Mô hình OSI - Cơ sở của hệ thống mạng
Mô hình OSI là gì?
Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một thiết kế dựa trên nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối và truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị giao thức mạng giữa chúng.
Mục đích của Mô hình OSI là đóng gói các gói tin để chuyển đi trong các kết nối giữa hai máy tính.
Cơ chế hoạt động của từng tầng trong OSI
Chồng Giao Thức
OSI gồm 7 tầng, mỗi tầng chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới nó và chỉ cho phép tầng trên sử dụng chức năng của mình. Hệ thống cài đặt các giao thức bao gồm một chuỗi các tầng được gọi là "chồng giao thức".
Khái Niệm Mỗi Tầng
-
Tầng 1: Tầng Vật Lý (Physical Layer): Định nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị. Chức năng và dịch vụ căn bản được thực hiện bởi tầng vật lý bao gồm thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện, tham gia vào quy trình chia sẻ hiệu quả tài nguyên truyền thông, hình trạng mạng và phương thức giao tiếp giữa 2 tầng vật lý.
-
Tầng 2: Tầng Liên Kết Dữ Liệu (Data-Link Layer): Tầng này thực hiện chức năng truyền dữ liệu giữa các nút mạng kề nhau trong một mạng diện rộng hoặc giữa các nút trong cùng một mạng cục bộ. Tầng liên kết dữ liệu chính là nơi các thiết bị chuyển mạch hoạt động và kết nối chỉ được cung cấp giữa các nút mạng được nối với nhau trong nội bộ mạng.
-
Tầng 3: Tầng Mạng (Network Layer): Tầng này đảm nhận chức năng định tuyến và thực hiện việc chuyển giao dữ liệu giữa các máy tính. Các thiết bị định tuyến hoạt động tại tầng này, gửi dữ liệu ra khắp mạng mở rộng và liên mạng. Tầng này cũng quản lý vấn đề giao thông, chẳng hạn như chuyển mạch, định tuyến và khống chế tắc nghẽn dữ liệu.
-
Tầng 4: Tầng Giao Vận (Transport Layer): Tầng này chịu trách nhiệm đáp ứng các yêu cầu dịch vụ của tầng phiên và đưa ra các yêu cầu dịch vụ đối với tầng mạng. Nhiệm vụ của tầng này bao gồm đóng gói dữ liệu và định hướng kết nối.
-
Tầng 5: Tầng Phiên (Session Layer): Tầng này kiểm soát các hội thoại giữa các máy tính và bổ sung thông tin về luồng giao thông dữ liệu.
-
Tầng 6: Tầng Trình Diễn (Presentation Layer): Tầng này truyền dữ liệu giữa các máy tính và làm nhiệm vụ dịch dữ liệu sang định dạng chung.
-
Tầng 7: Tầng Ứng Dụng (Application Layer): Tầng này là giao diện chính để người dùng tương tác với chương trình ứng dụng và qua đó với mạng.
Cơ chế hoạt động của mô hình OSI
Người gửi: Dữ liệu sẽ đi từ tầng ứng dụng xuống tầng vật lý, thông qua các tầng trung gian như trình diễn, giao vận, mạng, liên kết dữ liệu và vật lý.
Người nhận: Gói tin sẽ đến tầng vật lý rồi đi lên đến tầng ứng dụng. Quá trình giải mã gói tin thực hiện ngược lại quy trình đóng gói.
Mô Hình TCP/IP - Hệ thống mạng tiên tiến
Khái niệm
TCP/IP (Internet Protocol) là một mô hình mạng bao gồm 4 tầng, bao gồm bộ giao thức trao đổi thông tin được sử dụng để truyền tải và kết nối các thiết bị trong mạng Internet. TCP/IP được phát triển để mạng được tin cậy hơn cùng với khả năng phục hồi tự động và chính xác hơn so với mô hình OSI.
