Mô hình kết nối các hệ thống mở - OSI

Mô hình liên kết hệ thống mở hay còn gọi là mô hình tham chiếu OSI (Open system interconnection) là một cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông

Học viên thực hiện:

Thầy giáo hướng dẫn: TS Bùi Trung Hiếu

Các nội dung trình bày

I. Giới thiệu chung về mô hình OSI

1. Sự ra đời, cách thức truyền dữ liệu

II. Mô hình OSI

2. Các giao thức trong mô hình OSI

3. Phương thức truyền thông qua việc gọi

các hàm nguyên thuỷ

4. Các chức năng chủ yếu của các lớp

trong mô hình OSI

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

1. Sự ra đời, cách thức truyền dữ liệu

 Mô hình liên kết hệ thống mở hay còn gọi là

mô hình tham chiếu OSI (Open system interconnection) là một cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông

tổ chức chuẩn hoá quốc tế - ISO (International Standard Organization)

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

1. Sự ra đời, cách thức truyền dữ liệu

tại ISO vào năm 1971 với mục tiêu hướng tới việc nối kết các sản phẩm của các hãng sản xuất khác nhau và phối hợp các hoạt động chuẩn hoá trong các lĩnh vực viễn thông và Công nghệ thông tin

mạng máy tính thành bảy lớp theo mô hình phân lớp Vì vậy mô hình OSI cũng thường được gọi là mô hình 7 lớp.

1. Sự ra đời, cách thức truyền dữ liệu

 Mỗi hệ thống thành phần trong mạng được

xây dựng như một cấu trúc nhiều lớp và đều

có cấu trúc giống nhau như: số lượng lớp và chức năng của mỗi lớp

 Các lớp nằm chồng lên nhau, dữ liệu chỉ được

trao đổi trực tiếp giữa hai lớp kề nhau từ lớp trên xuống lớp dưới và ngược lại

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

1. Sự ra đời, cách thức truyền dữ liệu

 Chỉ có hai lớp thấp nhất có liên kết vật lý với

nhau còn với các lớp trên có cùng thứ tự chỉ

có các liên kết logic (liên kết ảo) với nhau.

 Dữ liệu không được truyền trực tiếp từ lớp

thứ i của hệ thống này sang lớp thứ i của hệ thống khác (trừ lớp thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các bit (0,1) từ hệ thống này sang hệ thống khác)

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

 Với mô hình truyền thông đơn giản

người ta chia chương trình truyền thông thành ba lớp không phụ thuộc vào nhau là:

 lớp tiếp cận mạng

 lớp truyền dữ liệu

 lớp ứng dụng.

2 Mô hình truyền thông

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

 lớp tiếp cận mạng liên quan tới việc trao

đổi dữ liệu giữa máy tính và mạng mà nó được nối vào

 Để dữ liệu đến được đích máy tính gởi cần

phải chuyển địa chỉ của máy tính nhận cho mạng và qua đó mạng sẽ chuyển các thông tin tới đích

 Trong lớp này có thể sử dụng các phần

mềm khác nhau phụ thuộc vào từng loại mạng ví dụ như mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng cục bộ.

2 Mô hình truyền thông

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

 lớp truyền dữ liệu thực hiện quá trình

truyền thông không liên quan tới mạng và nằm ở trên lớp tiếp cận mạng

 lớp truyền dữ liệu không quan tâm tới bản

chất các ứng dụng đang trao đổi dữ liệu mà quan tâm tới việc đảm bảo an toàn cho các

dữ liệu được trao đổi

 lớp truyền dữ liệu đảm bảo các dữ liệu đến

được đích và đến theo đúng thứ tự mà chúng được xử lý

2 Mô hình truyền thông

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

 lớp ứng dụng chứa các module phục vụ

cho tất cả ứng dụng của người sử dụng Với các loại ứng dụng khác nhau (như là truyền file, truyền thư mục) cần các module khác nhau

2 Mô hình truyền thông

I Giới thiệu chung về mô hình OSI

II.1 Mô hình tham chiếu OSI 7 lớp

Giao thức lớp 4 Giao thức lớp 5

Giao thức lớp 3 Giao thức lớp 2 Giao thức lớp 1

lớp trình diễn lớp phiên lớp vận chuyển lớp mạng lớp ứng dụng

lớp liên kết dữ

liệu lớp vật lý lớp trình diễn

 Dựa trên nguyên tắc phân lớp, mô hình OSI được

chia thành 7 lớp như hình 1 với những chức năng phân biệt cho từng lớp

 Mỗi lớp chịu trách nhiệm thực thi một tập các chức

năng cụ thể và cung cấp một tập các dịch vụ cụ thể

 Đặc tính của giao thức: chi tiết các qui luật chi phối,

quản lý việc thực thi một dịch vụ cụ thể.

