Chương 1 : MÔ HÌNH OSI Mã chương: MH 18.2 Giới thiệu Mỗi máy tính cần phải có một địa chỉ phân biệt trên mạng. Việc chuyển dữ liệu từ máy tính này đến máy tính khác do mạng thực hiện thông qua những quy định thống nhất gọi là giao thức của mạng. + Khi các máy tính trao đổi dữ liệu với nhau thì một quá trình truyền giao dữ liệu đã đƣợc thực hiện hoàn chỉnh. Ví dụ nhƣ để thực hiện việc truyền một file giữa một máy tính với một máy tính khác cùng đƣợc gắn trên một mạng các công việc sau đây phải đƣợc thực hiện: Mục tiêu: - Trình bày đƣợc khái niệm và cấu trúc của các lớp trong mô hình OSI - Nắm đƣợc nguyên tắc hoạt động và chức năng của từng lớp trong mô hình - Tính kỷ luật, tuân thủ các tiêu chuẩn đã định.
Nội dung chính: 1. Các quy tắc và tiến trình truyền thông Mục tiêu: - Biết được các quy tắc, mô hình mạng, truyền thông 1. Sự cần thiết phải có mô hình truyền thông Để một mạng máy tính trở một môi trường truyền dữ liệu thì nó cần phải có những yếu tố sau: + Mỗi máy tính cần phải có một địa chỉ phân biệt trên mạng. Việc chuyển dữ liệu từ máy tính này đến máy tính khác do mạng thực hiện thông qua những quy định thống nhất gọi là giao thức của mạng.
+ Khi các máy tính trao đổi dữ liệu với nhau thì một quá trình truyền giao dữ liệu đã đƣợc thực hiện hoàn chỉnh. Ví dụ nhƣ để thực hiện việc truyền một file giữa một máy tính với một máy tính khác cùng đƣợc gắn trên một mạng các công việc sau đây phải đƣợc thực hiện: +Máy tính cần truyền cần biết địa chỉ của máy nhận. + Máy tính cần truyền phải xác định đƣợc máy tính nhận đã saün sàng nhận thông tin +Chƣơng trình gửi file trên máy truyền cần xác định đƣợc rằng chƣơng trình nhận file trên máy nhận đã saün sàng tiếp nhận file. + Nếu cấu trúc file trên hai máy không giống nhau thì một máy phải làm nhiệm 16 Tài liệu lưu hành nội bộ - Biên soạn : Chu Thị Hồng Nhung – Khoa CNTT- Trường Cao đẳng nghề Hà Nam vụ chuyển đổi file từ dạng này sang dạng kia.
Khi truyền file máy tính truyền cần thông báo cho mạng biết địa chỉ của máy nhận để các thông tin đƣợc mạng đƣa tới đích. Điều trên đó cho thấy giữa hai máy tính đã có một sự phối hợp hoạt động ở mức độ cao. Bây giờ thay vì chúng ta xét cả quá trình trên nhƣ là một quá trình chung thì chúng ta sẽ chia quá trình trên ra thành một số công đoạn và mỗi công đoạn con hoạt động một cách độc lập với nhau. Ở đây chƣơng trình truyền nhận file của mỗi máy 17 Tài liệu lưu hành nội bộ - Biên soạn : Chu Thị Hồng Nhung – Khoa CNTT- Trường Cao đẳng nghề Hà Nam tính đƣợc chia thành ba module là: Module truyền và nhận File, Module truyền thông và Module tiếp cận mạng.
Hai module tƣơng ứng sẽ thực hiện việc trao đổi với nhau trong đó: Module truyền và nhận file cần đƣợc thực hiện tất cả các nhiệm vụ trong các ứng dụng truyền nhận file. Ví dụ: truyền nhận thông số về file, truyền nhận các mẫu tin của file, thực hiện chuyển đổi file sang các dạng khác nhau nếu cần. Module truyền và nhận file không cần thiết phải trực tiếp quan tâm tới việc truyền dữ liệu trên mạng nhƣ thế nào mà nhiệm vụ đó đƣợc giao cho Module truyền thông. Module truyền thông quan tâm tới việc các máy tính đang hoạt động và saün sàng trao đổi thông tin với nhau.
