Chương này trình bày về Mô hình OSI. Nội dung cụ thể của chương này cung cấp kiến thức tổng quan mô hình OSI về khái niệm, mục đích và các lớp có trong mô hình. Mời các bạn tham khảo.
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH OSI Tổ chức ISO (International Standard Organization) đề tiêu chuNn cho quốc tế +Khái niệm: OSI (Open Systems Interconnection) tiêu chuNn ISO bao trùm tất yếu tố thông tin mạng Hệ thống mở mơ hình cho phép hai hệ thống khác thơng tin với kiến trúc mạng + Mục đích mơ hình OSI: Mở rộng thơng tin nhiều hệ thống khác mà khơng địi hỏi phải có thay đổi phần cứng hay phần mềm hệ thống hữu Mơ hình OSI khơng phải giao thức (protocol) mà mơ hình giúp hiểu thiết kế kiến trúc mạng cách mềm dẻo, bền vững dễ diễn đạt ISO tổ chức cịn OSI mơ hình Câu hỏi: Mơ hình OSI gì? Nêu mục đích mơ hình OSI 3.1 TỔNG QUAN MƠ HÌNH OSI : Mơ hình OSI khung sườn phân lớp để thiết kế mạng cho phép thông tin tất hệ thống máy tính khác Mơ hình OSI gồm lớp riêng biệt có quan hệ với nhau, lớp nhằm định nghĩa phân đoạn trình di chuyển thơng tin qua mạng Việc hiểu rõ mơ hình OSI cung cấp sở cho việc khám phá việc truyền số liệu Application Presentation Session Transport Network Data link Physical 3.1.1 KIẾN TRÚC LỚP: Mơ hình OSI xây dựng từ lớp: • Lớp vật lý (lớp 1) • Lớp kết nối liệu (lớp 2) Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 17 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu • Lớp mạng (lớp 3) • Lớp vận chuyển (lớp 4) • Lớp kiểm sốt kết nối (lớp 5) • Lớp biểu diễn (lớp 6) • Lớp ứng dụng (lớp 7) Chương 3: Mơ hình OSI Hình sau minh họa phương thức liệu gởi từ thiết bị A đến thiết bị B Trong trình di chuyển, tin phải qua nhiều nút trung gian Các nút trung gian thường nằm ba lớp mơ hình OSI Khi phát triển mơ hình, nhà thiết kế tinh lọc trình tìm kiếm liệu thành thành phần đơn giản Chúng xác định chức kết mạng dùng gom chúng thành nhóm riêng biệt gọi lớp Mỗi lớp định nghĩa tập chức riêng biệt so với lớp khác Thông qua việc định nghĩa định vị chức theo cách này, người thiết kế tạo kiến trúc vừa mềm dẻo, vừa dễ hiểu Quan trọng hết, mơ hình OSI cho phép có tính minh bạch (transparency) hệ thống tương thích 3.1.2 CÁC QUÁ TRÌNH ĐỒNG CẤP: Trong thiết bị đơn, lớp gọi dịch vụ lớp phía Ví dụ: lớp 3, dùng dịch vụ lớp cung cấp dịch vụ cho lớp Giữa thiết bị, lớp x thiết bị phải thông tin với lớp x thiết bị kia, thông qua chuỗi luật qui ước gọi giao thức (protocole) Quá trình để thiết bị thông tin với lớp gọi trình đồng cấp (peer to peer processes) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 18 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Tại lớp vật lý, truyền liệu trực tiếp: Thiết bị A gởi luồng bit đến thiết bị B Tuy nhiên lớp cao hơn, thông tin phải di chuyển xuống qua lớp thiết bị A, để đến thiết bị B, tiếp tục lên đến lớp cần thiết Mỗi lớp thiết bị phát tin gắn thêm vào tin vừa nhận thông tin riêng gỏi đến lớp phía Thơng tin thêm vào lớp gọi Header Trailer (dữ liệu điều khiển thêm vào phần đầu phần cuối liệu gốc) Header thêm vào lớp 6, 5, 4, 3, Trailer thêm vào lớp Header thêm vào lớp 6, 5, 4, 3, Trailer thường thêm vào lớp Tại lớp 1, tồn gói liệu chuyển thành dạng truyền đến thiết bị thu Tại Thiết