Các lớp và giao thức mô hình OSI trong mạng máy tính

Mô hình OSI là gì?

Mô hình OSI là một mô hình logic và khái niệm xác định giao tiếp mạng được sử dụng bởi các hệ thống mở để kết nối và giao tiếp với các hệ thống khác. Kết nối hệ thống mở (Mô hình OSI) cũng xác định một mạng logic và mô tả hiệu quả việc truyền gói máy tính bằng cách sử dụng nhiều lớp giao thức khác nhau.

Đặc điểm của mô hình OSI

Dưới đây là một số đặc điểm quan trọng của mô hình OSI:

Một lớp chỉ nên được tạo khi cần có mức độ trừu tượng nhất định.
Chức năng của mỗi lớp phải được lựa chọn theo các giao thức chuẩn hóa quốc tế.
Số lượng lớp phải lớn để các chức năng riêng biệt không được đặt trong cùng một lớp. Đồng thời, nó phải đủ nhỏ để kiến trúc không trở nên quá phức tạp.
Trong mô hình OSI, mỗi lớp dựa vào lớp thấp hơn tiếp theo để thực hiện các chức năng cơ bản. Mọi cấp độ sẽ có thể cung cấp dịch vụ cho lớp cao hơn tiếp theo
Những thay đổi được thực hiện trong một lớp không cần phải thay đổi ở các lớp khác.

Tại sao sử dụng mô hình OSI?

Giúp bạn hiểu giao tiếp qua mạng
Việc khắc phục sự cố dễ dàng hơn bằng cách tách các chức năng thành các lớp mạng khác nhau.
Giúp bạn hiểu các công nghệ mới khi chúng được phát triển.
Cho phép bạn so sánh các mối quan hệ chức năng chính trên các lớp mạng khác nhau.

Lịch sử mô hình OSI

Dưới đây là những điểm mốc quan trọng trong lịch sử của mô hình OSI:

Vào cuối những năm 1970, ISO đã tiến hành một chương trình phát triển các tiêu chuẩn và phương pháp kết nối mạng chung.
Năm 1973, Hệ thống chuyển mạch gói thử nghiệm ở Anh đã xác định yêu cầu xác định các giao thức cấp cao hơn.
Vào năm 1983, mô hình OSI ban đầu được dự định là một đặc tả chi tiết về các giao diện thực tế.
Năm 1984, kiến trúc OSI được ISO chính thức thông qua như một tiêu chuẩn quốc tế

7 lớp của mô hình OSI

Mô hình OSI là hệ thống kiến trúc máy chủ phân lớp trong đó mỗi lớp được định nghĩa theo một chức năng cụ thể để thực hiện. Cả bảy lớp này hoạt động phối hợp với nhau để truyền dữ liệu từ lớp này sang lớp khác.

Các lớp trên: Nó giải quyết các vấn đề về ứng dụng và hầu hết chỉ được triển khai trong phần mềm. Mức cao nhất là gần nhất với người dùng hệ thống cuối. Trong lớp này, giao tiếp từ người dùng cuối này đến người dùng cuối khác bắt đầu bằng cách sử dụng sự tương tác giữa lớp ứng dụng. Nó sẽ xử lý tất cả các cách cho người dùng cuối.
Các lớp dưới: Các lớp này xử lý các hoạt động liên quan đến vận chuyển dữ liệu. Lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu cũng được triển khai trong phần mềm và phần cứng.

Các lớp trên và dưới chia kiến trúc mạng thành bảy lớp khác nhau như bên dưới

Các Ứng Dụng
Về chúng tôi
Phiên
giao thông vận tải
Mạng, Liên kết dữ liệu
Lớp vật lý

Hãy nghiên cứu chi tiết từng lớp:

Lớp vật lý

Lớp vật lý giúp bạn xác định các thông số kỹ thuật về điện và vật lý của kết nối dữ liệu. Mức này thiết lập mối quan hệ giữa thiết bị và phương tiện truyền dẫn vật lý. Lớp vật lý không liên quan đến các giao thức hoặc các mục khác ở lớp cao hơn. Một ví dụ về công nghệ hoạt động ở lớp vật lý trong viễn thông là PRI (Primary Rate Interface). Để tìm hiểu thêm về PRI và cách thức hoạt động, bạn có thể truy cập bài viết thông tin này.