Nó còn kiểm soát các dữ liệu sao cho những dữ liệu này có thể trao đổi một cách chính xác và an toàn giữa hai máy tính. Điều đó có nghƿa là phải truyền file trên nguyên tắc đảm bảo an toàn cho dữ liệu, tuy nhiên ở đây có thể có một vài mức độ an toàn khác nhau đƣợc dành cho từng ứng dụng. Ở đây việc trao đổi dữ liệu giữa hai máy tính không phụ thuộc vào bản chất của mạng đang liên kết chúng. Những yêu cầu liên quan đến mạng đã đƣợc thực hiện ở module thứ ba là module tiếp cận mạng và nếu mạng thay đổi thì chỉ có module tiếp cận mạng bị ảnh hƣởng.
Module tiếp cận mạng đƣợc xây dựng liên quan đến các quy cách giao tiếp với mạng và phụ thuộc vào bản chất của mạng. Nó đảm bảo việc truyền dữ liệu từ máy tính này đến máy tính khác trong mạng. Nhƣ vậy thay vì xét cả quá trình truyền file với nhiều yêu cầu khác nhau nhƣ một tiến trình phức tạp thì chúng ta có thể xét quá trình đó với nhiều tiến trình con phân biệt dựa trên việc trao đổi giữa các Module tƣơng ứng trong chƣơng trình truyền file. Cách này cho phép chúng ta phân tích kỹ quá trình file và dễ dàng trong việc viết chƣơng trình.
Việc xét các module một cách độc lập với nhau nhƣ vậy cho phép giảm độ phức tạp cho việc thiết kế và cài đặt. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng mạng và các chƣơng trình truyền thông và đƣợc gọi là phƣơng pháp phân tầng (layer). Nguyên tắc của phƣơng pháp phân tầng là: Mỗi hệ thống thành phần trong mạng đƣợc xây dựng nhƣ một cấu trúc nhiều tầng và đều có cấu trúc giống nhau nhƣ: số lƣợng tầng và chức nĕng của mỗi tầng. Các tầng nằm chồng lên nhau, dữ liệu đƣợc chỉ trao đổi trực tiếp giữa 15 Tài liệu lưu hành nội bộ - Biên soạn : Chu Thị Hồng Nhung – Khoa CNTT- Trường Cao đẳng nghề Hà Nam hai tầng kề nhau từ tầng trên xuống tầng dƣới và ngƣợc lại.
Cùng với việc xác định chức nĕng của mỗi tầng chúng ta phải xác định mối quan hệ giữa hai tầng kề nhau. Dữ liệu đƣợc truyền đi từ tầng cao nhất của hệ thống truyền lần lƣợt đến tầng thấp nhất sau đó truyền qua đƣờng nối vật lý dƣới dạng các bit tới tầng thấp nhất của hệ thống nhận, sau đó dữ liệu đƣợc truyền ngƣợc lên lần lƣợt đến tầng cao nhất của hệ thống nhận. Chỉ có hai tầng thấp nhất có liên kết vật lý với nhau còn các tầng trên cùng thứ tƣ chỉ có các liên kết logic với nhau. Liên kết logic của một tầng đƣợc thực hiện thông qua các tầng dƣới và phải tuân theo những quy định chặt chẽ, các quy định đó đƣợc gọi giao thức của tầng.
16 Tài liệu lưu hành nội bộ - Biên soạn : Chu Thị Hồng Nhung – Khoa CNTT- Trường Cao đẳng nghề Hà Nam 1. Nguyên tắc phân tầng Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO quy định các quy tắc phân tầng nhƣ sau: - Không định nghƿa quá nhiều tầng, số lƣợng tầng, vai trò và chức nĕng của các tầng trong mỗi hệ thống của mạng là nhƣ nhau, không quá phức tạp khi xác định và ghép nối các tầng. Chức nĕng các tầng độc lập với nhau và có tính mở. - Trong mỗi hệ thống, cần xác định rõ mối quan hệ giữa các tầng kề nhau, mối quan hệ này gọi là giao diện tầng (Interface).