bị thu, tin trải lớp, với trình nhận lấy thơng tin Ví dụ, lớp gở thơng tin mình, chuyển tiếp phần cịn lại lên lớp Tương tự, lớp gỡ phần truyền tiếp sang lớp 4, tiếp tục 3.1.3 GIAO DIỆN GIỮA CÁC LỚP Việc chuyển liệu thông tin mạng xuống lớp thiết bị phát ngược lên qua lớp thiết bị thu thực nhờ có phần giao diện hai lớp cận kề Mỗi giao diện định nghĩa thông tin dịch vụ mà lớp phải cung cấp cho lớp Các giao diện định nghĩa tốt chức lớp cung cấp tính modun cho mạng Miễn lớp cung cấp dịch vụ cần thiết cho lớp nó, việc thực thi chi tiết chức thay đổi thay khơng địi hỏi thay lớp xung quanh 3.1.4 SẮP XẾP CÁC LỚP + Bảy lớp nhóm thành ba nhóm sau: • Lớp 1, 2, 3: nhóm lớp hỗ trợ mạng, nhằm giải yếu tố vật lý truyền liệu từ thiết bị sang thiết bị khác (như đặc Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 19 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI tính điện, kết nối vật lý, định địa vật lý thời gian truyền độ tin cậy) • Lớp 5, 6, 7: lớp kiểm soát kết nối, biểu diễn ứng dựng xem nhóm lớp hỗ trợ người dùng (chúng cho phép khả truy cập đến nhiều hệ thống phần mềm) • Lớp 4: lớp vận chuyển, bảo đảm tính tin cậy cho việc truyền dẫn hai đầu mút (end to end) lớp đảm bảo độ tin cậy đường truyền đơn + Các lớp mô hình OSI ln ln thực thi phần mềm; + Các lớp thực thi kết hợp phần cứng phần mềm, trừ lớp vật lý thuộc phần cứng 3.2 CHỨC NĂNG CỦA CÁC LỚP Phần trình bày ngắn gọn chức lớp mơ hình OSI 3.2.1 LỚP VẬT LÝ (Lớp 1): + Chức năng: Truyền luồng bit qua mơi trường vật lý Liên quan đến đặc tính cơ, điện giao diện thiết bị môi trường truyền +Vị trí lớp 1: + Các đặc tính liên quan : Đặc tính vật lý giao diện thiết bị môi trường: Lớp vật lý định nghĩa đặc tính giao diện thiết bị mơi trường truyền N gồi ra, lớp cịn định nghĩa dạng môi trường truyền Biểu diễn bit: Dữ liệu lớp vật lý bao gồm luồng bit (chuỗi giá trị 1) mà không cần phải phiên dịch Để truyền dẫn, bit phải mã hóa thành tín hiệu - điện quang Lớp vật lý định nghĩa dạng mã hóa (cách bit chuyển đổi thành tín hiệu) Tốc độ liệu: Số bit truyền giây N ói cách khác, lớp vật lý định nghĩa độ rộng bit (chu kỳ bit) Đồng bit: Thiết bị phát Thiết bị thu cần đồng theo cấp độ bit N ói cách khác, đồng hồ Thiết bị phát thiết bị thu phải đồng hóa Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 20 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Cấu hình đường dây: cấu hình điểm - điểm đa điểm Tôpô mạng: Định nghĩa phương thức kết nối thiết bị để tạo thành mạng Thiết bị nối theo lưới, sao, cây, vòng hay bus Chế độ truyền: đơn công, bán song công hay song công Nêu chức lớp vật lý đặc tính liên quan mơ hình OSI 3.2.2 LỚP KẾT NỐI DỮ LIỆU: + Chức năng: truyền khung (frame) từ nút đến nút (trong mạng) + Vị trí: + Các đặc tính liên quan : Tạo khung (framing): Lớp chia luồng bit nhận thành đơn vị liệu dễ quản lý gọi khung (frame) Định (tạo) địa vật lý: N ếu frame phân phối đến nhiều hệ thống mạng lớp kết nối liệu thêm vào frame header để định nghĩa địa vật lý nơi phát (địa nguồn) nơi nhận (địa đích) N ếu frame muốn gởi đến hệ thống ngồi mạng nguồn phát, địa nơi nhận địa thiết bị nối với mạng Ví dụ 1: Định địa vật lý Điều khiển lưu lượng: N ếu tốc độ nhận liệu thiết bị thu bé so với tốc