Nguyên cứu về kiến trúc phân tầng và mô hình OSI của mạng máy tính

Sự xuất hiện của mạng máy tính vào những năm đầu của thập kỉ 60 đánh dấu một bước phát triển vượt bậc về Công Nghệ Thông Tin (CNTT) trong xã hội loài người. Cùng với thời gian sự kết hợp giữa máy tính và các hệ thống truyền thông,mà cụ thể là viễn thông, một cách ngày càng hoàn hảo hơn đã đem lại một chuyển biến có tính chất cách mạng trong vấn đề khai thác và sử dụng hệ thống máy tính. Chính vì thế mà giờ đây chúng ta có thể : - Chia sẽ tài nguyên mạng - Dùng chung các thiết bị mạng như: các ổ đĩa, máy in, modem… - Sử dụng các dịch vụ mạng như: các trình duyệt web, mail, chat… - Tham gia hội thảo trực tuyến - Phát triển hệ thống thương mại điện tử…

CHƯƠNG I : MỞ BÀI Sự xuất mạng máy tính vào năm đầu thập kỉ 60 đánh dấu bước phát triển vượt bậc Công Nghệ Thơng Tin (CNTT) xã hội lồi người Cùng với thời gian kết hợp máy tính hệ thống truyền thông,mà cụ thể viễn thông, cách ngày hoàn hảo đem lại chuyển biến có tính chất cách mạng vấn đề khai thác sử dụng hệ thống máy tính Chính mà : - Chia tài nguyên mạng - Dùng chung thiết bị mạng như: ổ đĩa, máy in, modem… - Sử dụng dịch vụ mạng như: trình duyệt web, mail, chat… - Tham gia hội thảo trực tuyến - Phát triển hệ thống thương mại điện tử… Tuy nhiên thiết kế, nhà thiết kế tự lựa chọn kiến trúc mạng riêng Từ dẫn đến tình trạng khơng tương thích mạng: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác không tương thích làm trở ngại cho tương tác người sử dụng mạng khác Nhu cầu trao đổi thơng tin lớn trở ngại chấp nhận dược người sử dụng Sự thúc bách khách hàng dã khiến cho nhà sản xuất nhà nghiên cứu, thông qua tổ chức chuẩn hoá quốc gia quốc tế tích cực tìm kiếm hội tụ cho sản phẩm mạng thị trường Để có điều đó, trước hết cần xây dựng khung chuẩn kiến trúc mạng để làm cho nhà thiết kế chế tạo sản phẩm mạng Vì lý đó, tổ chức tiêu chuẩn hố quốc tế (International organization for standardization – viết tắt ISO ) lập (1997) tiểu ban nhằm phát triển khung chuẩn Kết năm 1984, ISO xây dựng xong mơ hình tham chiếu cho việc nối kết hệ thống mở (Reference model for open systems interconnection hay gọn OSI reference model) Mơ hình dùng làm sở để nối kết hệ thống mở phục vụ cho ứng dụng phân tán Từ “mở” nói lên khả hai hệ thống nối kết để trao đổi thông tin với chúng tuân thủ mơ hình tham chiếu chuẩn liên quan Chính nhận đề tài “Nguyên cứu kiến trúc phân tầng mơ hình OSI mạng máy tính” điều kiện tốt để em đI sâu tìm hiểu mạng máy tính Sau thời gian tìm tịi, nghiên cứu tàI liệu em hồn thành công việc nhiên điều quan trọng em có cáI nhìn sâu sắc hơn, đắn mạng máy tính Em xin chân thành cảm ơn giáo Hồ Bích Hà giúp đỡ em tận tình trình làm CHƯƠNG II : THÂN BÀI I : KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG CHO MẠNG MÁY TÍNH Để giảm độ phức tạp việc thiết kế cài đặt mạng,hầu hết mạng máy tính phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Mổi hệ thống thành phần tầng mạng xem cấu trúc đa tầng, mổi tầng xây dựng tầng trước Mổi hệ thống mạng có cấu trúc tầng với số lượng chức mổi tầng nhau.Trước tiên phải xác định số lượng tầng chức mổi tầng Sau định nghĩa mối quan hệ hai tầng kề mối quan hệ hai tầng cấp hai hệ thống kết nối với Mối liên hệ người ta gọi giao diện hai tầng Chỉ có tầng thấp tầng vật lý liệu truyền dạng bit đường truyền vật lý thực tế tầng khác liệu khơng trực tiếp truyền từ tầng i hệ thống sang tầng i hệ thống khác Muốn liệu truyền từ tầng i hệ thống sang tầng i hệ thống khác liệu phải từ tầng xuống tầng thấp nhất, truyền qua đường truyền vật lý sau di chuyển lên tầng cao Liên kết tầng vật lý hai hệ thống liên kết thực liên kết tầng khác liên kết ảo hay liên kết logic Mơ hình kiến trúc sau: Hệ thống A Giao thức tầng N Hệ thốngB Tầng N Tầng N Tầng N-1 Tầng N-1 Tầng i+1 Tầng i Tầng i-1 Tầng i+1 Tầng i Tầng i-1 Tầng Tầng1 Tầng Tầng Giao thức tầng i Giao thức tầng Đường truyền vật lý Hình 1: kiến trúc phân tâng tổng qt II MƠ HÌNH THAM CHIẾU OSI Từ phân tầng nói việc chuẩn hố mạng máy tính từ hãng khác để chúng truyền thơng với điều tất yếu Các tổ chức đI đầu việc chuẩn hoá : • International organization for standization(ISO) tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế hoạt động bảo trợ liên hợp quốc bao gồm thành viên quan tiêu chuẩn hoá nhiều quốc gia.ISO tổ chức thành ban kĩ thuật phụ trách nhiều lĩnh vực khác xử lý thông tin Mổi tổ chức lại chia thành nhiều tiểu ban, mổi tiểu ban gồm nhiều nhóm đảm nhận vấn đề chuyên sâu • Commité consultative international pour télégraphe ét téléphone(CCITT) tổ chức tư vấn quốc