- Trung tâm dịch vụ diện rộng
b) Kiểu đa điểm, quảng bỏ (Point to Multipoint, Broadcasting): Tất cả cỏc nỳt cựng truy nhập chung trờn một đường truyền Thụng tin được truyền đi từ nỳt nguồ n nào đ ú,
3.3.3 Mụ hỡnh kết nối cỏc hệ thống mở OS
Vào cuối thập niờn 70, tổ chức tiờu chuẩn hoỏ quốc tế (ISO) đó lập ra một tiều ban nhằm phỏt triển một khung chuẩn cho kiến trỳc mạng mỏy tớnh, đú chớnh là mụ hỡnh tham chiếu cho việc kết nối cỏc hệ thống mở (OSI). Mục đớch của mụ hỡnh này là giảm thiểu sự
khụng tương thớch giữa cỏc hệ thống mỏy tớnh.
Năm 1982, ISO phỏt hành bản dự thảo cỏc tiờu chuẩn quốc tế mang tờn ISO 7498. Tài liệu này chỉ đưa ra khung chuẩn cho việc thiết kế cỏc giao thức truyền thụng chứ khụng
đưa ra cỏc đặc tớnh kỹ thuật chi tiết cần thiết cho tớnh tương thớch. CCITT và ITU-T đó phỏt hành tài liệu này trờn khuyến nghị X.200.
Ban đầu OSI được thiết kế cho truyền thụng mỏy tớnh. Ngày nay dữ liệu và thoại khụng nhất thiết phải được tỏch ra thành cỏc mạng khỏc nhau. Nhiều khi mạng khụng biết và khụng quan tõm tới việc dữ liệu đang truyền chứa thụng tin gỡ. ISO và ITU-T định rừ tất cả
cỏc hệ thống và mạng mới theo nguyờn lý phõn tầng của OSI. Tuy nhiờn cú một vài hệ thống toàn cầu khụng được thiết kế theo OSI, tiờu biểu nhất là Internet. Internet dựa trờn cỏc chuẩn sẵn cú, nhưng khụng được phờ chuẩn bởi ISO hoặc ITU-T.
Tờn OSI xuất phỏt từ mục đớch làm cho cỏc hệ thống trở thành “mở” với hệ thống khỏc trong việc truyền thụng. Cỏc nhà sản xuất được tự do sử dụng cỏc đặc tớnh kỹ thuật “mở” này. Tuy nhiờn vẫn tồn tại nhiều hệ thống truyền dữ liệu độc quyền, cỏc đặc tớnh kỹ
thuật của hệ thống này là độc quyền của nhà sản xuất. Do vậy chỳng khụng thể sử dụng được cho cỏc hệ thống khỏc.
Trong mụ hỡnh OSI, truyền thụng được chia thành 7 tầng (xem Hỡnh 3.9).
Khi chỳng ta xem xột đến cỏc chức năng mỗi tầng thực hiện, chỳng ta sẽ nhận thấy ở
cỏc tầng càng thấp càng cú nhiều chức năng liờn quan đến cụng nghệ mạng sử dụng cho truyền dữ liệu thực sự. Cũn cỏc tầng càng cao càng cú nhiều chức năng phục vụ cho cỏc ứng dụng phầm mềm chạy trờn cỏc mỏy chủ. Trong mụ hỡnh OSI, tất cả cỏc tầng từ tầng 4 đến tầng 7 được thực hiện chỉ trong truyền thụng ở cỏc mỏy trạm cuối, chỳng khụng thực hiện quỏ trỡnh truyền dữ liệu đầu-cuối thực sự. Quỏ trỡnh này thuộc về cỏc tầng từ 1 đến 3. Mục
đớch của cỏc tầng cao nhất là trợ giỳp cho cỏc ứng dụng phần mềm, và để thực hiện được
điều này cỏc tầng cao nhất cung cấp cỏc dịch vụ phức tạp hơn chứ khụng chỉđơn giản là một luồng dữ liệu. Luồng dữ liệu này được tầng mạng cung cấp và cú thể chứa lỗi. Trong trường hợp dịch vụ phục hồi lỗi khụng được giao thức tầng giao vận cung cấp thỡ cỏc nhà thiết kế
phần mềm ứng dụng phải thiết kế một lược đồ phục hồi lỗi trong ứng dụng của mỡnh.
Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Giao thức tầng ứng dụng Ứng dụng Trỡnh diễn Phiờn Giao vận Mạng Liờn kết dữ liệu Vật lý Phần mềm ứng dụng Mỏy chủ B Giao thức tầng trỡnh diễn Giao thức tầng phiờn Giao thức tầng giao vận Network Data link Physical Mạng Liờn kết dữ liệu Vật lý a) b) c) a) b) c) Mạng truyền thụng cấp dưới Mụi trường vật lý a) Giao thức tầng mạng b) Giao thức tầng liờn kết dữ liệu c) Giao thức tầng vật lý Tầng 7 Tầng 6 Tầng 5 Tầng 4 Tầng 3 Tầng 2 Tầng 1 Phần mềm ứng dụng Mỏy chủ A
Hỡnh 3.8: Mụ hỡnh tham chiếu OSI Tầng vật lý
Tầng vật lý liờn quan đến quỏ trỡnh truyền dẫn tớn hiệu qua một kờnh truyền thụng. Vấn đề chớnh của việc thiết kế là đảm bảo khi một bờn gửi bớt “1” thỡ bờn kia cũng phải nhận
được bớt “1” chứ khụng phải bớt “0”. Cỏc đặc tớnh kỹ thuật điển hỡnh của tầng vật lý gồm: tốc
độ bớt, giỏ trị điện ỏp sử dụng để biểu diễn bớt “0” và bớt “1”, số chõn cắm và loại bộ nối (connector) sử dụng. Tầng vật lý trong cỏc hệ thống được thiết kếđể giảm thiểu lỗi khi hoạt
Cỏc đặc tả của tầng vật lý liờn quan đến cỏc giao diện điện, cơ và phương tiện truyền dẫn vật lý. Phương tiện truyền dẫn được hiểu là ở dưới tầng vật lý, nhưng cỏc đặc tớnh nú yờu cầu cú chứa trong đặc tả của tầng vật lý.
Tầng liờn kết dữ liệu
Tầng liờn kết dữ liệu cú nhiệm vụ tạo lập cỏc khung, gửi chỳng tới kờnh truyền thụng vật lý thụng qua tầng vật lý; nhận khung, kiểm tra lỗi và chuyển khung khụng cú lỗi lờn tầng mạng. Tầng liờn kết dữ liệu phớa nhận gửi tớn hiệu xỏc nhận cho tầng liờn kết dữ liệu phớa truyền. Phớa truyền cú thể truyền lại khung nếu trong một khoảng thời gian nhất định phớa nhận khụng gửi tớn hiệu xỏc nhận.
ISO định rừ tầng liờn kết dữ liệu cho cỏc mạng LAN và chia cỏc đặc tả thành 2 tầng con:
- Tầng điều khiển truy nhập phương tiện (MAC – Medium Access Control)
- Tầng điều khiển liờn kết logic (LLC – Logical Link Control)
Do tớnh chất phức tạp của tầng liờn kết dữ liệu trong cỏc mạng LAN mà sự phõn chia này là cần thiết. Trong mạng LAN, cỏc mỏy tớnh được nối tới cựng một dõy cỏp, chỳng chia sẻ khả năng truyền dẫn của một kờnh quảng bỏ (đa truy nhập hoặc truy nhập ngẫu nhiờn). Tầng con MAC liờn quan đến cỏc chức năng phụ thuộc phần cứng mạng. Hai vớ dụ phổ biến nhất của cỏc cụng nghệ mạng LAN là CSMA/CD (Ethernet) và Token Ring. Tầng con LLC quan tõm nhất đến khớa cạnh toàn vẹn dữ liệu như: truyền lại dữ liệu, xỏc nhận việc nhận dữ
liệu. Đối với cỏc liờn kết điểm-điểm đơn giản hơn thỡ khụng cần phải tỏch tầng MAC. Trong trường hợp này, chỉ một đặc tả giao thức tầng liờn kết dữ liệu cũng cú thể bao phủ toàn bộ
tầng liờn kết dữ liệu.