độ thiết bị phát, lớp kết nối liệu tạo chế điều khiển lưu lượng tránh tải thiết bị thu Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 21 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Kiểm tra lỗi: Lớp thêm khả tin cậy cho lớp vật lý cách thêm chế phát gởi lại frame bị hỏng hay thất lạc Đồng thời, tạo chế tránh gởi trùng frame Kiểm tra lỗi thường thực nhờ trailer thêm vào phần cuối frame Điều khiển truy cập: Khi hai nhiều thiết bị mắc tuyến, cần có giao thức lớp kết nối liệu để xác định thiết bị nắm quyền kết nối thời điểm 3.2.3 LỚP (MẠNG): + Chức năng: Nhằm phân phối gói (packet) từ nguồn đến đích qua nhiều mạng Chú ý: • N ếu hai hệ thống kết nối mạng, khơng cần thiết phải có lớp mạng • Khi hai thiết bị hai mạng khác nhau, cần có lớp mạng để thực giao nhận nguồn – đích +Vị trí: + Các đặc tính liên quan : Định (tạo) địa luận lý: - Địa vật lý lớp giải định địa cục - N ếu gói liệu qua mạng, thiết phải có thêm hệ thống định địa khác giúp phân biệt hệ thống nguồn hệ thống đích - Lớp mạng thêm header vào gói từ lớp xuống, chứa địa luận lý nơi gởi nơi nhận Định tuyến (routing): Khi nhiều mạng độc lập nối với để tạo liên mạng (mạng mạng) hay mạng lớn hơn, thiết bị kết nối định tuyến (router gateways) dùng để chuyển đường gói đến đích, lớp mạng thiết lập cho mục tiêu Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 22 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Ví dụ 2: Định địa luận lý; Câu Hỏi: Địa vật lý, địa luận lý gì? Hãy so sánh hai địa So sánh việc truyền liệu lớp 1, 2, 3.2.4 LỚP VẬN CHUYỂN: + Chức năng: Lớp vận chuyển nhằm chuyển toàn tin từ thiết bị đầu cuối phát đến thiết bị đầu cuối thu (end to end) Khi lớp mạng nhận việc chuyển end to end gói riêng, lớp khơng nhận quan hệ gói Lớp xử lý gói riêng biệt, cho gói thuộc vào tin riêng biệt, cho dù phải hay Mặt khác, lớp vận chuyển bảo đảm toàn tin đến nguyên vẹn theo thứ tự, bỏ qua việc kiểm tra lỗi, điều khiển lưu lượng cấp nguồn đến đích Hình 3.9 minh họa quan hệ lớp vận chuyển với lớp mạng lớp kiểm sốt kết nối Để tăng cường tính an ninh, lớp vận chuyển tạo kết nối hai cổng cuối Kết nối đường nối luận lý nguồn đích liên quan đến gói tin Việc tạo kết nối bao gồm ba bước: thiết lập kết nối, truyền liệu, nhả kết nối Thông qua việc xác nhận việc truyền dẫn tất gói đường, lớp vận chuyển kiểm sốt thêm lên trình tự truyền, lưu lượng, phát sửa lỗi Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 23 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI From session layer L5 data Transport layer H4 H4 To session layer L5 data H4 H4 L4 data L4 data H4 Transport layer H4 L4 data Hình L4 data L4 data L4 data To network layer From network layer Hình 3.1 Các nhiệm vụ lớp vận chuyển bao gồm: Định địa điểm dịch vụ (service-point addressing): Một máy tính thường chạy nhiều chương trình lúc Vì thế, chuyển giao nguồn – đích khơng có nghĩa từ máy tính đến máy khác mà cịn từ q trình đặc thù (chạy chương trình) lên chương trình khác N hư header lớp vận chuyển phải bao gồm dạng địa đặc biệt gọi địa điểm dịch vụ (service-point addressing) hay gọi địa cổng Lớp mạng lấy gói đến từ máy tính, lớp vận chuyển lấy tồn tin đến q trình máy tính Phân đoạn hợp đoạn: Một tin chia