Mối quan hệ này quy định những thao tác và dịch vụ cơ bản mà tầng kề dƣới cung cấp cho tầng kề trên và số các tƣơng tác qua lại giữa hai tầng kề nhau là nhỏ nhất. - Xác định mối quan hệ giữa các đồng tầng để thống nhất về các phƣơng thức hoạt động trong quá trình truyền thông, mối quan hệ đó là tập các quy tắc và các thoả thuận trong hội thoại giữa các hệ thống, gọi là giao thức tầng. - Dữ liệu không đƣợc truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống phát sang tầng thứ i của hệ thống nhận (trừ tầng thấp nhất- tầng vật lý) mà đƣợc chuyển từ tầng cao xuống tầng thấp nhất bên hệ thống phát và qua đƣờng truyền vật lý, dữ liệu là chuỗi bit không cấu trúc đƣợc truyền sang tầng thấp nhất của hệ thống nhận và từ đó dữ liệu đƣợc chuyển ngƣợc lên các tầng trên. Giữa các đồng tầng xác định liên kết logic, giữa các tầng vật lý có liên kết vật lý.
Nhƣ vậy mỗi một tầng có hai quan hệ: quan hệ theo chiều ngang và quan hệ theo chiều dọc. Số lƣợng các tầng và các giao thức tầng đƣợc gọi là kiến trúc mạng (Network Architecture). Quan hệ theo chiều ngang phản ánh sự hoạt động của các đồng tầng. Các đồng tầng trƣớc khi trao đổi thông tin với nhau phải bắt tay, hội thoại và thỏa thuận với nhau bằng các tham số của các giao thức (hay là thủ tục), đƣợc gọi là giao thức tầng.
Quan hệ theo chiều dọc là quan hệ giữa các tầng kề nhau trong cùng một hệ thống. Giữa chúng tồn tại giao diện xác định các thao tác nguyên thủy và các dịch vụ tầng dƣới cung cấp cho tầng trên. Đƣợc gọi là giao diện tầng. Trong mỗi một tầng có một hoặc nhiều thực thể (Entity) hoạt động.
Các thực thể có thể là một tiến trình (Process) trong một hệ đa xử lý, hoặc có thể là một chƣơng trình con.Chúng thực hiện các chức nĕng của tầng N và giao thức truyền thông với các thực thể đồng tầng trong các hệ thống khác. Ký hiệu N_Entity là thực thể tầng N. Các thực thể truyền thông với các thực thể tầng trên nó và các thực thể tầng dƣới nó thông qua các điểm truy nhập dịch vụ trên các giao diện SAP (Service Access Point). Các thực thể phải biết nó cung cấp những dịch vụ gì cho các hoạt động tầng trên kề nó và các hoạt động truyền thông của nó đƣợc sử dụng những dịch vụ gì do tầng kề 17 Tài liệu lưu hành nội bộ - Biên soạn : Chu Thị Hồng Nhung – Khoa CNTT- Trường Cao đẳng nghề Hà Nam dƣới nó cung cấp thông qua các lời gọi hàm qua các điểm truy nhập SAP trên giao diện các tầng.
Khi mô tả hoạt động của bất kǶ giao thức nào trong mô hình OSI, cần phải phân biệt đƣợc các dịch vụ cung cấp bởi tầng kề dƣới, hoạt động bên trong của tầng và các dịch vụ mà nó khai thác. Sự tách biệt giữa các tầng giúp cho việc bổ sung, sửa đổi chức nĕng của giao thức tầng mà không ảnh hƣởng đến hoạt động của các tầng khác 2.