Ví dụ về phần cứng trong lớp vật lý là bộ điều hợp mạng, ethernet, bộ lặp, trung tâm mạng, v.v.

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu sửa các lỗi có thể xảy ra ở lớp vật lý. Lớp này cho phép bạn xác định giao thức để thiết lập và chấm dứt kết nối giữa hai thiết bị mạng được kết nối.

Đây là lớp dễ hiểu địa chỉ IP, giúp bạn xác định địa chỉ logic để xác định bất kỳ điểm cuối nào.

Lớp này cũng giúp bạn thực hiện định tuyến các gói thông qua mạng. Nó giúp bạn xác định đường dẫn tốt nhất, cho phép bạn lấy dữ liệu từ nguồn đến đích.

Lớp liên kết dữ liệu được chia thành hai loại lớp con:

Lớp Kiểm soát truy cập phương tiện (MAC) - Nó chịu trách nhiệm kiểm soát cách thiết bị trong mạng có quyền truy cập vào phương tiện và cho phép truyền dữ liệu.
Lớp điều khiển liên kết logic- Lớp này chịu trách nhiệm nhận dạng và đóng gói các giao thức lớp mạng và cho phép bạn tìm ra lỗi.

Các chức năng quan trọng của lớp Datalink

Đóng khung phân chia dữ liệu từ lớp Mạng thành các khung.
Cho phép bạn thêm tiêu đề vào khung để xác định địa chỉ vật lý của máy nguồn và máy đích
Thêm địa chỉ logic của người gửi và người nhận
Nó cũng chịu trách nhiệm về quy trình tìm nguồn cung ứng cho đến quy trình đích phân phối toàn bộ tin nhắn.
Nó cũng cung cấp một hệ thống kiểm soát lỗi trong đó nó phát hiện các lỗi truyền lại hoặc các khung bị mất.
Lớp Datalink cũng cung cấp cơ chế truyền dữ liệu qua các mạng độc lập được liên kết với nhau.

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển xây dựng trên lớp mạng để cung cấp khả năng truyền dữ liệu từ một quy trình trên máy nguồn đến một quy trình trên máy đích. Nó được lưu trữ bằng cách sử dụng một hoặc nhiều mạng và cũng duy trì chất lượng của các chức năng dịch vụ.

Nó xác định lượng dữ liệu sẽ được gửi đi đâu và ở tốc độ nào. Lớp này xây dựng dựa trên thông báo nhận được từ lớp ứng dụng. Nó giúp đảm bảo rằng các đơn vị dữ liệu được phân phối không có lỗi và theo trình tự.

Lớp vận chuyển giúp bạn kiểm soát độ tin cậy của liên kết thông qua kiểm soát luồng, kiểm soát lỗi và phân đoạn hoặc giải phân đoạn.

Lớp vận chuyển cũng cung cấp xác nhận về việc truyền dữ liệu thành công và gửi dữ liệu tiếp theo trong trường hợp không xảy ra lỗi. TCP là ví dụ nổi tiếng nhất của lớp vận chuyển.

Các chức năng quan trọng của Lớp vận chuyển

Nó chia thông điệp nhận được từ lớp phiên thành các phân đoạn và đánh số chúng để tạo thành một chuỗi.
Lớp vận chuyển đảm bảo rằng tin nhắn được gửi đến đúng quy trình trên máy đích.
Nó cũng đảm bảo rằng toàn bộ tin nhắn đến mà không có bất kỳ lỗi nào khác, nó sẽ được truyền lại.

Lớp mạng

Lớp mạng cung cấp các phương tiện chức năng và thủ tục để truyền các chuỗi dữ liệu có độ dài thay đổi từ nút này sang nút khác được kết nối trong “các mạng khác nhau”.

Việc gửi tin nhắn ở lớp mạng không đưa ra bất kỳ giao thức nào được đảm bảo là đáng tin cậy.

Các giao thức quản lý lớp thuộc lớp mạng là:

giao thức định tuyến
quản lý nhóm phát đa hướng
gán địa chỉ lớp mạng.

Lớp phiên

Lớp phiên kiểm soát các cuộc đối thoại giữa các máy tính. Nó giúp bạn thiết lập việc bắt đầu và kết thúc các kết nối giữa ứng dụng cục bộ và ứng dụng từ xa.

