Nội dung bài giảng học phần Mạng máy tính: Phần 4 giới thiệu về OSI Protocol - Giao thức kết nối mạng. Các nội dung có trong phần 4 như: Kiến trúc phân tầng, các mô hình tham chiếu, Protocol stack và quá trình đóng gói, tóm tắt ưu điểm của kiến trúc phân tầng. Mời bạn đọc tham khảo.
5/5/2013 Kiến trúc phân tầng Ví dụ Tại sao phải phân tầng? Ví dụ phân tầng Phân tầng VD: Tổ chức vận chuyển hàng khơng Không phân tầng Player Speaker Amplifier Tất chức đặt khối Khi muốn thay đổi: Nâng cấp tồn Vé (sốt) Hành lý (kiểm tra) Hành lý (khai báo) Cửa (vào) Cửa (ra) Cất cánh Hạ cánh Bay Bay Cassette Bộ dàn âm Vé (mua) Bay, Transit • Một chuỗi liên tiếp các bước 5/5/2013 Ví dụ phân tầng KL: Vì sao phải phân tầng? ticket (purchase) ticket (complain) baggage (check) baggage (claim) gates (load) gates (unload) gate runway (land) takeoff/landing airplane routing airplane routing runway (takeoff) airplane routing Sân bay airplane routing airplane routing Sân bay trung chuyển • Đối với các hệ thống phức tạp: nguyên lý ”chia để trị” • Cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan hệ giữa chúng • Cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống ticket baggage • Thay đổi bên trong một bộ phận khơng ảnh hưởng đến các bộ phận khác • e.g., Nâng cấp từ CD lên DVD player mà khơng phải thay loa Sân bay đến Tầng: Mỗi tầng có nhiệm vụ cung cấp 1 dịch vụ • Dựa trên các chức năng của chính tầng đó • Dựa trên các dịch vụ cung cấp bởi tầng dưới OSI - Open System Interconnection Các mơ hình tham chiếu Mơ hình OSI Mơ hình TCP/IP Application layer Tầng ứng dụng Presentation layer Tầng trình diễn Session layer Tầng phiên Transport layer Tầng giao vận Network layer Tầng mạng Tầng liên kết liệu Data link layer Tầng vật lý Physical layer Hệ thống cuối Tầng mạng Nút mạng trung gian Hệ thống cuối 5/5/2013 Phân chia các chức năng trong việc trao đổi thơng tin Bên gửi Mơ hình tham chiếu OSI Bên nhận Thông tin muốn trao đổi (Open Systems Interconnection) Sự phát triển chuẩn mạng đời mơ hình tham chiếu OSI Thơng tin nhận Chuyển từ suy nghĩ sang lời nói Ngơn ngữ Japanese? English? SNA Chuẩn hóa Ngơn ngữ Các phương tiện truyền thơng • • • Thư? Điện thoại? E-mail? Khả kết nối Khả phát triển Đơn giản hóa DECNET TCP/IP Việc trao đổi thông tin diễn suôn sẻ tầng, phương tiện, chức sử dụng Mơ hình OSI ( Open Systems Interconnection) MÔ HÌNH OSI (Open Systems Interconnection) OSI ( Open Systems Interconnection) : Ra đời năm 1984 Là tập hợp đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc mạng dành cho việc kết nối thiết bị không chủng loại Application Presentation Session Transport Network Data Link 01011101 Physical Application Các tầng thấp định nghĩa giao tiếp vật lý đặc trưng truyền tải điện tử Các tầng định nghĩa cách thức thiết bị truyền thơng, trì kết nối, kiểm lỗi điều khiển luồng tránh việc hệ thống phải nhận nhiều liệu mức xử lý Các tầng cao định nghĩa cách thức ứng dụng sử dụng dịch vụ tầng thấp 12 Presentation Session Transport Network Data Link Physical 5/5/2013 MÔ HÌNH OSI (Open Systems Interconnectio) Cấu trúc phân lớp mô hình OSI Application Presentation Session Layer 7: Application Layer 6: Presentation Layer 5: Session Transport Layer 4: Transport Layer 3: Network AddNetwork Your Text Layer 2: Data Link Data Link Layer 1: Physical Physical Chức : Cung cấp giao tiếp chương trình ứng dụng cho người sử dụng với hệ thống mạng Trình bày đặc tả kỹ thuật để giải vấn đề giao tiếp chương trình ứng dụng với hệ thống mạng Ví dụ : Các ứng dụng HTTP, Telnet, FTP, Mail 14 MÔ HÌNH OSI Application Presentation Session Transport Add Your Text Network Data Link Physical MÔ HÌNH OSI Chức : Đảm bảo dạng thức biễu diễn thông tin ứng dụng cho hệ thống mạng “hiểu” Trình