Mô Hình OSI

Mô hình OSI

Chương 2 Mô hình OSI

Mô hình hoạt động của hệ thống gửi nhận thư:

Hai đối tác A ở Paris và B ở Hà Nội thường xuyên trao đổi thư

từ với nhau Vì A không thể nói tiếng Việt và B không thể nói tiếng Pháp, trong khi đó cả hai có thể hiểu tiếng Anh, cho nên

nó được chọn là ngôn ngữ trao đổi thư giữa A và B Cả hai gửi thư từ cơ quan của họ Trong công ty có bộ phận văn thư có trách nhiệm tập hợp và gửi tất cả các thư của công ty ra bưu điện

Kiến trúc phân tầng

Tiến trình A gửi cho B một lá thư diễn ra như sau:

1 A viết lá thư bằng tiếng Pháp

2 A đưa lá thư cho thư ký, biết tiếng Anh để thông dịch lá thư sang tiếng Anh, sau đó bỏ lá thư vào phong bì, ghi địa chỉ người nhận là địa chỉ của B

3 Nhân viên của bộ phận văn thư chịu trách nhiệm thu thập thư của công

ty ghé qua văn phòng của A để nhận thư cần gửi đi

4 Bộ phận văn thư thực hiện việc phân loại thư và dán tem lên các lá thư

5 Lá thư được gửi đến bưu điện ở Paris

6 Lá thư gửi sang Việt Nam bằng máy bay

7 Thư cho cơ quan B được bưu điện Hà Nội chuyển đến

8 Bộ phận văn thư của công ty B tiến hành phân loại

9 Thư được gửi đến văn phòng của B

10 Thư ký của B mở thư ra và dịch nội dung lá thư sang tiếng Việt

11 B đọc lá thư của A gửi cho anh ta

Kiến trúc phân tầng

Hoạt động mạng là quá trình gửi dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác Quá trình này có thể được chia thành các tác vụ riêng biệt:

 Nhận biết dữ liệu

 Chia dữ liệu thành từng gói để có thể quản lý được

 Thêm thông tin vào từng gói để xác định địa chỉ máy nhận và thứ tự của gói tin

 Bổ sung thông tin để kiểm tra lỗi(check sum) và thời lượng (timeout) (Time to live)

 Đưa dữ liệu lên mạng và gửi đi

Các thủ tục này được HĐH tuân theo một cách nghiêm ngặt, những thủ tục này được gọi là giao thức

Kiến trúc phân tầng

Hệ thống giao thức là một trong các thành phần cốt lõi để thiết kế nên mạng máy tính,

do vậy cần đ ợc xây dựng theo một mô hình thống nhất Mỗi hệ thống mạng máy tính hiện nay đều đ ợc coi nh cấu trúc đa tầng giao thức Trong đó mỗi tầng cung cấp một

số dịch vụ nhất định

Giao thøc tÇng 1

Giao thøc tÇng i-1 Giao thøc tÇng i Giao thøc tÇng N

Tầng i-1 Tầng i Tầng i+1 Tầng N

Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng:

Mỗi hệ thống trong mạng đều có cấu trúc tầng giống nhau (số l ợng tầng và chức năng của mỗi tầng)

Dữ liệu không đ ợc truyền trực tiếp từ tầng thứ i của

hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ tầng thấp nhất liên hệ trực tiếp với đ ờng truyền vật lý)

Nh vậy việc kết nối giữa hai hệ thống đ ợc thực hiện thông qua hai loại liên kết: liên kết vật lý ở tầng thấp nhất và liên kết lôgic (ảo) ở các tầng cao hơn

Kiến trỳc phõn tầng

Hai dạng liên kết: liên kết giữa hai tầng đồng mức - liên kết ngang và liên kế giữa hai tầng liền kề - liên kết dọc

Giao thức tầng 1

Giao thức tầng i-1 Giao thức tầng i Giao thức tầng N

Tầng i-1 Tầng i Tầng i+1 Tầng N

Việc liên kết giữa các tầng liền kề trong mô hình OSI đ ợc xây dựng theo nguyên tắc đáp ứng các dịch vụ thông qua các hàm nguyên thuỷ, có bốn kiểu hàm nguyên thuỷ:

 Request (yêu cầu): ng ời sử dụng dùng để gọi một chức năng.

 Indication (chỉ báo): ng ời cung cấp dịch vụ dùng để:

Qui trình thực hiện một giao tác giữa hai hệ thống A và B:

- Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề d ới nó một hàm Request.

- Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu gửi yêu cầu sang tầng (N) của

B theo giao thức tầng N đã xác định

- Nhận đ ợc yêu cầu, tầng (N) của B chỉ báo lên tầng (N+1) của B hàm Indication.