Lớp này yêu cầu kết nối logic cần được thiết lập theo yêu cầu của người dùng cuối. Lớp này xử lý tất cả các đăng nhập hoặc xác thực mật khẩu quan trọng.

Lớp phiên cung cấp các dịch vụ như kỷ luật đối thoại, có thể là song công hoặc bán song công. Nó chủ yếu được triển khai trong các môi trường ứng dụng sử dụng các lệnh gọi thủ tục từ xa.

Chức năng quan trọng của Session Layer

Nó thiết lập, duy trì và kết thúc một phiên.
Lớp phiên cho phép hai hệ thống tham gia vào một hộp thoại
Nó cũng cho phép một quá trình thêm điểm kiểm tra vào luồng dữ liệu.

Lớp trình bày

Lớp trình bày cho phép bạn xác định hình thức trao đổi dữ liệu giữa hai thực thể giao tiếp. Nó cũng giúp bạn xử lý việc nén dữ liệu và mã hóa dữ liệu.

Lớp này chuyển đổi dữ liệu thành dạng được ứng dụng chấp nhận. Nó cũng định dạng và mã hóa dữ liệu sẽ được gửi qua tất cả các mạng. Lớp này còn được gọi là lớp lớp cú pháp.

Chức năng của Lớp trình bày

Dịch mã ký tự từ ASCII sang EBCDIC.
Nén dữ liệu: Cho phép giảm số lượng bit cần truyền trên mạng.
Mã hóa dữ liệu: Giúp bạn mã hóa dữ liệu vì mục đích bảo mật — ví dụ: mã hóa mật khẩu.
Nó cung cấp giao diện người dùng và hỗ trợ các dịch vụ như email và truyền tệp.

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng tương tác với một chương trình ứng dụng, đây là cấp độ cao nhất của mô hình OSI. Lớp ứng dụng là lớp OSI, gần gũi nhất với người dùng cuối. Nó có nghĩa là lớp ứng dụng OSI cho phép người dùng tương tác với ứng dụng phần mềm khác.

Lớp ứng dụng tương tác với các ứng dụng phần mềm để triển khai thành phần giao tiếp. Việc diễn giải dữ liệu bằng chương trình ứng dụng luôn nằm ngoài phạm vi của mô hình OSI.

Ví dụ về lớp ứng dụng là một ứng dụng như truyền tệp, email, đăng nhập từ xa, v.v.

Chức năng của Lớp ứng dụng là

Lớp ứng dụng giúp bạn xác định đối tác truyền thông, xác định tính khả dụng của tài nguyên và đồng bộ hóa truyền thông.
Nó cho phép người dùng đăng nhập vào một máy chủ từ xa
Lớp này cung cấp nhiều dịch vụ email khác nhau
Ứng dụng này cung cấp các nguồn cơ sở dữ liệu phân tán và quyền truy cập thông tin toàn cầu về các đối tượng và dịch vụ khác nhau.

Tương tác giữa các lớp mô hình OSI

Thông tin được gửi từ ứng dụng máy tính này sang ứng dụng máy tính khác cần phải đi qua từng lớp OSI.

Điều này được giải thích trong ví dụ dưới đây:

Mỗi lớp trong mô hình OSI giao tiếp với hai lớp còn lại nằm bên dưới nó và lớp ngang hàng của nó trong một số hệ thống máy tính nối mạng khác.
Trong sơ đồ bên dưới, bạn có thể thấy rằng lớp liên kết dữ liệu của hệ thống đầu tiên giao tiếp với hai lớp, lớp mạng và lớp vật lý của hệ thống. Nó cũng giúp bạn giao tiếp với lớp liên kết dữ liệu của hệ thống thứ hai.

Các giao thức được hỗ trợ ở nhiều cấp độ khác nhau

lớp	Họ tên	giao thức
Lớp 7	Các Ứng Dụng	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Lớp 6	Về chúng tôi	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Lớp 5	Phiên	NetBIOS, SAP
Lớp 4	giao thông vận tải	TCP, UDP
Lớp 3	mạng	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Lớp 2	Liên kết dữ liệu	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Cáp quang, v.v.
Lớp 1	Vật lý	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Sự khác biệt giữa OSI và TCP/IP

Dưới đây là một số khác biệt quan trọng giữa mô hình OSI & TCP/IP:

