Bài giảng Mạng máy tính - Chương 2: Mô hình tham chiếu OSI - Hoàng Thanh Hòa

BÀI GIẢNG MÔN: MẠNG MÁY TÍNH Giảng viên: Hoàng Thanh Hòa CHƢƠNG 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI 2 Giao thức mạng máy tính 2.1. 2.2. Mô hình kiến trúc đa tầng 2.3. Mô hình tham chiếu OSI 2.4. Quá trình vận chuyển dữ liệu 2.1. Giao thức mạng máy tính  Khái niệm: - Giao thức (Protocol): Là tập hợp các quy ƣớc truyền thông mà các thực thể trên mạng phải tuân thủ để có thể giao tiếp với nhau.  Gồm 2 thành phần: - Cú pháp: định dạng dữ liệu, phƣơng thức mã hóa và các mức tín hiệu. - Ngữ nghĩa: thông tin điều khiển, điều khiển lƣu lƣợng và xử lý lỗi 2.1. Giao thức mạng máy tính (tt)  Chức năng của giao thức: - Đóng gói: thêm các thông tin điều khiển gồm địa chỉ nguồn, đích, mã phát hiện lỗi, điều khiển giao thức - Phân đoạn và hợp lại: cắt dữ liệu thành các gói cố định, bên thu dữ liệu đƣợc hợp lại - Điều khiển liên kết: gồm có 2 phƣơng thức Hướng liên kết: yêu cầu độ tin cậy cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ và có xác nhận. Không liên kết: không yêu cầu độ tin cậy cao, không yêu cầu chất lượng và không có xác nhận 2.1. Giao thức mạng máy tính (tt)  Chức năng của giao thức: - Giám sát: trong phƣơng thức hƣớng liên kết, các gói tin yêu cầu phải giám sát. - Điều khiển lưu lượng: đảm bảo cho bên thu không bị tràn ngập, đảm bảo tốc độ lớn nhất. - Điều khiển lỗi: đảm bảo dữ liệu không bị mất đi hoặc hỏng trong quá trình truyền. Gồm phát hiện và sửa lỗi. 2.1. Giao thức mạng máy tính (tt)  Chức năng của giao thức: - Đồng bộ hóa: Hai thực thể truyền thông trong giao thức cần phải đồng thời trong cùng một trạng thái xác định. - Địa chỉ hóa: hai thực thể muốn liên lạc đƣợc với nhau cần phải nhận dạng đƣợc nhau → Địa chỉ 2.2. Mô hình kiến trúc đa tầng  Mạng máy tính đƣợc thiết kế và cài đặt theo quan điểm cấu trúc đa tầng.  Mỗi thành phần mạng là một hệ thống gồm nhiều tầng, mỗi tầng gồm các chức năng truyền thông.  Các tầng đƣợc chồng lên nhau, số lƣợng và chức năng của các tầng phụ thuộc vào các nhà sản xuất và thiết kế 2.2. Mô hình kiến trúc đa tầng Các quy tắc phân tầng 2.2.1. 2.2.2. Lƣu chuyển thông tin trong kiến trúc đa tầng 2.2.3. Nguyên tắc truyền thông đồng tầng 2.2.4. Giao diện tầng, quan hệ các tầng gần nhau và dịch vụ 2.2.5. Dịch vụ và chất lƣợng dịch vụ 2.2.1. Các quy tắc phân tầng  Không định nghĩa quá nhiều tầng, chức năng các tầng độc lập nhau.  Xác định rõ quan hệ giữa các tầng kề nhau.  Xác định mối quan hệ giữa các đồng tầng.  Dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng n của hệ thống gửi đến tầng n của hệ thống nhận.  Dữ liệu truyền từ tầng cao xuống tầng thấp nhất bên hệ thống phát→ đƣờng truyền vật lý→ tầng thấp nhất hệ thống nhận và truyền lên các tầng trên. 2.2.1. Các quy tắc phân tầng 2.2.2. Lƣu chuyển thông tin trong kiến trúc đa tầng 2.2.3. Nguyên tắc truyền thông đồng tầng  Gói tin khi chuyển xuống qua các tầng sẽ đƣợc bổ sung thông tin điều khiển của tầng (Header).  