bày đặc tả kỹ thuật dạng thức biễu diễn thơng tin : mã hố, giải mã, nén, dạng thức file ảnh… JPEG, ASCII, GIF, MPEG, Encryption 15 Application Presentation Session Transport Add Your Text Network Data Link Physical Chức : Thiết lập, quản lý, kết thúc “phiên” (session) giao dịch, trao đổi liệu mạng ứng dụng Trình bày đặc tả kỹ thuật thực q trình 16 5/5/2013 MÔ HÌNH OSI Application Presentation Session Transport Add Your Text Network Data Link Physical MÔ HÌNH OSI Chức : Đảm bảo độ tin cậy cho gói tin truyền tải mạng Trình bày đặc tả kỹ thuật thực việc : Đánh thứ tự đảm bảo thứ tự truyền gói tin, ghép/tách liệu từ gói tin đến từ ứng dụng,chọn lựa giao thức truyền nhận liệu có hay khơng chế sửa lỗi Ví dụ : TCP,UDP… Application Presentation Session Transport Add Your Text Network Data Link Physical 17 MÔ HÌNH OSI Application 18 MÔ HÌNH OSI Mức móc nối liệu (Data Link Layer) Nhiệm vụ mức tiến hành chuyển đổi thông tin dạng chuỗi bit mức mạng thành đoạn thơng tin gọi frame Sau đảm bảo truyền liên tiếp frame tới mức vật lý, đồng thời xử lý thông báo từ trạm thu gửi trả Application Presentation Session Transport Presentation Session Transport Add Your Text Network Add Your Text Network Data Link Data Link Physical Physical Chức : Đảm bảo trình chuyển giao gói tin hệ thống mạng thơng qua việc xác định đường dẫn, xử lý gói tin, chuyển giao gói tin đên hệ thống Trình bày đặc điểm kỹ thuật địa logic cho thiết bị mạng, chế định tuyến, giao thức định tuyến 19 Chức năng: Chuyển tải dòng bit khơng có cấu trúc đường truyền vật lý Đơn vị liệu bit Trình bày đặc tả điện vật lý mạng : giao tiếp vật lý, đặc tính điện giao tiếp, cự ly tốc độ truyền liệu 20 5/5/2013 Ví dụ q trình đóng gói liệu Ví dụ q trình đóng gói liệu Tương tác lớp mơ hình OSI Tương tác lớp mơ hình OSI Bước 1: Lớp vật lý đảm bảo đồng bit, đặt mẫu bit buffer, thông báo cho lớp datalink frame nhận sau giải mã tín hiệu từ chuỗi bit nhận thứ tự thông tin ACK header chuyển cho lớp session frame, kiểm tra địa datalink, chuyển data header trailer frame lên software lớp Bước : Lớp network kiểm tra địa lớp 3, xử lý tiếp chuyển liệu sau header lớp cho software lớp Bước : Lớp session đảm bảo chuỗi message nhận đầy đủ, sau chuyển cho lớp presentation Bước : Lớp datalink kiểm tra FCS trailer cua frame nhận để phát lỗi truyền dẫn, phát lỗi loại bỏ Bước : Lớp transport khôi phục đoạn liệu đến theo Bước : Lớp presentation chuyển đổi liệu, chuyển cho lớp ứng dụng Bước : Lớp ứng dụng xử lý header cuối chứa thông tin tham số chương trình ứng dụng host 5/5/2013 Một số giao thức kết nối mạng TCP/IP Mơ hình phân tầng của Internet q trình gửi liệu từ nguồn, qua nút trung gian (bộ định tuyến) đến đích : Có khả liên kết nhiều loại máy tính khác Là chuẩn Internet tồn cầu NetBEUI : Được cung cấp theo sản phẩm IBM, Microsoft Không hỗ trợ định tuyến, sử dụng dựa vào mạng Microsoft IPX/SPX FTP : FTP TCP TCP Sử dụng mạng Novell IP Nhỏ nhanh hiệu mạng cục bộ, có hỗ trợ định tuyến DECnet : Giao thức độc quyền hãng Digital Equipment Corporation CAT5 Nguồn Định nghĩa mơ hình truyền thơng qua LAN, MAN, WAN, có hỗ trợ định tuyến IP IP 10M 100M CAT5 CAT5 100M/Ethernet CAT5 Đích Nút trung gian 26 Đóng gói dữ liệu (Encapsulation) PDU: Protocol Data Unit – Đơn vị dữ liệu giao thức Protocol N+1 Layer (N+1) Gói q (N+1) PDU Service interface Protocol N Trang trí Layer (N) PDU HN (N-1) PDU HN (N) Service interface Protocol N-1 Dán địa địa addr Layer (N-1) HN-1 địa 27 28 5/5/2013 Họ giao thức TCP/IP và q trình đóng gói Protocol stack q trình đóng gói • Bên gửi • Mỗi tầng thêm vào thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin (header) truyền xuống tầng • Bên nhận FTP FTP • Mỗi tầng xử lý gói tin dựa thơng tin phần