Chương 1: Tổng quan CÂ U HỎI VÀ BÀ I TẬP CHƢƠNG 1 Câu 1: Nêu khái niệm mạng máy tính. Tại sao cần phải nối mạng máy tính? Câu 2: Có mấy loại mô hình điện toán mạng? Kể tên và nêu đặc điểm của các mô hình đó. Câu 3: Mạng máy tính thường được phân loại dựa trên những tiêu chínào? Câu 4: Phân biệt các loại mạng LAN, MAN, WAN. Câu 5: Kể tên những dịch vụ mạng phổ biến và nêu chức năng các dịch vụ đó.
Trường TCN số 20-BQP Page 17 Chương 2: Mô hình OSI CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH OSI 2. Các quy tắc và tiến trình truyền thông Quy tắc truyền thông (hay còn gọi là giao thức truyền thông) là những quy định về giao tiếp giữa các hệ thống giúp các hệ thống có thể hiểu và trao đổi dữ liệu với nhau. Tiến trình truyền thông gồm: - Người gửi thông điệp: là nơi phát đi thông tin, điểm khởi đầu của tiến trình truyền thông. Trước khi gửi người truyền tin phải lựa chọn thông tin sau đó mã hóa thông điệp dưới một dạng ngôn ngữ nào đó (lời nói, chữ viết.
- Người nhận thông điệp: là nơi nhận thông tin từ người gửi - Nội dung thông điệp - Kênh truyền thông - Thông tin phản hồi - Nhận thức 2. Mô hình tham chiếu OSI 2. Mô hình OSI Khi thiết kế, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng: phương pháp truy cập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau.
Sự không tương thích đó làm cho người sử dụng các mạng khác nhau không thể trao đổi thông tin với nhau được. Nhu cầu cấp bách của khách hàng khiến cho các nhà sản xuất thông qua tổ chức chuẩn hoá quốc tế và quốc gia để tìm ra một giải pháp chung dẫn đến sự hội tụ của các sản phẩm mạng. Trên cơ sở đó những nhà thiết kế và các nghiên cứu lấy đó làm khung chuẩn cho sản phẩm của mình. Năm 1977 tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (international organization for standardization) đề suất một tiêu chuẩn về mạng và được công bố lần đầu tiên vào năm 1984.
Tiêu chuẩn này gọi là mô hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection) gồm 7 lớp giúp kết nối các thệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán. Mọi hệ thống tuân theo mô hình OSI đều có thể truyền thông tin với nhau. Trước hết cần chú ý rằng 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 Trường TCN số 20-BQP Page 18 Chương 2: Mô hình OSI 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.
Hai tầng đồng mức khi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung. Giao thức ở đây có thể hiểu đơn giản là phương tiện để các tầng có thể giao tiếp được với nhau, giống như hai người muốn nói chuyện được thì cần có một ngôn ngữ chung vậy. 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). Giao thức tầng 7 APPLICATION LAYER 7 7 TẦNG ỨNG DỤNG Giao thức tầng 6 PRESENTATION LAYER 6 6 TẦNG TRÌNH DIỄN Giao thức tầng 5 SESSION LAYER 5 5 TẦNG PHIÊ N TRANSPORT LAYER 4 Giao thức tầng 4 4 TẦNG GIAO VẬN NETWORK LAYER 3 Giao thức tầng 3 3 TẦNG MẠNG Giao thức tầng 2 DATALINK LAYER 2 2 TẦNG LIÊ N KẾT DỮ LIỆU Giao thức tầng 1 PHYSICAL LAYER 1 1 TẦNG VẬT LÝ Hình 2.1: Mô hình tham chiếu OSI Mô hình OSI phân chia chức năng của một giao thức ra thành một chuỗi các tầng cấp.
Mỗi một tầng cấp có một đặc tính là nó chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới nó, đồng thời chỉ cho phép tầng trên sử dụng các chức năng của mình. 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.
Quá trình xử lý và vận chuyển của gói dữ liệu. Đóng gói dữ liệu tại máy gửi Đóng gói dữ liệu là quá trình đặt dữ liệu nhận được vào sau header (và trước trailer) trên mỗi lớp. Lớp Physical không đóng gói dữ liệu vì nó không Trường TCN số 20-BQP Page 19 Chương 2: Mô hình OSI dùng header và trailer. Việc đóng gói dữ liệu không nhất thiết phải xảy ra trong mỗi lần truyền dữ liệu của trình ứng dụng.
Các lớp 5, 6, 7 sử dụng header trong quá trình khởi động nhưng trong phần lớn các lần truyền thì không có header của lớp 5, 6, 7 lý do là không có thông tin mới để trao đổi.2: Đóng gói dữ liệu Dữ liệu tại máy gửi được xử lý theo trình tự sau: - Người dùng thông qua lớp Application để đưa các thông tin vào máy tính. Các thông tin này có nhiều dạng khác nhau như: hình ảnh, âm thanh, văn bản… - Các thông tin đó được chuyển xuống lớp Presentation để chuyển thành dạng chung, rồi mã hóa và nén dữ liệu. - Tiếp theo, dữ liệu được chuyển xuống lớp Session để bổ sung các thông tin về phiên giao dịch này. - Dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống lớp Transport, tại lớp này dữ liệu được cắt ra thành nhiều Segment và bổ sung thêm các thông tin về phương thức vận chuyển dữ liệu để đảm bảo độ tin cậy khi truyền.
- Dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống lớp Network, tại lớp này mỗi Segment được cắt ra thành nhiều Packet và bổ sung thêm các thông tin định tuyến. - Tiếp đó, dữ liệu được chuyển xuống lớp Data Link, tại lớp này mỗi Packet sẽ được cắt ra thành nhiều Frame và bổ sung thêm các thông tin kiểm tra gói tin (để kiểm tra ở nơi nhận). Trường TCN số 20-BQP Page 20 Chương 2: Mô hình OSI - Cuối cùng, mỗi Frame sẽ được tầng Vật lý chuyển thành một chuỗi các bit và được đẩy lên các phương tiện truyền dẫn để truyền đến những thiết bị khác. Quá trình truyền dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận - Bƣớc 1: Trình ứng dụng (trên máy gửi) tạo ra dữ liệu và các chương trình phần cứng, phần mềm cài đặt mỗi lớp sẽ bổ sung vào header và trailer (quá trình đóng gói dữ liệu tại máy gửi).
- Bƣớc 2: Lớp Physical (trên máy gửi) phát sinh tín hiệu lên môi trường truyền tải để truyền dữ liệu. - Bƣớc 3: Lớp Physical (trên máy nhận) nhận dữ liệu. - Bƣớc 4: Các chương trình phần cứng, phần mềm (trên máy nhận) gỡ bỏ header và trailer, sau đó sẽ xử lý phần dữ liệu (quá trình xử lý dữ liệu tại máy nhận). Giữa bước 1 và bước 2 là quá trình tìm đường đi của gói tin.
Thông thường, máy gửi đã biết địa chỉ IP của máy nhận. Vì thế, sau khi xác định được địa chỉ IP của máy nhận thì lớp Network của máy gửi sẽ so sánh địa chỉ IP của máy nhận và địa chỉ IP của chính nó: - Nếu cùng địa chỉ mạng thì máy gửi sẽ tìm trong bảng MAC Table của mình để có được địa chỉ MAC của máy nhận. Trong trường hợp không có được địa chỉ MAC tương ứng, nó sẽ thực hiện giao thức ARP để truy tìm địa chỉ MAC. Sau khi tìm được địa chỉ MAC, nó sẽ lưu địa chỉ MAC này vào trong bảng MAC Table để lớp Data Link sử dụng ở các lần gửi sau.
Sau khi có địa chỉ MAC thì máy gửi sẽ gửi gói tin đi (giao thức ARP sẽ được nói thêm trong phần sau). - Nếu khác địa chỉ mạng thì máy gửi sẽ kiểm tra xem máy có được khai báo Default Gateway hay không. Nếu có khai báo Default Gateway thì máy gửi sẽ gửi gói tin thông qua Default Gateway. Ngược lại thì máy gửi sẽ loại bỏ gói tin và thông báo “Destination host Unreachable”.
Quá trình xử lý tại máy nhận - Bƣớc 1: Lớp Physical kiểm tra quá trình đồng bộ bit và đặt chuỗi bit nhận được vào vùng đệm. Sau đó thông báo cho lớp Data Link dữ liệu đã được nhận. - Bƣớc 2: Lớp Data Link kiểm lỗi Frame bằng cách kiểm tra FCS trong trailer. Nếu có lỗi thì Frame bị bỏ.
Sau đó kiểm tra địa chỉ lớp Data Link (địa chỉ Trường TCN số 20-BQP Page 21 Chương 2: Mô hình OSI MAC) xem có trùng với địa chỉ máy nhận hay không. Nếu đúng thì phần dữ liệu sau khi loại header và trailer sẽ được chuyển lên cho lớp Network. - Bƣớc 3: Địa chỉ lớp Network được kiểm tra xem có phải là địa chỉ máy nhận hay không (địa chỉ IP). Nếu đúng thì dữ liệu được chuyển lên cho lớp Transport xử lý.
- Bƣớc 4: Nếu giao thức lớp Transport có hỗ trợ việc phục hồi lỗi thì số định danh phân đoạn được xử lý. Các thông tin ACK, NAK (gói tin ACK, NAK dùng để phản hồi về việc các gói tin đã được gửi đến máy nhận chưa) cũng được xử lý ở lớp này. Sau quá trình phục hồi lỗi và sắp thứ tự các phân đoạn, dữ liệu được đưa lên lớp Session. - Bƣớc 5: Lớp Session đảm bảo một chuỗi các thông điệp đã trọn vẹn.
Sau khi các luồn đã hoàn tất, lớp Session chuyển dữ liệu sau header lớp 5 lên cho lớp Presentation xử lý. - Bƣớc 6: Dữ liệu sẽ được lớp Presentation xử lý bằng cách chuyển đổi dạng thức dữ liệu. Sau đó kết quả chuyển lên cho lớp Application. - Bƣớc 7: Lớp Application xử lý header cuối cùng.
Header này chứa các tham số thỏa thuận giữa hai trình ứng dụng. Do vậy tham số này thường chỉ được trao đổi lúc khởi động quá trình truyền thông giữa hai trình ứng dụng. Tầng vật lý OSI (Physical Layer) Tầng vật lý là tầng thấp nhất trong mô hình OSI, liên quan đến truyền các dòng bit giữa các máy với nhau bằng đường truyền vật lý. Tầng này liên kết các chuẩn giao diện với môi trường truyền.
Ngoài ra nó cũng chuyển tải những tín hiệu truyền dữ liệu do các tầng ở trên tạo ra.