Bên nhận tiến hành theo chiều ngƣợc lại.  Đơn bị dữ liệu sử dụng trong các tầng: - Thông tin điều khiển giao thức PCI - Đơn vị dữ liệu dịch vụ SDU - Đơn vị dữ liệu giao thức PDU: PDU= PCI + SDU 2.2.4. Giao diện tầng, quan hệ các tầng kề nhau và dịch vụ 2.2.5. Dịch vụ và chất lƣợng dịch vụ  Nguyên tắc: - Tầng N phải biết sử dụng dịch vụ nào của tầng N-1 và cung cấp dịch vụ gì cho tầng N+1. - Quá trình cung cấp dịch vụ thông qua các điểm truy nhập dịch vụ SAP trên các giao diện tầng N/N+1. - Gồm có 2 loại dịch vụ: Dịch vụ hướng liên kết Dịch vụ không liên kết 2.2.5. Dịch vụ và chất lƣợng dịch vụ  Dịch vụ hướng liên kết (Connection Oriented): Các dịch vụ và giao thức thực hiện truyền thông qua 3 giai đoạn theo thời gian: - Thiết lập liên kết - Truyền dữ liệu - Giải phóng liên kết 2.2.5. Dịch vụ và chất lƣợng dịch vụ  Dịch vụ không liên kết (Connectionless): - Không cần tiêu tốn thời gian để thiết lập liên kết và giải phóng liên kết giữa các thực thể đồng tầng. - Không yêu cầu kiểm soát luồng dữ liệu, dữ liệu đƣợc truyền với tốc độ cao nhƣng độ tin cậy thấp. - Không truyền lại trong trƣờng hợp xẩy ra lỗi đƣờng truyền. 2.3. Mô hình tham chiếu OSI 2.3.1. Giới thiệu mô hình OSI  OSI ra đời năm 1984 dựa trên kiến trúc phân tầng, gồm có 7 tầng (layer).  Hai hệ thống, dù khác nhau đề có thể truyền thông với nhau một cách hiệu quả nếu chúng đảm bảo những điều kiện sau: - Cài đặt cùng một tập hợp các chức năng truyền thông. - Các tầng đồng mức phải cung cấp các chức năng nhƣ nhau. - Các tầng đông mức phải dùng chung một giao thức. 2.3.2. Sự ghép nối giữa các mức 2.3.2. Sự ghép nối giữa các mức 2.3.3. Vai trò chức năng các tầng  Tầng ứng dụng (Application Layer): - Xác định giao diện giữa ngƣời dùng và mô hình OSI - Cung cấp các phƣơng tiện cho ngƣời sử dụng truy cập vào môi trƣờng mạng.  Tầng trình bày (Presentation Layer): - Biểu diễn thông tin ngƣời sử dụng phù hợp với thông tin làm việc của mạng và ngƣợc lại. - Chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại khác. 2.3.3. Vai trò chức năng các tầng  Tầng phiên (Session Layer): - Thiết lập "các giao dịch" giữa các thực thể đầu cuối. - Cung cấp một liên kết giữa 2 đầu cuối sử dụng dịch vụ phiên sao cho trao đổi dữ liệu một cách đồng bộ và khi kết thúc thì giải phóng liên kết.  Tầng vận chuyển(Transport Layer): - Thực hiện việc chia các gói tin lớn thành các gói tin nhỏ hơn trƣớc khi gửi đi và đánh số các gói tin - Là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong truyền dữ liệu. 2.3.3. Vai trò chức năng các tầng  Tầng mạng (Network Layer): - Thực hiện các chức năng chọn đƣờng (Routing) đi cho các gói tin từ nguồn tới đích. - Chức năng điều khiển tắc nghẽn. - Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các mạng khi các gói tin đi từ mạng này sang mạng khác để tới đích. 2.3.3. Vai trò chức năng các tầng  Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer): - Thực hiện thiết lập các liên kết, duy trì và huỷ bỏ các liên kết dữ liệu. - Kiểm soát lỗi và kiểm soát lƣu lƣợng. • Tầng