- Tầng (N+1) của B trả lời bằng hàm Response gửi tầng (N) kề nó

- Tầng (N) của B cấu tạo một đơn vị dữ liệu gửi trả lời sang tầng (N) của A theo giao thức tầng N đã xác định

Kiến trỳc phõn tầng

Một thực thể ở tầng (N) không thể truyền dữ liệu trực tiếp với một thực thể

tầng (N) ở một hệ thống khác mà phải truyền xuống tầng d ới để truyền

qua tầng thấp nhất (tầng Vật lý) Khi xuống đến tầng (N-1) dữ liệu đ ợc

chuyển từ tầng (N) đ ợc xem nh một đơn vị dữ liệu cho dịch vụ SDU

(Service Data Unit) của tầng (N-1) Phần thông tin điều khiển của tầng

(N-1) gọi là (N-1) PCI (Protocol Control Identifier) đ ợc thêm vào đầu

(N-1)SDU để tạo thành (N-1) PDU (Protocol Data Unit)

Trong tr ờng hợp (N-1) SDU quá dài thì sẽ đ ợc cắt nhỏ thành nhiều đoạn và đ ợc bổ sung phần (N-1) PCI ở đầu tạo thành nhiều (N-1) PDU Trình tự nh thế sẽ đ ợc tiếp diễn cho tới tầng Vật lý ở đó dữ liệu đ ợc truyền qua đ ờng truyền vật lý.

Bên hệ thống nhận, trình tự sẽ diễn ra ng ợc lại Qua mỗi tầng PCI t ơng ứng sẽ đ ợc phân tích và sau đó cắt bỏ khỏi các PDU tr ớc khi gửi lên các tầng trên (Cơ chế hoạt động

sẽ đ ợc trình bày chi tiết ở phần sau)

Kiến trỳc phõn tầng

 Những năm 1980 các hệ thống đường truyền tốc độ cao đã được thiết lập ở Bắc Mỹ và Châu Âu và từ đó cũng xuất hiện các nhà cung cấp các dịnh vụ truyền thông với những đường truyền có tốc độ cao hơn nhiều lần so với đường dây điện thoại Với những chi phí thuê bao chấp nhận được, người ta có thể sử dụng được các đường truyền này để liên kết máy tính lại với nhau và bắt đầu hình thành các mạng một cách rộng khắp Các mạng LAN, MAN, WAN ra đời

và nhanh chóng phát triển cả về số lượng, quy mô, chất lượng, cũng như về công nghệ

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)

 Tuy nhiên, cũng ngay trong những năm 80, khi mà ưu thế của các loại mạng máy tính đang thể hiện rõ thì nó cũng đặt ra những thách thức về tiêu chuẩn kết nối các thiết bị ngoại vi Kết quả là những hệ thống hiện có thời đó chỉ cho phép thiết bị (cả về phần cứng và phần mềm) của

một nhà sản xuất kết nối được với nhau và được gọi là hệ

thống đóng Điều này là hết sức bất tiện cho việc triển

khai mạng cũng như rất phiền toái cho người sử dụng khi muốn lắp đặt mạng phục vụ cho công việc, cũng như hạn chế ngăn cản việc mở rộng mạng một cách “thoải mái” cho những quy mô lớn hơn

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)

 Mô hình OSI (Open Systems Interconnection Reference Model) (Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở) là một thiết kế dựa vào nguyên lý phân tầng, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các hệ máy

đa dạng được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau

Mô hình cho phép tất cả các thành phần của mạng hoạt động hòa đồng, bất kể thành phần ấy do ai tạo dựng và thiết kế giao thức mạng giữa chúng do ISO đưa ra

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)

Ứng dụng Trình bày Phiên Giao vận Mạng

 Mô hình OSI phân chia chức năng của một giao thức ra thành một chuỗi các tầng

 Mỗi một tầng có một đặc tính là nó chỉ sử dụng dịch vụ

của tầng dưới nó, đồng thời chỉ cho phép tầng trên sử

dụng các dịch vụ của mình

Mục đích

 Một hệ thống cài đặt các giao thức bao gồm một chuỗi các tầng nói trên được gọi là "chồng giao

thức" (protocol stack) Chồng giao thức có thể

được cài đặt trên phần cứng, hoặc phần mềm, hoặc

là tổ hợp của cả hai Thông thường thì chỉ có những tầng thấp hơn là được cài đặt trong phần cứng, còn những tầng khác được cài đặt trong phần mềm.