 Lớp thấp hơn cung cấp dịch vụ cho lớp cao hơn

II.1 Các nguyên tắc của Mô hình OSI

 Các đơn vị dữ liệu sử dụng trong mô hình

OSI.

 Thông tin điều khiển giao thức - PCI

(Protocol Control Information): có chức năng

đưa các dữ liệu vào trong quá trình truyền thông.

 Đơn vị dữ liệu dịch vụ - SDU (Service Data

Unit): có chức năng chuyển thông tin giữa

các lớp kề nhau (lớp N+1 xuống lớp N).

 Đơn vị dữ liệu giao thức - PDU (Protocol

Data Unit): có chức năng chuyển thông tin

từ lớp N bên gởi sang lớp N bên nhận.

 PDU = PCI + SDU

II.1 Các nguyên tắc của Mô hình OSI

II.2 Phương thức xử lý gói tin trong MH OSI

Data Data

Hdr

Data

Hdr Hdr

Data

Hdr Hdr Hdr

Data

Hdr Hdr Hdr Hdr

Data

Hdr Hdr Hdr Hdr

Data Data

Hdr

Data

Hdr Hdr

Data

Hdr Hdr Hdr

Data

Hdr Hdr Hdr Hdr

Data

Hdr Hdr Hdr Hdr

Hdr : Phần đầu gói tin

Data : Phần dữ liệu của gói tin

Ctr : Phần kiểm tra lỗi (lớp Data link)

Hình 2: Phương thức xử lý gói tin

II.2 Phương thức xử lý gói tin trong MH OSI

 Trên quan điểm mô hình mạng phân lớp, mỗi

lớp nhận dữ liệu từ lớp trên để chuyển giao xuống cho lớp dưới và ngược lại

 Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ

phần mào đầu đối với các gói tin trước khi chuyển nó đi

 Khi đi đến một lớp mới gói tin sẽ được đóng

thêm một phần mào đầu khác và được xem như

là gói tin của lớp mới, công việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường vật lý

để đến bên nhận.

 Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần mào

đầu trên từng lớp tướng ứng và đây cũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân lớp nào.

II.3 Phương thức truyền thông qua việc gọi

các hàm nguyên thuỷ (giữa các lớp)

II.3 Phương thức truyền thông qua việc gọi

các hàm nguyên thuỷ (giữa các lớp)

Trình tương tác giữa hai hệ thống A và B được thực hiện như sau (hình 3):

 lớp (N+1) của A gởi xuống lớp (N) kề dưới nó một

hàm Request

 lớp (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu (PDU) để

gởi yêu cầu dữ liệu đó sang lớp (N) của B theo giao thức lớp (N) đã xác định

 Nhận được yêu cầu, lớp (N) của B chỉ báo lên lớp

(N+1) kề trên nó bằng hàm Indication

(N) kề dưới nó

lời đó về lớp (N) của A theo giao thức lớp (N) đã xác định

II.3 Phương thức truyền thông qua việc gọi

các hàm nguyên thuỷ (giữa các lớp)

 Request (yêu cầu): là hàm nguyên thuỷ mà người sử

dụng dịch vụ dùng để gọi một chức năng Hay là khởi đầu yêu cầu các phương tiện cung cấp dịch vụ

 Indication (chỉ thị): là hàm nguyên thuỷ mà nhà

cung cấp dịch vụ dùng để gọi một chức năng đã được gọi ở một điểm truy nhập dịch vụ (SAP).

 Response (phúc đáp): là hàm nguyên thuỷ mà người

sử dụng dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm nguyên thuỷ Indication ở SAP đó.

 Confirm (xác nhận): là hàm nguyên thuỷ mà nhà

cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm nguyên thuỷ Request tại SAP đó.