vật lý (Physical Layer): - Xác định các chức năng, thủ tục về điện, cơ, quang để kích hoạt, duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ thống mạng. 2.3.4. Quá trình vận chuyển 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình đóng gói tại máy gửi: - Là quá trình đặt dữ liệu vào sau header tại mỗi lớp. - Quá trình xử lý theo trình tự các bƣớc: 1. Thông qua lớp Application đƣa dữ liệu vào máy 2. Thông tin đó → Presentation để chuyển thành dạng chung, rồi mã hoá và nén dữ liệu. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình đóng gói tại máy gửi: 3. Dữ liệu đƣợc chuyển xuống lớp Session để bổ sung các thông tin về phiên giao dịch này. 4. Dữ liệu →Transport,dữ liệu đƣợc cắt ra thành nhiều Segment và bổ sung thêm các thông tin về phƣơng thức vận chuyển. 5. Dữ liệu → Network, Segment đƣợc cắt ra thành nhiều Packet + thông tin định tuyến. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình đóng gói tại máy gửi: 6. Tiếp đó dữ liệu →Data Link, Packet sẽ đƣợc cắt ra thành nhiều Frame + thông tin kiểm tra gói tin. 7. Mỗi Frame sẽ đƣợc tầng Vật Lý chuyển thành một chuỗi các bit, và đƣợc đẩy lên các phƣơng tiện truyền dẫn. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình truyền tin từ máy gửi đến máy nhận: 1. Trình ứng dụng (trên máy gửi) tạo ra dữ liệu và các chƣơng trình phần cứng, phần mềm cài đặt mỗi lớp sẽ bổ sung vào header và trailer. 2. Lớp Physical (trên máy gửi) phát sinh tín hiệu lên môi trƣờng truyền tải để truyền dữ liệu. 3. Lớp Physical (trên máy nhận) nhận dữ liệu. 4. Các chƣơng trình phần cứng, phần mềm (trên máy nhận) gỡ bỏ header và trailer và xử lý phần dữ liệu. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình tìm đường: Máy gửi so sánh địa chỉ IP máy nhận và chính nó. 1. Nếu cùng địa chỉ mạng: - Tìm trong bảng MAC Table địa chỉ MAC máy nhận. - Nếu không có thí nó dùng giao thức ARP tìm. - Tiến hành gửi gói tin đến máy nhận. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình tìm đường: 2. Nếu khác địa chỉ mạng: kiểm tra xem máy có đƣợc khai báo Default Gateway hay không. - Nếu có khai báo Default Gateway thì máy gửi sẽ gởi gói tin thông qua Default Gateway. - Nếu không, máy gửi sẽ loại bỏ gói tin và thông báo "Destination host Unreachable" 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình xử lý thông tin tại máy nhận: 1. Lớp Physical kiểm tra quá trình đồng bộ bit và đặt chuỗi bit nhận→ thông báo cho lớp Data Link. 2. Lớp Data Link kiểm lỗi frame, địa chỉ MAC máy nhận. 3. Địa chỉ lớp Network đƣợc kiểm tra địa chỉ IP. 4. Lớp Transport Hỗ trợ phục hồi lỗi, và sắp thứ tự các phân đoạn, xử lý phản hồi máy gửi. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)  Quá trình xử lý thông tin tại máy nhận: 5. Lớp Session đảm bảo một chuỗi các thông điệp đã trọn vẹn. 6. Lớp Presentation thực hiện việc chuyển đổi dạng thức dữ liệu. 7. Lớp Application xử lý header cuối cùng. Header này chứa các tham số thoả thuận giữa hai trình ứng dụng. 2.3.4. Quá trình vận chuyển (tt)