Trong mạng LAN, mỗi mỏy tớnh cú riờng một địa chỉ MAC (địa chỉ phần cứng). Địa chỉ này được sử dụng để xỏc định nguồn và đớch của mỗi khung trờn kờnh quảng bỏ. Nhờ cú
địa chỉ MAC, cỏc mỏy tớnh cú thể cú một kết nối điểm-điểm thụng qua một kờnh quảng bỏ
được chia sẻ bởi nhiều kết nối điểm-điểm. Cần chỳ ý rằng địa chỉ MAC chỉđược sử dụng ở
bờn trong mạng LAN chứ khụng được truyền tới cỏc mạng khỏc.
Tầng mạng
Cỏc tầng bờn dưới tầng mạng chỉ quan tõm đến cỏc kết nối điểm-điểm giữa 2 nỳt. Tầng mạng cú những kiến thức về kiến trỳc mạng và cựng với tầng mạng của cỏc nỳt nú phục vụ, cỏc gúi dữ liệu được định tuyến thụng qua mạng để tới đớch. Mỗi nỳt cú riờng một
địa chỉ toàn cục (tầng mạng).
Vấn đề chớnh yếu là xỏc định cú bao nhiờu gúi tin được định tuyến từđiểm nguồn tới
điểm đớch. Việc định tuyến cú thể dựa trờn cỏc bảng định tuyến cố định tại tầng mạng và chỳng hiếm khi thay đổi, hoặc cỏc tuyến cú thể thay đổi để phản ỏnh tải trọng hiện thời của mạng.
Khi cú nhu cầu, cỏc mỏy chủ của mạng cú thể tự do gửi cỏc gúi tin. Chỳng thường khụng được biết gỡ về mật độ lưu lượng của cỏc mỏy chủ khỏc hoặc của cỏc kết nối trờn mạng. Tỡnh cờ, nếu cú nhiều mỏy chủ cựng trao đổi thụng tin tại một thời điểm và cú quỏ
nhiều gúi được truyền thỡ sẽ tạo ra cỏc khu vực dễ bị tắc nghẽn trờn mạng. Việc điều khiển tắc nghẽn cũng thuộc về tầng mạng.
Trong cỏc mạng dữ liệu cụng cộng, chức năng tớnh cước thường được xõy dựng bờn trong tầng mạng. Phần mềm trong tầng mạng phải đếm xem cú bao nhiờu gúi tin hoặc ký tự
mà mỗi khỏch hàng đó gửi đểđưa ra thụng tin tớnh cước.
Trong một mạng quảng bỏ biệt lập (chẳng hạn Ethernet) việc định tuyến đơn giản đến mức cú thể khụng cần đến tầng mạng. Địa chỉ MAC cú thể nhận dạng cỏc mỏy chủ. Tuy nhiờn nếu cỏc mạng này được nối tới cỏc mạng khỏc, thỡ cỏc địa chỉ mạng bắt buộc phải cú. Chỳ ý rằng cỏc địa chỉ MAC sử dụng trong tầng liờn kết dữ liệu là khụng quan trọng bờn ngoài mạng LAN.
Tầng giao vận
Tầng giao vận là tầng đầu-cuối thực sự đầu tiờn. Cỏc giao thức từ tầng giao vận trở
lờn của cỏc trạm sử dụng mạng như một kết nối điểm-điểm để truyền thụng. Thụng điệp nguồn trờn đường đi cú thểđược tầng mạng tỏch ra và tầng phiờn bờn nhận sẽ là nơi đầu tiờn cỏc gúi nhỏ thuộc cựng một thụng điệp gặp lại nhau.
Tầng giao vận hoạt động như một tầng giao diện giữa cỏc tầng thấp (dành cho việc kết nối mạng) và cỏc tầng cao (dành cho cỏc dịch vụ ứng dụng). Nhiệm vụ của tầng này là
đảm bảo ngăn chặn thường xuyờn việc truyền dẫn từđầu cuối đến đầu cuối khụng cú lỗi và cỏc gúi tin khụn gbị mất trong quỏ trỡnh truyền thụng. Để thực hiện điều này trong tầng giao vận cú thể bao gồm cỏc thủ tục truyền lại hoặc thủ tục xỏc nhận.