II.4 Các giao thức trong mô hình OSI

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng:

 Giao thức có liên kết: trước khi truyền dữ liệu

hai lớp đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này , có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu.

 Giao thức không liên kết: trước khi truyền dữ

liệu không thiết lập liên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó.

II.4 Các giao thức trong mô hình OSI

Với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn :

 Thiết lập liên kết (logic): hai thực thể đồng

mức ở hai hệ thống “thương lượng” với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau

 Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ

chế kiểm soát và quản lý kèm theo (như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu ) để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu.

 Hủy bỏ liên kết (logic): giải phóng tài

nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kết

để dùng cho liên kết khác.

II.5 CHỨC NĂNG CỦA CÁC LỚP TRONG MH OSI

Hình 4: Chức năng của cac lớp trong MH OSI

CN: truyền dòng bit (1,0) qua cấu trúc vật lý của đường truyền

CN: cung cấp p.tiện truyền T.tin qua đường vật lý với các cơ chế truyền đồng bộ/dị bộ,

CN: thực hiện việc chọn đường, chuyển tiếp T.tin với công nghệ chuyển mạch phù hợp

CN: thực hiện việc truyền T.tin;K.soát luồng /KS lỗi, có thể ghép kênh,cắt/hợp dữ liệu,

CN: cung cấp P.tiện quản lý truyền thông, thiết lập, duy trì, đồng bộ hóa/hủy phiên

CN: Chuyển đổi dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền thông qua môi trường OSI

CN: cung cấp p.tiện để NSD truy nhập vào mạng qua môi trường OSI.

II.5 1 CHỨC NĂNG CỦA lớp VẬT LÝ

 Lớp vật lý (Physical layer) là lớp dưới cùng của mô

hình OSI Nó mô tả các đặc trưng vật lý của mạng

 Lớp vật lý không qui định ý nghĩa nào cho các tín

hiệu đó ngoài các giá trị nhị phân 0 và 1

 Khác với các lớp khác, lớp vật lý không có gói tin

riêng và do vậy không có phần mào đầu chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit

 Giao thức ứng dụng cho lớp vật lý có 2 phương

thức truyền:

 Phương thức truyền đồng bộ

 Phương thức truyền dị bộ

II.5.1 CHỨC NĂNG CỦA lớp VẬT LÝ

 Phương thức truyền đồng bộ:

 Cần có sự đồng bộ giữa máy phát và máy thu

 Chèn các ký tự đặc biệt như SYN (Synchronization),

EOT (End Of Transmission) hay "cờ" (flag) giữa các

dữ liệu của máy phát để báo hiệu cho máy thu biết được dữ liệu đang đến hoặc đã đến.

 Phương thức truyền dị bộ:

 Không có tín hiệu quy định cho sự đồng bộ giữa các

bit giữa máy phát và máy thu.

 Tín hiệu máy phát sử dụng các bit đặc biệt START và

STOP để tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi

 Cho phép một ký tự được truyền đi bất kỳ lúc nào mà

không quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó.

II.5.2 Lớp liên kết dữ liệu

 Lớp liên kết dữ liệu (Data link layer) cung cấp các

phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý

đảm bảo tin cậy thông qua cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu

 Quy định được các dạng thức, kích thước, địa chỉ

máy phát và nhận của mỗi gói tin được gởi đi

 Xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng và

phương tiện gởi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định

 Lớp liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa

trên cách kết nối các máy tính:

 "điểm - điểm“: các đường truyền riêng biệt được

thiết lập để nối các cặp máy tính lại với nhau

 "điểm - đa điểm“: tất cả các máy dùng chung

một đường truyền vật lý

II.5.2 Lớp liên kết dữ liệu

 Lớp liên kết dữ liệu cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi

cơ bản để đảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gởi đi

 Các giao thức lớp liên kết dữ liệu:

 Giao thức hướng ký tự: ký tự được xây dựng dựa trên

các ký tự đặc biệt của một bộ mã chuẩn nào đó (như ASCII hay EBCDIC)

 Giao thức hướng bit: dùng các cấu trúc nhị phân (xâu

bit) để xây dựng các phần tử của giao thức và khi nhận,

dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một.