đầu, sau bỏ phần đầu, lấy phần liệu chuyển lên tầng TCP TCP IP IP Ex：HTTP header Data Application Application TCP TCP IP IP Network Interface Network Interface Physical Physical TCP header IP header Ethernet Frame Signal Ethernet/10M Data Sender CAT5 10M IP IP 10G CAT5 WDM Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node CAT5 End node Dữ liệu - payload 30 29 Receiver Protocol stack q trình đóng gói Protocol stack q trình đóng gói FTP FTP FTP FTP TCP TCP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 End node 10M IP 10G 10G CAT5 WDM WDM CAT5 Intermediate node TCP header IP IP Ethernet/100M Ethernet/10M CAT5 CAT5 End node End node IP 10M CAT5 WDM 31 Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node IP header TCP header Dữ liệu - payload IP IP 10G CAT5 End node Dữ liệu - payload 32 5/5/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP IP Ethernet/100M Ethernet/10M FTP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 10M IP 10G CAT5 WDM 10G WDM CAT5 Intermediate node End node Ethernet header IP header TCP header Protocol stack q trình đóng gói CAT5 CAT5 FTP TCP IP 10M Dữ liệu - payload 10G CAT5 WDM Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node End node IP IP IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 33 Protocol stack q trình đóng gói 34 Protocol stack q trình đóng gói FTP FTP FTP FTP TCP TCP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 End node WDM header 10M IP 10G CAT5 WDM 10G WDM CAT5 Intermediate node IP header TCP header IP IP Ethernet/100M Ethernet/10M CAT5 CAT5 End node End node Dữ liệu - payload IP 10M CAT5 WDM Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node IP header TCP header 35 IP IP 10G CAT5 End node Dữ liệu - payload 36 5/5/2013 Protocol stack q trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP IP Ethernet/100M Ethernet/10M FTP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 10M IP 10G CAT5 WDM 10G WDM CAT5 Intermediate node End node Ethernet header IP header TCP header Protocol stack q trình đóng gói CAT5 CAT5 FTP TCP IP 10M Dữ liệu - payload 10G CAT5 WDM Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node End node IP IP IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 37 Protocol stack q trình đóng gói 38 Protocol stack q trình đóng gói FTP FTP FTP FTP TCP TCP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 End node 10M IP 10G CAT5 WDM 10G WDM CAT5 Intermediate node TCP header IP IP Ethernet/100M Ethernet/10M CAT5 CAT5 End node End node Dữ liệu - payload IP 10M IP IP 10G CAT5 WDM Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node CAT5 End node Dữ liệu - payload 39 40 5/5/2013 Tóm tắt: ưu điểm của kiến trúc phân tầng • Chia nhỏ cho phép xác định dễ dàng chức tầng • Các tầng hoạt động độc lập • Tầng quan tâm đến việc sử dụng tầng mà không quan tâm đến tầng xa • Cho phép định nghĩa giao diện chung tầng • Khả mở rộng • Mềm dẻo, linh hoạt với cơng nghệ • Trao đổi tầng đồng mức • Có thể cải tiến hệ thống cách thay công nghệ tầng tương ứng : ISDN→ADSL→FTTH、IPv4→IPv6 • Nếu khơng phân tầng • Khi muốn thay đổi, phải làm toàn bộ… 41 ... Service interface Protocol N Trang trí Layer (N) PDU HN (N-1) PDU HN (N) Service interface Protocol N-1 Dán địa địa addr Layer (N-1) HN-1 địa 27 28 5/5/2013 Họ giao thức TCP/IP và q trình đóng gói... vào thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin (header) truyền xuống tầng • Bên nhận FTP FTP • Mỗi tầng xử lý gói tin dựa thơng tin phần đầu, sau bỏ phần đầu, lấy phần liệu chuyển lên tầng TCP... : Đảm bảo trình chuyển giao gói tin hệ thống mạng thông qua việc xác định đường dẫn, xử lý gói tin, chuyển giao gói tin đên hệ thống Trình bày đặc điểm kỹ thuật địa logic cho thiết bị mạng, chế