Tầng giao vận thường cung cấp 2 lớp dịch vụ cơ sở cho tầng phiờn:
- Truyền cỏc thụng điệp và gúi dữ liệu riờng biệt qua mạng. Cỏc thụng điệp được truyền cú thể tới đớch theo thứ tự khỏc nhau và lỗi cú thể xuất hiện. Vớ dụ giao thức UDP – User Datagram Protocol của Internet (khụng thuộc về cỏc giao thức OSI) và giao thức giao vận, lớp 1 (TP1) của OSI (IS 9072).
- Kờnh truyền điểm-điểm khụng lỗi sẽ chuyển cỏc thụng điệp theo cựng một thứ tự như
khi chỳng được gửi. Vớ dụ giao thức điều khiển truyền thụng (TCP) của Internet (khụng cú trong chuẩn giao thức OSI) và TP4 của OSI (IS 8072/8073)
Tầng phiờn
Tầng giao vận đảm bảo cho sự thành cụng trong truyền thụng đầu-cuối giữa cỏc mỏy tớnh. Thực tế, quỏ trỡnh truyền thụng được thực hiện bởi 4 tầng bờn dưới tầng phiờn. Ba tầng cao nhất khụng cần thiết cho quỏ trỡnh truyền dữ liệu, nhưng chỳng tạo sự tương thớch cho cỏc ứng dụng và do vậy cỏc chương trỡnh ứng dụng chạy trờn cỏc mỏy cú thể hiểu được nhau.
Tầng phiờn cho phộp sử dụng trờn cỏc mỏy khỏc nhau thiết lập cỏc phiờn làm việc với nhau. Vớ dụ, nú cho phộp người sử dụng truy nhập vào một hệ thống chia sẻ thời gian ở xa hoặc cho phộp truyền tệp giữa 2 mỏy tớnh.
Tầng phiờn cho phộp truyền thụng cỏc dữ liệu bỡnh thường, giống như tầng giao vận thực hiện, nhưng nú cũn cung cấp một số dịch vụ mở rộng hữu ớch cho cỏc ứng dụng. Chẳng
hạn dịch vụ quản lý điều khiển đàm thoại. Cỏc phiờn làm việc cú thể cho phộp truyền thụng 2 hướng hoặc 1 hướng tại một thời điểm. Nếu truyền thụng một hướng được cho phộp, tầng phiờn cú thể cho biết hướng nào đang sử dụng. Tầng phiờn cũn cung cấp chức năng quản lý thẻ bài, và với sự trợ giỳp của chức năng này chỉ cú mỏy nào nắm thẻ bài mới cú thể thực hiện một thao tỏc nguy cấp.
Một dịch vụ khỏc của tầng phiờn là dịch vụ truyền thành cụng cỏc tệp kớch thước lớn. Nếu khụng cú dịch vụ này thỡ chỉ cần một lỗi đơn giản trong quỏ trỡnh truyền thụng cũng cú thể phỏ hủy cả một tệp và do đú phải truyền lại cả tệp. Để hạn chếđiều này, tầng phiờn cung cấp cỏch chốn cỏc điểm kiểm tra vào trong luồng dữ liệu, và do vậy nếu cú lỗi thỡ chỉ cần truyền lại dữ liệu từđiểm kiểm tra cuối cựng.
Tầng trỡnh diễn
Như chỳng ta thấy, cỏc tầng thấp chủ yếu liờn quan tới quỏ trỡnh truyền cú thứ tự cỏc bớt hoặc dữ liệu từ nguồn đến đớch. Thay vào đú, tầng trỡnh diễn liờn quan đến dạng thụng tin
được truyền đi. Mỗi mỏy tớnh cú thể cú cỏch biểu diễn dữ liệu nội tại riờng của nú, do vậy những thoả thuận và chuyển đổi là cần thiết để cỏc mỏy tớnh cú thể hiểu được nhau.
Nhiệm vụ của tầng trỡnh diễn là mó húa dữ liệu được cấu trỳc theo cỏc định dạng của mỏy tớnh thành luồng dữ liệu phự hợp cho truyền dẫn. Chẳng hạn như việc nộn dữ liệu. Tầng trỡnh diễn phớa nhận giải mó dữ liệu đó được nộn thành dạng biểu diễn được yờu cầu. Tầng trỡnh diễn giỳp cả 2 mỏy tớnh hiểu được ý nghĩa của luồng bớt nhận được theo cựng một cỏch.
Cỏc mỏy tớnh khỏc nhau cú cỏch biểu diễn dữ liệu nội tại khỏc nhau. Tất cả cỏc mỏy tớnh lớn IBM đều sử dụng mó trao đổi thập phõn được mó hoỏ nhị phõn mở rộng (EBCDIC – Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code), mó ký tự 8 bớt; trong khi thực tế tất cả cỏc mỏy khỏc đều sử dụng mó ASCII 7 hoặc 8 bớt. Cỏc chớp Intel đỏnh số cỏc byte của nú từ phải sang trỏi, trong khi cỏc chớp Motorola thỡ lại
đỏnh số từ trỏi qua phải. Do cỏc hóng sản xuất mỏy tớnh hiếm khi thay đổi cỏc quy
ước của riờng mỡnh nờn cỏc chuẩn toàn cầu cho việc biểu diễn dữ liệu nội tại sẽ
khụng bao giờđược chấp nhận.
Một giải phỏp đảm bảo tớnh tương thớch là định nghĩa một chuẩn cho “dạng biểu diễn mạng” của dữ liệu. Như vậy bất kỳ mỏy tớnh nào cũng cú thể truyền thụng được với cỏc mỏy tớnh khỏc nếu nú chuyển đổi những biểu diễn dữ liệu nội tại thành dạng mạng được chuẩn hoỏ này.
Tầng ứng dụng
Tầng ứng dụng bao hàm cỏc ứng dụng truyền thống sử dụng dịch vụ của cỏc tầng thấp hơn. Cỏc ứng dụng của người sử dụng thực hiện cỏc cụng việc trờn mỏy tớnh khụng thuộc vào tầng ứng dụng, nhưng chỳng trao đổi thụng tin nhờ sự trợ giỳp của giao thức tầng
ứng dụng. Chương trỡnh xử lý văn bản là một vớ dụ vềứng dụng của người sử dụng.
Để phục vụ cỏc ứng dụng người sử dụng, cỏc ứng dụng truyền thụng cần thiết như
truyền tệp hoặc một đầu cuối ASCII thường được định nghĩa như cỏc giao thức tầng ứng dụng. Ứng dụng truyền thụng cung cấp cho cỏc ứng dụng người sử dụng những dịch vụ
trỡnh viờn giống như cỏc dịch vụ khỏc cuả hệđiều hành. Với sự trợ giỳp của cỏc dịch vụ này, nhà lập trỡnh phần mềm ứng dụng khụng phải lo lắng gỡ về quỏ trỡnh truyền thụng dữ liệu thực tế. Họ cú thể sử dụng tất cả cỏc dịch vụ của chồng giao thức được thực hiện trờn mụi trường phỏt triển phần mềm của họ.
Thưđiện tử (Email) là một vớ dụ về cỏc giao thức ứng dụng. Trong vớ dụ này, ngoài cỏc chức năng giống với cỏc chức năng của giao thức truyền tệp, nú cũn cung cấp cỏc chức năng viết sẵn như xoỏ, gửi và đọc thư. Vớ dụ, những đặc tớnh kỹ thuật của tầng ứng dụng định nghĩa định dạng của trường địa chỉ và trường thụng điệp.
Để phõn biệt giữa chương trỡnh ứng dụng và tầng ứng dụng được xỏc định bởi một giao thức, chỳng ta hóy lấy thư điện tử làm vớ dụ. Chỳng ta cú thể cú một ứng dụng chạy bờn trờn tầng ứng dụng. Chương trỡnh này cú thể cung cấp 9 mầu, một trỡnh soạn thảo thõn thiện người sử dụng, cỏc cửa sổ để đỏnh địa chỉ và đỏnh nội dung thụng điệp. Nú cũng cú thể cung cấp một phương phỏp đỏnh địa chỉ thõn thiện người sử dụng chẳng hạn như khi chỳng ta đỏnh một địa chỉđớch là “John” thỡ địa chỉ này sẽđược phần mềm chuyển đổi thành dạng mà tầng ứng dụng hiểu được.
Cần chỳ ý rằng dịch vụ tầng ứng dụng cung cấp cho chỳng ta cỏc dịch vụ truyền thụng nhưng chỳng ta cú thể phải nõng cao cỏc dịch vụ này cựng với một phần mềm ứng dụng để sử dụng nú cho cỏc mục đớch nội bộ.