Hình 4: Các đường truyền kết nối kiểu "điểm - điểm” và "điểm - đa điểm”

II.5 3 Lớp mạng - Network Layer

 Lớp mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối các

mạng với nhau bằng cách tìm đường cho các gói tin từ mạng này đến mạng khác

 Xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin

trong mạng, các gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng.

 Tìm các tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các

gói tin đến đích

 Lớp mạng cung cấp các phương tiện để truyền các gói

tin qua mạng, thậm chí qua mạng của mạng

 Hai chức năng chủ yếu của lớp mạng là:

 Chọn đường

 Chuyển tiếp

II.5 3 Lớp mạng - Network Layer

 Mạng chuyển mạch gói gồm tập hợp các nút chuyển mạch gói nối

với nhau bởi các liên kết dữ liệu

 Các gói dữ liệu được truyền từ hệ thống này tới hệ thống khác trên

mạng phải được chuyển qua một chuỗi các nút

 Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ đường vào rồi chuyển tiếp nó tới đường

ra hướng đến đích của dữ liệu

 Ở mỗi nút trung gian thực hiện các chức năng chọn đường và

chuyển tiếp

 Phương thức chọn đường xử lý tập trung

 Phương thức chọn đường xử lý phân tán

Hình 5: Mô hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyển mạch gói

Máy thu Máy phát

Ví dụ:

II.5 4.Lớp vận chuyển - Transport Layer

 Lớp vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa

 Là lớp cơ sở mà máy tính của mạng chia sẻ thông tin với

máy tính khác Lớp vận chuyển đồng nhất mỗi trạm bằng một địa chỉ duy nhất và quản lý sự kết nối giữa các trạm

 Lớp vận chuyển chia các gói tin lớn thành các gói tin nhỏ

hơn trước khi gởi đi Lớp vận chuyển đánh số các gói tin

và đảm bảo chúng chuyển theo đúng thứ tự

 N ó là lớp cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn

trong truyền dữ liệu nên giao thức lớp vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của lớp mạng

II.5 4.Lớp vận chuyển - Transport Layer

Người ta chia giao thức lớp mạng tương ứng với các mạng như sau:

 Mạng loại A: Có tỷ suất lỗi và sự cố có báo hiệu chấp

nhận được tức là chất lượng chấp nhận được Các gói tin được giả thiết là không bị mất Lớp vận chuyển không cần cung cấp các dịch vụ phục hồi hoặc sắp xếp thứ tự lại

 Mạng loại B: Có tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ

suất sự cố có báo hiệu lại không chấp nhận được Lớp vận chuyển phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra

sự cố

 Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi không chấp nhận được hay

là giao thức không liên kết Lớp vận chuyển phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra lỗi và sắp xếp lại thứ

tự các gói tin

II.5 4.Lớp vận chuyển - Transport Layer

Có 5 lớp giao thức ở lớp vận chuyển đó là:

 Giao thức lớp 0 (Simple Class - lớp đơn giản): cung cấp các khả năng

rất đơn giản để thiết lập liên kết, truyền dữ liệu và hủy bỏ liên kết trên mạng "có liên kết" loại A

 Giao thức lớp 1 (Basic Error Recovery Class - Lớp phục hồi lỗi cơ bản)

dùng với các loại mạng B, ở đây các gói tin (TPDU) được đánh số Giao thức lớp 1 có thêm khả năng phục hồi lỗi.

 Giao thức lớp 2 (Multiplexing Class - lớp dồn kênh) là một cải tiến của

lớp 0 cho phép dồn một số liên kết chuyển vận vào một liên kết mạng duy nhất, đồng thời có thể kiểm soát luồng dữ liệu để tránh tắc nghẽn Giao thức lớp 2 không có khả năng phát hiện và phục hồi lỗi

Do vậy nó cần đặt trên một lớp mạng loại A.

 Giao thức lớp 3 (Error Recovery and Multiplexing Class - lớp phục hồi

lỗi cơ bản và dồn kênh) là sự mở rộng giao thức lớp 2 với khả năng

phát hiện và phục hồi lỗi, nó cần đặt trên một lớp mạng loại B

 Giao thức lớp 4 (Error Detection and Recovery Class - Lớp phát hiện

và phục hồi lỗi) là lớp có hầu hết các chức năng của các lớp trước và còn bổ sung thêm một số khả năng khác để kiểm soát việc truyền dữ liệu.