Mô hình OSI	Mô hình TCP/IP
Mô hình OSI cung cấp sự phân biệt rõ ràng giữa giao diện, dịch vụ và giao thức.	TCP/IP không đưa ra bất kỳ điểm phân biệt rõ ràng nào giữa các dịch vụ, giao diện và giao thức.
OSI sử dụng lớp mạng để xác định các tiêu chuẩn và giao thức định tuyến.	TCP/IP chỉ sử dụng lớp Internet.
Mô hình OSI sử dụng hai lớp liên kết vật lý và dữ liệu riêng biệt để xác định chức năng của các lớp dưới cùng	TCP/IP chỉ sử dụng một lớp (liên kết).
Trong mô hình OSI, lớp vận chuyển chỉ hướng kết nối.	Một lớp của Mô hình TCP/IP vừa hướng kết nối vừa không kết nối.
Trong mô hình OSI, lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý là các lớp riêng biệt.	Trong lớp liên kết dữ liệu TCP và lớp vật lý được kết hợp thành một lớp máy chủ với mạng duy nhất.
Kích thước tối thiểu của tiêu đề OSI là 5 byte.	Kích thước tiêu đề tối thiểu là 20 byte.

Ưu điểm của mô hình OSI

Dưới đây là những lợi ích/ưu điểm chính của việc sử dụng mô hình OSI:

Nó giúp bạn chuẩn hóa bộ định tuyến, bộ chuyển mạch, bo mạch chủ và phần cứng khác
Giảm độ phức tạp và chuẩn hóa giao diện
Tạo điều kiện cho kỹ thuật mô-đun
Giúp bạn đảm bảo công nghệ có thể tương tác
Giúp bạn đẩy nhanh quá trình tiến hóa
Các giao thức có thể được thay thế bằng các giao thức mới khi công nghệ thay đổi.
Cung cấp hỗ trợ cho các dịch vụ hướng kết nối cũng như dịch vụ không kết nối.
Nó là một mô hình tiêu chuẩn trong mạng máy tính.
Hỗ trợ các dịch vụ hướng kết nối và không kết nối.
Cung cấp tính linh hoạt để thích ứng với nhiều loại giao thức khác nhau

Nhược điểm của mô hình OSI

Dưới đây là một số nhược điểm/nhược điểm của việc sử dụng Mô hình OSI:

Việc lắp đặt các giao thức là một công việc tẻ nhạt.
Bạn chỉ có thể sử dụng nó làm mô hình tham khảo.
Không xác định bất kỳ giao thức cụ thể nào.
Trong mô hình lớp mạng OSI, một số dịch vụ được sao chép thành nhiều lớp như lớp vận chuyển và liên kết dữ liệu
Các lớp không thể hoạt động song song vì mỗi lớp cần đợi để lấy dữ liệu từ lớp trước.

Tổng kết

Mô hình OSI là một mô hình logic và khái niệm xác định giao tiếp mạng được sử dụng bởi các hệ thống mở để kết nối và giao tiếp với các hệ thống khác
Trong mô hình OSI, lớp chỉ nên được tạo khi cần có mức độ trừu tượng xác định.
Lớp OSI giúp bạn hiểu được giao tiếp qua mạng
Năm 1984, kiến trúc OSI được ISO chính thức thông qua như một tiêu chuẩn quốc tế

lớp	Họ tên	Chức năng	giao thức
Lớp 7	Các Ứng Dụng	Để cho phép truy cập vào tài nguyên mạng.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Lớp 6	Về chúng tôi	Để dịch, mã hóa và nén dữ liệu.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Lớp 5	Phiên	Để thiết lập, quản lý và kết thúc phiên	NetBIOS, SAP
Lớp 4	giao thông vận tải	Lớp vận chuyển xây dựng trên lớp mạng để cung cấp khả năng truyền dữ liệu từ một quy trình trên máy nguồn đến một quy trình trên máy đích.	TCP, UDP
Lớp 3	mạng	Để cung cấp khả năng kết nối mạng. Để di chuyển các gói từ nguồn đến đích	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Lớp 2	Liên kết dữ liệu	Để tổ chức các bit thành khung. Để cung cấp dịch vụ giao hàng hop-to-hop	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Cáp quang, v.v.
Lớp 1	Vật lý	Để truyền các bit qua một phương tiện. Cung cấp các thông số kỹ thuật về cơ và điện	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Bạn có thể thích: