỉ dành cho những người sử dụng với quyền truy nhập ở mức hệ thống. FTP sử dụng cổng TCPở lớp Transport để truyền file một cách tin cậy. Tại FTP Server thì sẽ được gán các cổng cố định là 20, 21, còn ở Client thì sẽ được gán giá trị bất kỳ lớn hơn 1023. Để có thể hoạt động FTP thiết lập 2 kết nối. Một cho login và theo đó là giao thức Telnet. Hai là cho quản lý truyền dữ liệu. II.1.3. Trivial File Transfer Protocol (TFTP) Mặc dù FTP là giao thức truyền tập tin tổng quát nhất trong bộ giao thức TCP/IP, nhưng nó rất phức tạp. Nhiều ứng dụng không cần đến tất c các tính năng mà FTP cung cấp. Do đó người ta đưa ra một giao thức thứ hai cung cấp dịch vụ ít tốn kém và không phức tạp. Được biết dưới tên Trivial File Transfer Protocol (TFTP), giao thức này không cần đến những tưng tác phức tạp giữa client và server. TFTP giới hạn thao tác chỉ trong việc truyền tập tin và không cung cấp việc xác minh. Không giống như FTP, TFTP không cần dịch vụ chuyển tin đáng tin cậy. Mà nó sử dụng giao thức UDP của tầng Transport, có sử dụng timeout và việc truyền lại để đảm bảo dữ liệu được truyền đến nơi. Bên gửi truyền một tập tin theo những khối có kích thước cố định (512 byte) và đợi lời đã nhận của mỗi trước khi gửi tiếp. Bên phía nhận gửi tr lời đã nhận sau khi nhận được mỗi khối. II.1.4 Network File System (NFS) Được phát triển đầu tiên bởi công ty Sun Microsoft, Hệ tập tin mạng (Network File System-NFS) cung cấp việc truy xuất trực tuyến các tập tin dùng chung. Người sử dụng có thể thực hiện một chưng trình ứng dụng bất kỳ và sử dụng bất kỳ một tập tin nào trong việc xuất nhập. Bản thân tên các tập tin không cho biết chúng cục bộ hay ở xa. NFS là một RPC (Remote Procedure Call ). II.1.5. Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Giao thức SMTP là giao thức tiêu chuẩn trên Internet cho việc chuyển thư điện tử giữa các máy tính. SMTP được thiết kế để chuyển giao những thông điệp text và cũng hỗ trợ những ứng dụng multimedia. SMTP thực hiện bên trên một phiên kết nối Telnet NVT. . chuỗi bit qua đường vật lý. Lớp vật lý là dưới cùng trong mô hình OSI giao diện với đường truyền không có PDU (Protocol Data Unit), không có phần header chứa thông tin điều khiển (PCI Protocol. lý giữa các hệ thống. Thuộc tính điện liên quan đến sự biểu diễn các bit (mức tín hiệu điện thế) và tốc độ truyền bit. Thuộc tính c liên quan đến các chuẩn về giao diện vật lý kích thước,. dụng này đến một chưng trình ứng dụng khác. Việc thông tin liên lạc đó thường được gọi là end-to-end. Mức chuyên trở có thể điều khiển luông thông tin. Nó cũng có thể cung cấp sự giao vận có