tế điện tín điện thoại tổ chức hoạt động bảo trợ liên hợp quốc với thành viên thuộc quan bưu viễn thơng quốc gia hay tư nhân cách hoạt động giống ISO sản phẩm khơng gọi chuẩn mà gọi khuyến nghị Tổ chức ban hành khuyến nghị loại –V liên quan đến mạng truyền liệu, khuyến nghị loại –X liên quan đến mạng truyền liệu công cộng loại –I dành cho mạng CSDN CCITT chuẩn hoá mạng sớm ISO sản phẩm tổ chức ISO thừa nhận ban hành chuẩn quốc tế ngược lại chuẩn ISO CCITT thừa nhận ban hành khuyến nghị Các khuyến nghị chuẩn CCITT X.200,X.211,X.212,X.213,X.214,X.215,X.216,X.217 chuẩn ISO 8649,8822,8326,8072,8886,8802/2,8802/3,8802/4,8802/5,… NgồI hai tổ chức cịn có institute of electrical and electronics engineers(IEEE),european computer manufactures association(ECMA), american national standards institute(ANSI),…là tổ chức tiên phong việc chuẩn hố mạng cục Bằng nổ lực tồn diện nhằm nhận diện chuẩn hóa tất cấp độ truyền thông cần thiết mạng máy tính, tổ chức ISO phát triển mơ hình mạng gọi mơ hình tham chiếu cho việc kết nối hệ thống mở OSI(open systems interconnection) Mô hình chia truyền thơng thành bảy cấp độ Mơ hình dùng làm sở để kết nối hệ thống mở phục vụ cho ứng dụng phân tán Ngun tắc xây dựng mơ hình tham chiếu OSI : •Số lượng tầng tốt, nghĩa tầng khơng thiếu,khơng thừa •Tạo ranh giới tầng cho ranh giới tầng mô tả dịch vụ tối thiểu, đồng thời ta chuẩn hố giao diện tương ứng •Q trình phân tầng phảI cho tầng có chức cơng nghệ khác tách biệt •Các tầng có chức giống đặt vào tầng •Định vị chức tầng để ta thiết kế lại tầng khơng ảnh hưởng đến tầng khác kế •Tạo tầng liệu xử lý cách khác biệt •Khi ta thay đổi chức giao thức tầng khơng ảnh hưởng đến tầng khác •Mổi tầng có giao diện với tầng Khi cần thiết ta chia tầng thành tầng •Có thể huỷ bỏ tầng cần thiết •Tạo tầng cho phép giao diện với tầng kề cận Trong thực tế nghiên cứu mơ hình OSI khơng phảI tất mạng phân tầng tương ứng với mổi tầng số bảy tầng mơ hình OSI Mơ hình phục vụ cho cơng nghiệp máy tính điểm tham chiếu đề cập tới cấp độ hay tầng mạng Điều thú vị mơ hình OSI hứa hẹn giảI pháp cho vấn đề truyền thông máy tính khơng giống Hai hệ thống dù khác truyền thơng cách hiệu chúng thực số điều kiện chung nhất: •Chúng càI đặt tầng chức trung thơng •Các chức tổ chức thành cùngmột tập tầng Các tầng đồng mức phảI cung cấp chức phương thức cung cấp không thiết phảI •Những tầng đồng mức phảI sử dụng giao thức chung Sau kiến trúc phân tầng theo mơ hình OSI: Hệ thống A application presentation session transport networks datalink phisical Hệ thốngB Giao thức tâng Giao thức tâng Giao thức tâng5 Giao thức tầng4 Tầng ứng dụng Tầng trình diễn Tầng phiên(Hội) Tầng giao vận Tầng liên kết Tầng mạng Tầng vật lý Giao thức tâng Giao thức tâng Giao thức tâng Đường truyền vật lý Hình 2: Mơ hình OSI Tuy nhiên để điều kiện đảm bảo cần phảI có chuẩn Các chuẩn phảI xác định chức dịch vụ cung cấp tầng giao thức tầng đồng mức Để hiểu cề tầng giao thức tầng trước hết ta tìm hiểu kháI niệm thực thể(entity) Thực thể tiến trình hệ đa xử lý chương trình con.Ta quy ước: (N)entity thực thể tầng n Như vậy, mổi tầng hệ thống có nhiều thực thể, thực thể tầng N (N) entity càI đặt chức tầng N giao thức truyền thông với (N) entity hệ thống khác mổi thực thể truyền thông với thực thể tầng kề cận thơng qua giao diện Giao diện bao gồm nhiều điểm truy cập dịch vụ (server access point-SAP) (N-1)entity cung cấp dịch vụ cho (N)entity thông qua việc gọi hàm nguyên thuỷ Hàm nguyên thuỷ rỏ chức cần thực dùng để chuyển liệu thông tin điều khiển Tầng N+1 Tầng N Interface (N) entity Interface Tầng N-1 Prơtcol (N) entity SAP Hình : Quan niệm tầng theo mơ hình OSI Tương tác tầng kề bốn kiểu hàm nguyên thuỷ sau: •Request (yêu cầu): hàm nguyên thuỷ người sử dụng dịch vụ dùng để gọi chức •Indication (chỉ báo): hàm nguyên thuỷ mà nhà cung cấp dịch vụ dùng để gọi chức hay báo chức gọi điểm truy cập dịch vụ SAP •Response (trả lời): hàm nguyên thuỷ mà người sử dụng dịch vụ dùng để hoàn tất chức gọi từ trước hàm nguyên thuỷ indication •Confirm (Xác nhận): hàm nguyên thuỷ mà người cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất chức gọi từ trước hàm Request điểm truy cập dịch vụ Nguyên lý hoạt động hàm nguyên thuỷ: Hệ thống A hệ thống B người sử dụng dịch vụ Tầng N request Tầng N confirm response SAP Tầng N-1 indication interface SAP Tầng N-1 Người cung cấp dịch vụ Hinh : Nguyên lý hoạt động hàm nguyên thuỷ Nhìn vào sơ đồ ta thấy quy trình thực giao thức tương tác theo trình tự thời gian hai hệ thống sau: • Tầng N hệ thống A gửi xuống tầng N-1 hàm Request • Tầng N-1 hệ thống A cấu tạo đơn vị liệu để gửi yêu cầu sang tầng N-1 hệ thống B theo giao thức mà tầng N xác định • Khi nhận yêu cầu, tầng N-1 hệ thống B báo lên tầng N hàm Indication • Tầng N hệ thống B trả lời hàm response gửi trở lại tầng N-1 kề • Tầng N-1 hệ thống B cấu tạo liệu để gửi trả lời tầng N-1 hệ thống A theo giao thức tầng N-1 xác định • Nhận trả lời tầng N-1 hệ thống A xác nhận với tầng N kề hàm Confirm, kêt thúc q trình hai hệ thống Các hàm nguyên thuỷ gọi đến hay gửi đI từ điểm truy cập dịch vụ Nguyên lý hoạt động hàm nguyên thuỷ kiểu hội thoại có xác nhận người sử dụng dịch vụ xác nhận người sử dụng dịch vụ xác nhận từ người cung cấp dịch vụ yêu cầu chấp nhận Đơn vị liệu giao thức tâng N ký hiệu (N)PDU (protocol data unit) Một thực thể tầng N hệ thống truyền trực tiếo tới thực thể tầng N hệ thống khác mà phảI chuyển xuống tầng thấp chẳng hạn tầng vật lý mà liệu truyền qua đường truyền vật lý Đơn vị liệu tầng N gọi tắt (N)PDU chuyển xuống tầng N-1 trở thành đơn vị liệu cho dịch vụ tầng N gọi tắt (N-1)SDU Phần thông tin điều khiển tầng N-1 (N-1)PCI bổ sung vào đầu (N-1)SDU trở thành (N-1)PDU (N-1)PDU chuyển xuống N-2 trở thành (N-2)SDU ta lại thêm (N-2)PCI trở thành (N-2)PDU Mối quan hệ đơn vị liệu tầng hệ thống phát liệu sau: Tầng N+1 (N)PDU Tầng N (N)PCI (N)SDU (N)PDU Tầng N-1 (N-1)PCI (N-1)SDU (N-1)PDU Hình : Quan hệ hiữa đơn vị liệu Bên hệ thống nhận trình diễn trình tự ngược lại qua mổi tầng PCI tương ứng mổi tầng tách khỏi PDU trước liệu đI lên tầng Mối quan hệ đơn vị liệu tầng hệ thống nhận liệu sau: Tầng N+1 (N)PDU Tầng N (N)SDU (N)PCI (N)PDU Tầng N-1 (N-1)SDU (N-1)PCI (N-1)PDU Hình : Quan hệ đơn vị liệu tầng kề hệ thống nhận liệu Phương thức hoạt động tầng mơ hình OSI : Có hai phương thức hoạt động chính: phương thức có liên kết phương thức không liên kết + Phương thức hoạt động có liên kết phương thức hoạt động mà thực thể địng mức thiết lập liên kết logic trước truyền liệu Đối với phương thức hoạt động có liên kết q trình truyền thơng phảI thơng qua ba giai đoạn, mổi giai đoạn thường thể hàm tương ứng •Thiết lập liên kết logic: thực thể đồng mức hai hệ thống thoả hiệp với tham số dùng giai đoạn truyền liệu Giai doạn thể hàm CONNECT •Truyền liệu: liệu truyền kèm theo q trình kiểm sốt lổi, kiển sốt luồng liệu nhằm tăng cường hiệu suất chất lượng truyền tin Giai đoạn thể hàm DATA •Huỷ bỏ liên kết: giảI phóng tàI nguyên hệ thống cấp phát liên kết liên kêt khác giai đoạn thể hàm DISCONNECT Phương thức cho phép ta truyền liệu có độ tin cậy cao q trình kiểm sốt quản lý chặt chẽ theo liên kết logic Tuy nhiên việc càI đặt phức tạp Bằng cách sử dụng hàm nguyên thuỷ có Request, Confirm, Indication,Response) kết hợp với hàm ta có 12 thủ tục để xây dựng dịch vụ giao thức chuẩn theo mơ hình OSI + Phương thức hoạt động khơng liên kết phương thức có giai đoạn truyền liệu Phương thức cho phép PDU truyền đI đến đích nhiều đường khác thích nghi với thay đổi trạng tháI mạng khó khăn vấn đề tập hợp lại PDU lưu chuyển tới người sử dụng Hai phương thức hoạt động có ưu nhược điểm Tuỳ vào yêu cầu chất lượng, hiêu quả, độ tin cậy việc truyền tin mà lựa chọn phương thức truyền tin thích hợp Hai tầng kề sử dụng hai phương thức khác nhau TẦNG VẬT LÝ 1.Vai trò chức tầng vật lý Như trình bày trên, tầng vật lý cung cấp phương tiện điện, ,chức năng, thủ tục để thiết lập,duy trì giải phóng liên kết vật lý hệ thống -Thuộc tính điện liên quan đến biểu diển bít tức mức điện tốc độ truyền bít -Thuộc tính liên quan đến tính chất vật lý giao diện với đương truyền -Thuộc tính chức cung cấp chức thực cácphần tứ giao diện vật lý, giửa hệ thống đường truyền -Thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức điều khiểnviệc truyền xâu bit qua đường truyền vật lý Tầng vật lý tâng thấp giao diện với đường truyền vật lý, liệu từ tầng liên kết liệu truyền trực tiếp tới tầng vật lý khơng có PDU cho tầng vật lý, nghĩa khơng có PCI cho tầng vật lý mà liệu truyền theo dòng bit Đây điển khác biệt tầng vật lý với tầng khác Môi trường thực môi trường logic tầng vật lý Cáp đồng trục Cáp quang A B Modem Transducer Hình : Môi trường thực Giả sử hai hệ thống A B hai hệ thống mở nối với thơng qua đoạn cáp địng trục đoạn cáp quang Modem có nhiện vụ chuyển tính hiệu số từ hệ thống A thành tính hiệu tương tự dể truyền cáp đồng trục lại chuyển đổi trở lại thành tính hiệu số.TRANDUCER chuyển đổi tính hiệu điện thành ánh sáng để truyền cáp quang biến đổi ngược lại thành xung điện để vào hệ thống B Thực thể tầng vật lý Thực thể tầng vật lý SAP Thực thể tầng vật lý Liên kết đường truyền vật lý Hinh 8:Môi