thành nhiều phân đoạn truyền được, phân đoạn mang số chuỗi Các số cho phép lớp vận chuyển tái hợp tin đến đích để nhận dạng thay gói bị thất lạc truyền dẫn Điều khiển kết nối: Lớp vận chuyển theo hướng kết nối hay không kết nối Lớp vận chuyển theo hướng không kết nối xử lý phân đoạn gói độc lập chuyển giao đến lớp vận chuyển thiết bị đích Lớp vận chuyển theo hướng kết nối tạo kết nối với lớp vận chuyển thiết bị đích truớc chuyển giao gói Sau chuyển xong liệu, kết thúc kết nối Điều khiển lưu lượng: Tương tự lớp kết nối liệu, lớp vận chuyển có nhiệm vụ điều khiển lưu lượng Tuy nhiên, điều khiển lưu lượng lớp thực cách end to end thay kết nối đơn Kiểm tra lỗi: Tương tự lớp kết nối liệu, lớp vận chuyển có nhiệm vụ kiểm tra lỗi Tuy nhiên, kiểm tra lỗi lớp thực cách end to end thay kết nối đơn Lớp vận chuyển thiết bị phát bảo đảm toàn tin đến lớp vận chuyển thu khơng bị lỗi (hỏng hóc, thất lạc hay trùng lắp) Việc sửa lỗi thường thực qua trình truyền lại Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 24 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Ví dụ 3: hình 3.10 A P ` j Data Data-1 T2 k Transport layer k A P j Data-2 j Data-2 T2 ` Hình 10 j k A P k A P H2 Data-1 j Transport layer Network layer Network layer Data link layer Data link layer k A P H2 T2 j Data Data-1 Data-2 T2 Data-2 j j k A P k A P Data-1 j k j k A P H2 k A P H2 Internet Hình 3.2 Dữ liệu đến từ lớp địa service-point (port) j k ( j địa ứng dụng gởi k địa ứng dụng thu) Do kích thước liệu lớn khả lớp mạng, nên liệu chia thành hai gói, gói cịn địa điểm dịch vụ (j k) N ên lớp mạng, địa mạng (A P) thêm vào gói Các gói di chuyển theo đường khác đến đích theo hay khơng theo thứ tự Hai gói chuyển giao đến lớp mạng đích, có nhiệm vụ gở bỏ header lớp mạng Hai gói truyền tiếp sang lớp vận chuyển, tái hợp để chuyển giao lên lớp 3.2.5 LỚP KIỂM SOÁT KẾT NỐI: Các dịch vụ ba lớp đầu (vật lý, kết nối liệu, lớp mạng) chưa đủ cho số q trình Lớp kiểm sốt lớp điều khiển đối thọai: thiết lập, trì, đồng hóa tương tác hệ thống thơng tin Các nhiệm vụ lớp kiểm soát: Điều khiển đối thoại: Lớp kiểm soát cho phép hai hệ thống vào đối thoại Lớp cho phép thông tin hai q trình bán song cơng song cơng Ví dụ đối thoại đầu cuối kết nối với thiết bị chủ bán song công Đồng hố: Lớp kiểm sốt cho phép q trình thêm checkpoint (điểm đồng bộ) vào dịng liệu Ví dụ: hệ thống gởi file gồm 2000 trang, nên chèn vào checkpoint sau 100 trang đề bảo đảm đơn vị 100 trang nhận xác nhận cách độc lập Trong trường hợp này, truyền dẫn bị đứt vào trang 523, việc truyền lại bắt đầu vào trang 501, không cần truyền lại trang từ đến 500 Hình 3.11 minh họa quan hệ lớp kiểm soát với lớp vận chuyển lớp trình bày Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 25 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI 3.2.6 LỚP TRÌNH BÀY: Lớp trình bày liên quan đến vấn đề cú pháp (syntax) ngữ nghĩa (sematic) tin tức trao đổi hai hệ thống Hình 3.12 cho thấy quan hệ lớp trình bày với lớp ứng dụng lớp kiểm sốt Hình 3.3 Các nhiệm vụ lớp là: Biên dịch (translation): Các trình (chương trình chạy) hai hệ thống thường trao đổi thông tin theo dạng chuỗi ký tự, số, v.v Thông tin thiết phải chuyển sang dòng bit trước gởi Do