Các tầng của mô hình TCP/IP
Mô hình TCP/IP tiêu chuẩn bao gồm 4 tầng, đã bắt đầu từ tầng thấp nhất là Tầng Vật Lý, Tầng Mạng, Tầng Giao Vận và cuối cùng là Tầng Ứng Dụng.
- Tầng Ứng Dụng: Đảm nhận vai trò giao tiếp dữ liệu giữa các máy khách và máy chủ thông qua các dịch vụ mạng khác nhau.
- Tầng Giao Vận: Xử lý giao tiếp giữa các máy chủ trong cùng một mạng hoặc khác mạng được kết nối với nhau.
- Tầng Mạng: Quản lý việc định tuyến và gửi dữ liệu giữa các máy tính trong mạng.
- Tầng Vật Lý: Truyền dữ liệu giữa các thiết bị trong cùng mạng.
So sánh với cấu trúc Peer To Peer
- Mô hình client-server: Client gửi yêu cầu đến server và server gửi phản hồi lại cho client. Server lưu trữ tài nguyên và cung cấp dịch vụ cho client.
- Cấu trúc Peer To Peer: Các thiết bị trong mạng ngang hàng chia sẻ tài nguyên và công việc với nhau.
DNS - Hệ thống phân giải tên miền
Khái niệm
DNS (Domain Name System) là hệ thống phân giải tên miền. Khi người dùng nhập một tên miền như 'google.com', DNS sẽ tìm ra địa chỉ IP của máy chủ tương ứng và gửi lại cho người dùng. Địa chỉ IP này sẽ được sử dụng để thiết lập kết nối và truyền tải dữ liệu.
Cơ chế hoạt động
Khi người dùng nhập tên miền, trình duyệt sẽ tìm các bản ghi DNS trong file hosts và trong bộ nhớ cache trên máy tính. Nếu không tìm thấy, trình duyệt sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ DNS của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Máy chủ DNS sẽ tiếp tục gửi yêu cầu đến các máy chủ gốc và cuối cùng tìm ra địa chỉ IP tương ứng. Địa chỉ IP này được trả về cho trình duyệt để thiết lập kết nối và truyền tải dữ liệu.
IP - Địa chỉ duy nhất cho thiết bị mạng
Khái niệm
IP (Internet Protocol) là địa chỉ duy nhất cho mỗi thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính. Địa chỉ IP cung cấp danh tính của các thiết bị kết nối mạng và cho phép các thiết bị trên mạng Internet nhận biết và giao tiếp với nhau.
IPv4 và IPv6
IPv4 là phiên bản hiện tại của giao thức Internet, sử dụng địa chỉ IP 32-bit. Tuy nhiên, do số lượng địa chỉ IPv4 cạn kiệt, IPv6 đã được phát triển với địa chỉ IP 128-bit để hỗ trợ nhiều địa chỉ hơn. IPv6 cung cấp khả năng tương thích với các thiết bị di động và bảo mật cao hơn so với IPv4.
So sánh IPv4 và IPv6
- IPv4 sử dụng ký hiệu dấu chấm thập phân cho địa chỉ IP, trong khi IPv6 sử dụng ký hiệu dấu hai chấm và thập lục phân.
- IPv4 có khả năng tương thích tốt với các thiết bị di động, trong khi IPv6 cung cấp tính năng tự động cấu hình địa chỉ không trạng thái.
- IPv4 sử dụng DHCP để cấu hình địa chỉ IP, trong khi IPv6 sử dụng ICMP hoặc DHCPv6.
- IPv6 hỗ trợ bảo mật tốt hơn với giao thức riêng gọi là IPSec.
- IPv6 có thể quản lý và tạo nhóm mạng con cục bộ hiệu quả hơn với Multicast Listener Discovery (MLD).
Kết luận
Mạng máy tính là một lĩnh vực phức tạp, nhưng hiểu rõ về các khái niệm cơ bản như Mô hình OSI, Mô hình TCP/IP, DNS, IP và IPv6 sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan về cách hoạt động của mạng máy tính và các yếu tố quan trọng trong việc thiết lập kết nối và truyền tải dữ liệu.