trường logic Một thực thể vật lý mội cấu trúc logic giao diện với mội đường truyền vật lý Các thực thể có hệ thống A B có mội thực thể vật lý giao diện Modem vaTRANDUCER Thực thể gọi chuyển tiếp hoạt động tầng vật lý giao diện hai đương truyền vât lý khác Sẽ có giao thức tồn tai thực thể để quy định phương thức hoạt động tốc độ truyền Giao thức độc lập tối đa với đường truyền vật lý để hệ thống giao diện với nhiều đường truyền vật lý 10 Kỹ thuật Frame Relay (chuyển tiếp khung) Chuyển tiếp khung công nghệ chuyển gói cấp cao, nhanh, dạng số với chiều dài gói thay đổi Trong X25 dồn kênh liên kết logic đảm nhiệm việc kiểm soát lỗi cho Frame liệu gửi qua giao diện DTE/DCE cục Chính mà việc phối hợp thủ tục hai tầng kề nahu trở nên phức tạp hơn, làm cho thông lượng bị hạn chế q trình xử lý gói tin tăng lên Cịn kỹ thuật chức dồn kênh chọn đường thực tầng Việc chọn đường cho khung lại đơn giản nên thông lượng cao nhiều so với kỹ thuật chuyển mạch gói Khn dạng tổng qt Frame kỹ thuật sau: Flag Header Information FCS Flag Vùng Header chứa tham số DLCI (Data Link Connection Idetifier) để định danh liệu thiết lập Khi liên kết liệu thiết lập gán DLCI giá trị ln khai báo tất khun liệu Frame điều khiển liên quan tới liên kết DLCI có ý nghĩa cục dùng để chọn đường Ở nút, nhận khugn liệu chương trình điều khiển cài đọc giá trị DLCI vùng header kết hợp với số liệu đường truyền vào để xác định giá trị DLCI tương ứng đường truyền Giá trị DLCI đưa vào hàng đợi để gửi tiếp đường chọn Các Frame liên quan đến liên kết liệu tạo thời điểm ngẫu nhiên mà nhiều liên kết liệu đồng thời phân chia cho đường truyền vật lý nên tượng nghẽn mạch xảy với đường truyền lưu thơng mạch q lớn Bit CF ( Congestion Forward), CB (Bongestion Bacdward) DE (Descard Eligibility) vùng Header dùng để kiểm soát tượng tắt nghẽn Khi chương trình điều khiển chuyển tiếp khung vào hàng đợi kiểm tra kích thứơc hàng đợi, vượt q nột giới hạn cho trước thơng báo tình trạng cho người sử dụng hai đầu liên kết cách đặt giá trị cho bit CF CB tuỳ theo chiều hay khung Nếu chương trình điều khiển nhận thơng báo tình trạng nghẽn mạch giảm tốc độ gửi Frame hay loại bỏ bớt khung khơng cịn tín hiệu tắt nghẽn Kỹ thuật ATM Kỹ thuật truyền bất đồng ứng dụng cấp cao mạng chuyển mạch gói, cung cấp mạng dồn kênh chuyển mạch tốc độ cao để truyền gói liệu có kích thước cố định qua mạng 31 Trong mạng sử dụng kỹ thuật ATM có Public NNI (Public network interface) xác định giao diện mạng ATM công cộng với ATM Switch Private UNI ( Private User Network Interface) giao diện người sử dụng cuối với ATM Switch dùng riêng Trong mạng ATM phân tầng khơng tương ứng hồn tồn với mơ hình OSI Cụ thể sau: User ULP AAL ATM Physical ATM network UNI NNI ATM ATM Physical Physical User ULP UNI ALL ATM Physical Tầng ATM thực chức thường gặp tầng mơ hình OSI Tầng AAL ( ATM Adaptation Layer) có chức tương tự tầng 4,5 tầng mơ hình OSI Tầng đặt tầng ATM nhằm mục đích cung cấp phương tiện hội tụ cho phép phương tiện truyền thơng khác tương thích với dịch vụ ATM Tầng ALL đựơc tách thành hai tầng là: CS(Convergence Sublayer) SAR(Sêgmntation and Reassembly) Tầng SAR có nhiệm vụ cắt đơn vị liệu người sử dụng thành tế bào ATM để gửi hộ tế bào lại thành đơn vị liệu người sử dụng nhận chúng Tầng vật lý mạng dụng cơng nghệ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) công nghệ SONET (Synchronous optical network), FDDI, SD1, SD3, STP, UTP, Wireless; Công nghệ ATM phương pháp chuyển ô dải rộng, truyền liệu theo 53 byte thay truyền theo khung có chiều dài thay đổi Các có chứa 48 byte thơng tin ứng dụng byte chứa liệu điều khiển đoạn đầu ATM Trong kỹ thuật tế bào chứa kiểu liệu khác đổ vào mộtđường dãn chung gọi đường dẫn ảo Trong đường dẫn ảo cso thể có nhiều kênh ảo, kênh sử dụng ứng dụng cụ thể thời điểm Tế bào ATM có khuôn dạng sau: 32 GFC (Generic Flow Control) VPI (Virtual Path Identifier) VCI VCI VPI (Virtual Path Identifier) VCI (Virtual Channel Identifier) PT (payload Type) C(Cell Priority) loss HEC (Header Error Control) Khuôn dạng với trường hợp UNI, cịn trường hợp NNI bit GFC dùng cho tham số VPI Tham số GFC dùng để kiểm soát luồng liệu Tham số VPI dùng để định danh đường dẫn ảo Tham số VCI dùng để xác định xác kênh ảo cần chuyển tế bào ATM Trong trường hợp UNI, cặp tham số VPI/VCI có 24 bits cho phép địa hoá 16 triệu kênh ảo Tham số PT dùng để rõ kiểu liệu chứa tế bào ATM Tham số C dùng để độ ưu tiên sử dụng loại bỏ tế bào ATM, C=1 đối tượng bị loại bỏ theo tình trạng mạng người quản trị mạng Tham số HEC dùng để kiểm soát lỗi theo phương pháp CRC cho bytes vùng header Kỹ thuật sử dụng tế bào có kích thước cố định cho phép chế tạo chuyển mạch toàn vi mạch, chuyển mạch thiết bị bao gồm nhiều cổng đóng vai trị Hub chuyển tiếp liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng thiết bị tương tự định tuyến chuyển liệu tốc độ cao Đây ưu điểm bật kỹ thuật ATM Bản thân ATM không giới hạn loại phương tiện truyền cụ thể Nó sử dụng phương tiện truyền thông tồn cáp đồng trục, cáp xoắn đôi Nhưng phương tiện không hỗ trợ tất khả ATM nên có số giao diện đượckhuyến cáo sử dụng cho ATM sau: FDDI, Fiber Channel, OC3 SONET, T3 Ta nhận thấy ATM kỹ thuật truyền khơng động bộ, cịn tầng vật lý sử dụng phương pháp truyền đồng nên liệu truyền nào? Ta hình dung tầng vật lý hai trạm nguồn đích có đồn tàu chạy không ngừng (đồng bộ) bao gồm nhiều toa có kích thứơc cố định 53 bytes Ở tầng ATM có liệu cần truyền chúng phân chia thành tế bào xếp chúng vào toa rỗng đoàn tàu hết 33 TẦNG GIAO VẬN Vai trò chức tầng giao vận Tầng giao vận tầng cao nhóm tầng thấp mơ hình OSI Nó cung cấp dịch vụ truyền liệu cho chi tiết cụ thể phương tiện truyền thông sử dụng bên trở nên suốt tầng cao Chính nên tầng phức tạp Nó phải có khả tương thích với phạm vi rộng đặc trưng mạng Phải biết yêu cầu chất lượng dịch vụ người sử dụng, biết khả cung cấp dịch vụ mạng bên Nói cách cụ thể tầng giao vận cung cấp mức nối kết bổ sung cho tầng trên, bảo đảm gói truyền khơng phạm lỗi, theo trình tự khơng bị mát hay chép Tầng đóng gói thơng điệp, chia thơng điệp dài thành nhiều gói cách hợp gói nhỏ thành Tài nơi nhận tầng mở gói lắp ghép thành thơng điệp gốc Nó kiểm sốt lưu lượng, xử lý lỗi thao tác truyền nhận gói Giao thức cho tầng giao vận Tầng giao vận chia làm lớp giao thức sau: - Lớp (Simple Class): Lớp đơn giản Giao thức lớp cung cấp khả đơn giản để thiết lập liên kết, truyền liệu giải phóng liên kết Nó có khả phát báo hiệu lỗi khơng có khả phục hồi Nếu tầng mạng báo hiệu lỗicho tầng giao vận tầng huỷ bỏ liên kết liên quan người sử dụng cuối thông báo cắt liên kết Giao thức hay sử dụng cho mạng có tỷ suất lỗi cố có báo hiệu chấp nhận Lớp có chức sau: 1/ Assignment to network connection: Gán liên kết gioa vận cho liên kết mạng hay liên kết mạng tồn với chất lượng dịch vụ thích hợp 2/ TPDU transfer: Một TPDU truyền tham số User Data NSDU 3/ Segmenting/ Reassembling: cắt hợp liệu tầng 5/ tầng 4/ Connection etablishment: Bao hàm việc thương lượng thủ tục tuỳ chọn 5/ Connection Refusal: Từ chối liên kết logic 6/ Treatment of Protocol errors: đối phó với trường hợp xảy lỗi giao thức 7/ Normal release (Implicit): Huỷ bỏ liên kết 34 8/ Error release: Huỷ bỏ liên kết giao vận nhận hàm nguyên thuỷ N-DISCONNECT hay N-RESET - Lớp ( Basic Error Recovery Class): Lớp phục hồi lỗi Lớp giao thức có khả báo nhận truyền liệu khẩn, có khả phục hồi lỗi.ở giao thức lớp này, đơn vị liệu TPDU (Transport Protocol Data Unit) đánh số Giao thức lớp thưòng sử dụng loại mạng có tỷ suất lỗi chấp nhận tỷ suất cố có báo hiệu lại khơng đựơc chấp nhận Lớp có chức sau: 1/ Assignment to network connection: Gán liên kết giao vận cho liên kết mạng hay liên kết mạng tòn với chất lượng dịch vụ thích hợp 2/ TPDU transfer: Một TPDU truyền tham số User Data NSDU 3/ Segmenting/Reassembling: cắt hợp kiệu tầng 5/ tầng 4/ Connection etablishment:Bao hàm việc thương lượng thủ tục tuỳ chọn 5/ Connection Refusal: Từ chối liên kết logic 6/ Treatment of Protocol errors: Đối phó với trường hợp xảy lỗi giao thức 7/ Concatenation/Separation: Cắt hợp liệu tầng tầng4 8/ Normal release (Explicit): Huỷ bỏ liên kết 9/ Data TPDU numbering (Normal): Đánh số thứ tự TPDU liệu 10/ Expedited Data transfer: Truyền liệu khẩn 11/ Teassignment after Failure: Gán lại liên kết giao vận cho liên kết mạng khác nhạn N-DISCONNECT Indication 12/ Resynchronization: Truyền lại TPDU chưa báo nhận sau khởi động lại hay sau xảy lỗi liên kết mạng - Lớp (Multiplexing Class): Lớp dồn kênh Lớp giao thức cải tiến lớp cho phép dồn số liên kết giao vận vào liên kết mạng nhất, đồng thời kiểm sốt luồng liệu để tránh tượng nghẽn Giao thức loại khơng có khả phát lỗi sửa lỗi Lớp có chức sau: 1/ Assignment to network connection: Gán liên kết giao vận cho liên kết mạng hay liên kết mạng tồn với chất lượng dịch vụ thích hợp 35 2/TPDU transfer: Một TPDU truyền tham số User Data NSDU 3/ Segmenting/Reassembling: cắt hợp liệu tầng 5/ tầng 4/ Connection etablishment: Bao hàm viẹc thương lượng thủ tục tuỳ chọn 5/ Connection Refusal: Từ chối liên kết logic 6/ Treatment of Protocol errors: Đối phó với trường hợp xảy ralỗi giao thức 7/ Concatenation/Separation: Cắt hợp liệu tầng tầng4 8/Normal release (Explicit): Huỷ bỏ liên kết 9/Data TPDU numbering (Normal): Đánh số thứ tự TPDU liệu 10/Expedited Data transfer: Truyền liệu khẩn 11/Errỏ release: Huỷ bỏ liên kết giao vận nhận hàm nguyên thuỷ N-DISCONNECT hay N-RESET 12/Multiplexing/Demultiplexing: Nhiều liên kết giao vận phân chia liên kết mạng 13/Explicit Flow control: Kiểm soát luồng liệu - Lớp (Error Recovery and multiplexing Class): Lớp phục hồi lỗi dồn kênh Giao thức lớp mở rộng giao thức lớp với khả phát phục hồi lỗi Lớp gồm có chức sau: 1/Assignment to network connection: Gán liên kết giao vận cho liên kết mạng hay liên kết mạng tồn với chất lượng dịch vụ thích hợp 2/TPDU transfer: Một TPDU truyền tham số User Data NSDU 3/Segmenting/Reassembling: cắt hợp liệu tầng 5/tầng 4/Connection etablishment: Bao hàm việc thương lượng thủ tục tuỳ chọn 5/Connection Refusal: Từ chối việc liên kết logic 6/Treatment of Protocol errors: Đối phó với trường hợp xảy lỗi giao thức 7/Concatenation/Separation: Cắt hợp liệu tầng tầng 8/Normal release (Explicit): Huỷ bỏ liên kết 9/Data TPDU numbẻing (Normal): Đánh số theo thứ tự TPDU liệu 36 10/Expedited Data transfer: Truyền liệu khẩn 11/Normal release (Implicit): Huỷ bỏ liên kết 12/Multiplexing/Demultiplexing: Nhiều liên kết giao vận phân chia liên kết mạng 13/Explicit Flow control: Kiểm soát luồng liệu 14/Reassignment after Failure: Gná lại liên kết giao vận cho liên kết mạng khác nhận N-DISCONNECT Indication 15/Resynchronization: truyền lại TPDU chưa báo nhận sau khởi động lại hay sau xảy lỗi liên kết mạng - Lớp (Error Detection and Recovery Class): lớp phát phục hồi lỗi Lớp có hầu hết chức lớp trước Ngoài cịn bổ sung thêm mộ số khả khác để kiểm soát việc truyền liệu Giao thức loại thường sử dụng cho mạng có tỷ suất lỗi cao Lớp có chức sau: 1/Assignment to network connection: Gán liên kết giao vận cho liên kết mạng hay liên kết mạng tồn với chất lượng dịch vụ thích hợp 2/TPDU transfer: Một TPDU truyền tham số User Data NSDU 3/Segmenting/ Reassembling: cắt hợp liệu tầng 5/tầng 4/Connection etablishment: Bao hàm việc thương lượng thủ tục tuỳ chọn 5/Connection Refusal: Từ chối liên kết logic 6/Treatment of Protocol errors: Đối phó với trường hợp xảy lỗi giao thức 7/Conatenation/Separation: Cắt hợp liệu tầng tầng 8/Normal release (Explicit): Huỷ bỏ liên kết 9/Data TPDU numbering (Normal): Đánh số thứ tự TPDU liệu 10/Expedited Data transfer: Truyền liệu khẩn 11/Normal release (Implicit): Huỷ bỏ liên kết 12/Multiplexing/Demultiplexing: Nhiều liên kết giao vận phân chia liên kết mạng 13/Explicit Flow control: Kiểm soát luồng liệu 14/Use of checksum: Kiểm sốt lỗi cho tồn TPDU 15/Retransmission on time out: Đối phó với việc TPDU KHƠNG có báo hiệu 37 16/Resequencing: Đối phó với lộn xộn TPDU liệu 17/Inactivity Control: Đối phó với kết thúc khơng có thơng báo liên kết mạng 18/Spliting/Recombining: Một liên kết giao vận phải đảm nhiệm nhiều liên kết mạng TPDU gồm loại sau: Tên TPDU Viết Tắt - Conection Request CR Dùng giai đoạn liên kết giao vận - Connection Confirm CC - Disconnect Request DR Dùng giai đoạn giải phóng liên kết - Disconnect Confirm DC - Data DT Mang liệu người sử dụ - Expedited Data ED - Acknowledgment AK Dùng để báo nhận tốt liệu - Expedited Acknowledgment EA - Reject RJ Dùng để xử lý lỗi cố -TPDU Error ER Khuôn dạng tổng quát TPDU sau: LI (length Indicator) } } } } } Phần cố định (Fixed) Phần thay đổi Data TPDU header -LI: Ghi độ dài phần header (trừ byte đầu tiên) -Phần cố định bao gồm tham số sau: 38 +TPDU code: bit mã loại TPDU +CDT (Credit): bits giá trị tín dùng để kiểm sốt luồng liệu +Source reference (16 bits) định danh liên kết giao vận trạm nguồn +Destination reference (16 bits) định danh liên kết giao vận trạm đích +Class (4 bit) Khai báo lớp giao thức +Option (4 bit) khai báo vùng kiểm soát luồng liệu chuẩn hay mở rộng +Rcason (8 bit) nguyên nhân yêu cầu huỷ bỏ liên kết +EOT (1 bit) bit mang giá trị TPDU cuối TPDU phân thành nhiều đoạn +TPDU-NR (7 bit) số thứ tự gửi TPDU loại DT +EĐTPU- NR (7 bit) Số thứ tự gửi TPDU loại ED + YR – TU – NR (8 BIT)Số thứ tự TPDU loại DT chờ để nhận + YR – EDTU – NR (8 bit) Số thứ tự TPDU loại ED chờ đến để nhận + Cause (8 bit) Lý loại bỏ TPDU - Phần thay đổi bao gồm số thông số dùng cho TPDU CR CC Dịch vụ OSI cho tầng giao vận •Trường hợp có liên kết Dịch vụ OSI cung cấp cho tầng giao vận hàm nguyên thuỷ sau: - T_CONNECT Request (Called Address Calling Address Expedited Data opion, QOS, Data) - T_CONNECT Indication (Called Address, Calling Address, Expedited Data option, QOS, Data) - T_CONNECT Response (QOS, Responding Address, Expedited Data option, Data) - T_CONNECT Confirm (QOS, Responding Address, Expedited Data option, Data) - T_DISCONNECT Request (Data) - T_DISCONNECT Indication (Disconnect Reason, Data) - T_DATA Request (Data) - T_DATA Indication (Data) - T_EXPEDITED_DATA Request (Data) - T_EXPEDITED_DATA Indication (Data) •Trường hợ khơng liên kết 39 Trường hợp khơng liên kết có hai hàm ngun thuỷ sau: - T_UNITDATA Request (Called Address, Calling Address, QOS, TSUser data) - T_UNITDATA Indication ( Called Address, Calling Address, QOS,TS-User Data) TẦNG PHIÊN Vai trò chức tầng phiên Mơ hình OSI phân chia hệ thống mở thành phân lớp Trong đó, tầng vật lý, tầng liên kết liệu, tầng mạng, tầng giao vận thuộc nhóm tầng thấp Ba tầng cịn lại (tầng phiên, tầng trình diễn, tầng ứng dụng) thuộc nhóm tầng cao Nhóm tầng thấp liên quan đến việc truyền liệu qua mạng Nhóm tầng cao liên quan đến việc đáp ứng yêu cầu người sử dụng để triển khai ứng dụng họ qua mạng Tầng phiên tầng thấp nhóm tầng cao Tầng cung cấp cho người sử dụng cuối thiết bị cần thiết để quản trị phiên ứng dụng họ Cụ thể là: •Điều phối việc trao đổi thông tin ứng dụng cách thiết lập giải phóng phiên •Cung cấp điểm đồng hoá để kiểm soát việc trao đổi thơng tin •Cung cấp chế nắm quyền q trình trao đổi liệu •Hoạch định quy tắc cho tương tác ứng dụng người sử dụng Việc trao đổi thông tin thực qua phương thức: chiều, hai chiều luân phiên, hai chiều đồng thời Với phương thức hai chiều đồng thời hai bên đồng thời gửi liệu, hai người sử dụng phiên phải nắm lấy phiên để truyền liệu Thực thể tầng phiên phải trì tương tác luân phiên cách thông báo cho người sử dụng biết đến lượt họ truyền liệu Việc đồng hoá thực chế điểm kiểm tra phục hồi trogn hệ quản trị tệp Dịch vụ cho phép người sử dụng xác định điểm đồng hoá dịng liệu phục hồi việc hội thoại điểm Một liên kết giao vận đảm nhiệm liên kết phiên Tuy nhiên, liên kết phiên đảm nhiệm nhiều liên kết giao vận liên kết giao vận đảm nhiệm nhiều liên kết phiên Giao thức chuẩn cho tầng phiên (ISO 8327/CCĩTT.225) Giao thức cho tầng phiên sử dụng nhiều loại đơn vị liệu khác Đơn vị liệu SPDU (Session Protocol Data Unit) có khn dạng sau: 40 SI LI Vùng phải báo tham số Vùng chứa liệu người sử dụng Trong đó, SI (SPDU Identifier) định danh loại SPDU LI (length Indicator) độ dài vùng tham số Dịch vụ OSI cho tầng phiên Mục đích dịch vụ tầng phiên cung cấp cho người sử dụng: - Thiết lập liên kết với người sử dụng khác, trao đổi liệu cách đồng với người sử dụng, huỷ bỏ liên kết cáhc có trật tự khơng cần đến - Thương lượng việc dùng thẻ để trao đổi liệu, đồng huỷ bỏ liên kết, xếp phương thức trao đổi - Thiết lập điểm đồng hoá hội thoại xảy cố khôi phục lại việc hội thoại điểm đồng hoá thoả thuận - Ngắt hội thoại khôi phục lại hội thoại sau từ điểm xác định trước TẦNG TRÌNH ĐIỄN Vai trị chức tầng trình diễn Tầng trình diễn đảm bảo cho hệ thống cuối truyền thơng có kết chúng sử dụng biểu diễn liệu khác Điều thực tầng cung cấp biểu diễn chung để dùng truyền thông cho phiép chuyển đổi từ biểu diễn cục sang biểu diễn chung Giữa thực thể ứng dụng trao đổi thông tin qua dạng cú pháp sau: Cú pháp dùng thực thể ứng dụng nguồn, cú pháp dùng thực thể ứng dụng đích cú pháp dùng thực thể tầng trình diễn (hay cịn gọi cú pháp truyền) Tầng trình diễn đảm nhiệm việc chuyển đổi biểu diễn thông tin cú pháp truyền cú pháp có yêu cầu Không tồn cú pháp truyền xác định trước cho hoạt động trao đổi liệu Cú pháp sử dụgn liên kết cụ thể tầng trình diễn phải thương lượng thực thể trình diễn tương ứng Mỗi bên lựa chọn cú pháp truyền cho sẵn sàng đổi sang cú pháp người sử dụng ngược lại Bên cạnh đó, cú pháp truyền phải phản ánh yêu cầu dịch vụ khác 41 Việc thương lượng cú pháp truyền tiến hành giai đoạn thiết lập liên kết cú pháp truyền thay đổi Mỗi thực thể trình diễn phải chịu trách nhiệm cuyển đổi cú pháp người sử dụng cú pháp truyền Đối với tầng phiên trở xuống tham số User Data hàm dịch vụ nguyên thuỷ đặc tả dạng giá trị nhị phân Giá trị đưa vào trực tiếp SDU để chuyển tầng đồng mức hai hệ thống kết nối Còn tầng ứng dụng liên quan chặt chẽ đến cách nhìn liệu người sử dụng, cách nhìn liệu tập thơng tin có cấu trúc văn bản, tệp nhân sự, sở liệu tích hợp Người sử dụng quan tâm đến ngữ nghĩa Tầng trình diễn có nhiệm vụ phải cung cấp phương thức biểu diễn liệu chuyển đổi thành giá trị nhị phân dùng cho tầng nghĩa có liên quan đến cú pháp liệu Giữa cú pháp ngữ nghĩa ta khơng tách biệt hồn toàn Việc kết hợp cú pháp ngữ nghĩa sau: Ở tầng ứng dụng thông tin biểu diễn dạng cú pháp trừu tượng liên quan đến kiểu liệu giá trị liệu Các PDU có cú pháp trừu tượng Tầng trình diễn tương tác với tầng ứng dụng thông qua cú pháp tức dịch cú pháp sang bit nhị phân nhờ quy tắc mã hoá Trước sử dụng liên kết tầng trình diễn để trao đổi liệu hai thực thể trình diễn hai đầu phải thoả thuận cú pháp truyền Các giao thức cho tầng trình diễn Các chuẩn ISO/CCITT cho tầng trình diễn bao gồm đặc tả sau: Cấu trúc mã hoá đơn vị liệu giao thức trình diễn dùng để truyền liệu thông tin điều khiển Các thủ tục để truyền liệu thông tin điều khiển thực thể trình diễn hai hệ thống mở Liên kết giao thức trình diễn với dịch vụ trình diễn với dịch vụ phiên Ghao thức tầng trình diễn có nhiệu PDU, khn dạng PDU bao gồm hai phần: phần đầu phần chứa liệu Với tầng thấp mơ hình OSI, mối quan hệ đơn vị liệu tuân thủ theo nguyên lý sau: - Mỗi dịch vụ tầng n cài đặt nhờ trao đổi nPDU - Mỗi nPDU trở thành User Data nhét vào (n-1)PDU Tầng trình diễn nguyên lý khơng phải ln áp dụng vì: giao thức cho tầng cao có xảy việc thương lượng thiết lập đồng thời liên kết phiên, trình diễn ứng dụng Quá trình thiết lập liên kết gọi q trình nhúng Quá trình nhúng cho phép thiết lập liên 42 kết mức cao với số lượng trao đổi PDU tối thiểu Nếu khơng nhúng thực thể ứng dụng khai báo giá trị thương lượng dịch vụ phiên trình diễn Ngồi chuẩn trên, ISO CCITT phát triển chuẩn liên quan đến cú pháp trừu tượng quy tắc mã hoá sau: ISO 8824 ISO 8825 Bên cạnh đó, khuyến nghị có liên quan đến tầng trình diễn T.0 đến T.30, IA5, F.200, S.60, S.61, S170,T.101 Các dịch vụ OSI cho tầng trình diễn Dịch vụ OSI cho tầng trình diễn bao gồm hai loại sau: • Dịch vụ liên quan đến biểu diễn liệu người sử dụng để đảm bảo hai thực thể ứng dụng trao đổi liệu chúng dùng biểu diễn cục khác cho liệu •Dịch vụ cho phép thực thể ứng dụng sử dụng dịch vụ tầng phiên để quản lý hội thoại Để cung cấp loại dịch vụ đầu tiên, tầng trình diễn thực hai nhiệm vụ sau: - Với kiểu liệu người sử dụng cho trước có cú pháp truyền thương lượng - Dữ liệu cung cấp người sử dụng chuyển đổi theo cú pháp truyền để truyền ngược lại TẦNG ỨNG DỤNG Vai trò chức tầng ứng dụng Tầng ứng dụng ranh giới môi trường nối kết hệ thống mở với tiến trình ứng dụng (AP- Application Process) Các AP sử dụng môi trường OSI để trao đổi liệu trình thực Đây tầng cao mơ hình OSI, khơng cung cấp dịch vụ cho tầng trên, nên tầng khơng có khái niệm điểm truy cập dịch vụ Theo quan điểm mơ hình OSI AP phần tử hệ thống mở thực việc xử lý thông tin cho ứng dụng cụ thể Các AP thuộc hệ thống mở khác muốn trao đổi thơng tin phải qua tầng ứng dụng Tầng ứng dụng bao gồm thực thể ứng dụng (Application Entity- AE) sử dụng họ giao thức ứng dụng dịch vụ trình diễn để trao đổi thông tin Như AE cung cấp cho AP phương tiện cần thiết để truy cập mơi trường OSI Chuẩn hố tầng ứng dụng Hai AE muốn trao đổi thông tin với phải thết lập liên kết ứng dụng Khi thực chuẩn hố tầng ứng dụng người ta chia thành tầng q trình truyền thong phải qua tầng Sau chuẩn ISO 9535 tương ứng CCITT X.207 công bố Các chuẩn xác định ứng dụng tồn sử dụng 43 dịch vụ chung Để cung cấp phương tiện truy cập môi trường OSI cho AP, AE gọi đến phần tử dịch vụ ứng dụng (ASE) chúng Mỗi AE có nhiều ASE Các ASE phối hợp môi trường AE thông qua liên kết gọi đối tượng liên kết đơn (SAO) SAO điều khiển việc truyền thông suốt vịng đời liên kết cho phép hoá kiện đến từ ASE thành tố ISO CCITT định nghĩa giải thuật điều khiển ASE bên SAO gọi chức liên kết đơn Có thể nói nhiễu SAO hoạt động AE nên giải thuật phối hợp SAO để thực nhiệm vụ chung gọi chức điều khiển liên kết bội 44 CHƯƠNG III.: KẾT LUẬN Ngày nay, hệ thống mạng phát triển mạnh mẽ, với mạng LAN, WAN, MAN, đặc biệt hệ thống mạng tồn cầu INTERNET,cùng với hàng ngàn thiết bị phần cứng phần mềm mạng đời Tuy nhiên tuân thủ nguyên tắc theo mơ hình OSI chúng dể dàng tích hợp với để ngày nâng cao chất lượng an tồn ln tiến tới gần gủi người sử dụng 45 ... Tầng N-1 Tầng i+1 Tầng i Tầng i-1 Tầng i+1 Tầng i Tầng i-1 Tầng Tầng1 Tầng Tầng Giao thức tầng i Giao thức tầng Đường truyền vật lý Hình 1: kiến trúc phân tâng tổng qt II MƠ HÌNH THAM CHIẾU OSI. .. BÀI I : KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG CHO MẠNG MÁY TÍNH Để giảm độ phức tạp việc thiết kế cài đặt mạng, hầu hết mạng máy tính phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Mổi hệ thống thành phần tầng mạng xem... khơng phảI tất mạng phân tầng tương ứng với mổi tầng số bảy tầng mơ hình OSI Mơ hình phục vụ cho cơng nghiệp máy tính điểm tham chiếu đề cập tới cấp độ hay tầng mạng Điều thú vị mơ hình OSI hứa hẹn