Mục đích

 Mô hình 7 lớp OSI chỉ là mô hình tham chiếu chứ không phải là một mạng cụ thể nào Các nhà thiết kế mạng sẽ nhìn vào đó để biết công việc thiết kế của mình đang nằm ở đâu

 Xuất phát từ ý tưởng “chia để trị’, khi một công việc phức tạp được module hóa thành các phần nhỏ hơn thì sẽ tiện lợi cho việc thực hiện và sửa sai, mô hình OSI chia chương trình truyền thông ra thành 7 tầng với những chức năng phân biệt cho từng tầng

Chú ý

 Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng là: giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).

Chú ý

 Giao thức có liên kết: trước khi truyền, dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết đó, việc 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.

Chú ý

 Trong trao đổi thông tin, quá trình trao đổi thông tin được chia ra làm các quá trình nhỏ hơn và các quá trình này

được đặt vào các nhóm logic gọi là tầng – Layer Các

tầng này chỉ có nghĩa về mặt logic Mô hình tham chiếu OSI được chia làm 7 tầng riêng biệt Mỗi tầng sẽ có chức năng riêng trong quá trình trao đổi thông tin

Chú ý

 Mỗi thiết bị có thể thuộc một hay nhiều tầng khác nhau, và mỗi tầng có thể có nhiều thiết bị đảm nhiệm chức năng của tầng đó Khi đó các thiết bị và các giao thức mạng ra đời sẽ dựa trên mô hình này, tạo ra một

sự thống nhất cần thiết cho quá trình nghiên cứu và phát triển lâu dài, đây chính là lý do tại sao lại gọi là

mô hình tham chiếu.

Chú ý

Ưu điểm

 Cho phép nhiều nhà cung cấp thiết bị phát triển và đưa ra các thiết bị dựa theo các chuẩn của các thành phần mạng

 Nhờ đó mà các thiết bị phần cứng và các loại phần mềm mạng mới có thể làm việc được với nhau trong cùng một mạng

 Sự thay đổi của một tầng này không làm ảnh hưởng đến tầng khác Điều này sẽ không làm ảnh hưởng đến sự phát triển của công nghệ

Information for the Remote Secretary

Location A

Hoạt động

#: -Ik hou van konijnen

J’aime les lapins

Information for the Remote Translator

Information for the Remote Secretary

Message

Hoạt động

#: -Ik hou van konijnen

J’aime les lapins

Information for the remote translator

Information for the remote secretary

Hoạt động

Upper Layer Data

LLC Hdr + IP + TCP + Upper Layer Data

 Tầng 7: Cung cấp các ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ mạng (các ứng

dụng của người dùng: Web Browser (Netscape, Internet Explorer), các Mail User Agent (Outlook Express …), các FTP Server …) Người dùng mạng giao tiếp trực tiếp với tầng 7

 Tầng 6: Đảm bảo các máy tính có kiểu định dạng dữ liệu khác nhau vẫn

có thể trao đổi thông tin cho nhau Các máy tính sẽ thống nhất với nhau về một kiểu định dạng dữ liệu trung gian để trao đổi thông tin giữa các máy tính Một dữ liệu cần gửi đi sẽ được tầng 6 chuyển sang định dạng trung gian trước khi dữ liệu được truyền lên mạng Ngược lại, khi nhận dữ liệu

từ mạng, tầng 6 sẽ chuyển dữ liệu sang định dạng riêng của nó

Chức năng cơ bản của từng tầng

Tầng 5: cho phép các ứng dụng thiết lập, sử dụng và giải phóng các kênh

giao tiếp giữa chúng Cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên và các chức năng về bảo mật

Tầng 4: Đảm bảo truyền tải dữ liệu giữa các tiến trình Dữ liệu gửi đi

được đảm bảo không có lỗi, theo đúng trình tự, không bị mất mát, trùng lặp.

Chức năng cơ bản của từng tầng

Tầng 3: Đảm bảo gói dữ liệu có thể truyền từ máy này sang máy khác

cho dù không có đường truyền vật lý trực tiếp giữa chúng Tìm đường đi cho dữ liệu đến các đích khác nhau trong mạng

Tầng 2: Đảm bảo truyền tải các khung dữ liệu giữa 2 máy tính có đường

truyền vật lý nối trực tiếp với nhau Có cơ chế phát hiện và xử lý lỗi dữ liệu nhận.

Tầng 1: Điều khiển việc truyền tải thật sự các bit trên đường truyền vật

lý Định nghĩa các tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, phương pháp mã hóa dữ liệu, các loại đầu nối được sử dụng.

Chức năng cơ bản của từng tầng

Đơn vị dữ liệu giao thức (Protocol Data Unit)