máy tính khác thường dùng phương pháp mã hóa khác nhau, nên lớp trình bày có nhiệm vụ vận hành chung hai hệ thống Lớp trình bày thiết bị phát thay đổi dạng thông tin từ dạng thiết bị phát (senderdepending) sang dạng thông thường Tại thiết bị thu, lớp trình bày chuyển dạng thơng thường thành dạng thiết bị thu (receiving depending) Mã khóa (encryption) Giải mã khóa (decryption): Để mang thơng tin nhạy cảm, hệ thống phải có khả bảo đảm tính riêng tư Mã khóa q trình mà thiết bị phát chuyển đổi thông tin gốc thành dạng khác gởi tin qua mạng Giải mã khóa (decryption) q trình ngược lại nhằm chuyển tin trở dạng gốc Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 26 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Nén: N én liệu nhằm giảm thiểu số lượng bit để truyền N én liệu ngày trở nhên quan trọng truyền multimedia văn bản, audio, video 3.2.7 LỚP ỨNG DỤNG: Cho phép người dùng (user), người hay phần mềm, truy cập vào mạng Lớp cung cấp giao diện cho người dùng hỗ trợ dịch vụ thư điện tử, remote file access and transfer, shared database management, dạng dịch vụ phân phối liệu khác Hình 3.13 minh họa quan hệ lớp ứng dụng với user lớp trình bày Trong số dịch vụ có được, hình vẽ trình bày dạng: X.400 (message handle services); X.500 (directory services); chuyển file access, and management (FTAM) User hình dùng X.400 gởi email Chú ý khơng có thêm header hay trailer lớp User Application layer X.500 FTAM User X.400 Application layer X.500 FTAM X.400 L7 data L7 data To presentation layer From presentation layer Hình 3.4 Các đặc tính lớp là: Mạng đầu cuối ảo (network virtual terminal): version phần mềm đầu cuối vật lý cho phép user log on vào thiết bị chủ (remote host) Để làm việc này, lớp ứng dụng tạo phần mềm mô đầu cuối cho remote host Máy tính user đối thoại phần mềm đầu cuối này, tức với host ngược lại Remote host tưởng đối thoại với terminal cho phép bạn log on Quản lý, truy cập truyền liệu (FTAM: file transfer, access, and management): Ứng dụng cho phép user truy cập vào remote computer (để đọc hay thay đổi liệu), để truy lục file từ remote computer quản lý hay điều khiển file từ remote computer Dịch vụ thư điện tử: Ứng dụng cho cung cấp sở cho việc gởi, trả lời lưu trữ thư điện tử Dịch vụ thư mục (directory services): Ứng dụng cung cấp nguồn sở liệu (database) phân bố truy cập nguồn thông tin tồn cầu dịch vụ mục đích khác Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 27 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI TÓM TẮT VỀ CHỨC NĂNG CÁC LỚP: Chức bảy lớp tóm tắt hình 3.14: Hình 3.5 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 28 https://fb.com/tailieudientucntt ... trình truyền lại Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 24 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Ví dụ 3: hình 3. 10 A P ` j Data Data-1... dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 26 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI Nén: N én liệu nhằm giảm thiểu số lượng bit để truyền N én... guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 27 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mơ hình OSI TĨM TẮT VỀ CHỨC NĂNG CÁC LỚP: Chức bảy lớp tóm tắt hình 3. 14: Hình 3. 5