Chương 2. Mô hình tham chiếu và giao thức TCP/IP

HỌC PHẦN MẠNG MÁY TÍNH NETWORKING NỘI DUNG CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI • Mô hình tham chiếu TCP/IP • So sánh mô hình OSI và TCP/IP • Đánh giá về ưu, nhược điểm của các mô hình Giải thích vai trò và chức năng của giao thức  Các giao thức trên các thiết bị đầu cuối chỉ phụ thuộc vào thiết bị mà không phụ thuộc vào công nghệ. Cho phép chúng có thể làm việc được với nhau. Ưu điểm của việc phân lớp mạng  Dễ dàng nắm được nhiệm vụ của các giao thức mạng.  Giúp các hãng sản xuất các thiết bị mạng có thể làm việc được với nhau.  Thuận tiện trong việc thiết kế mạng.  Cung cấp một ngôn ngữ chung để mô tả chức năng mạng Ưu điểm của việc phân lớp mạng  Hiện nay có 2 mô hình chính: mô hình giao thức và mô hình tham khảo.  Mô hình giao thức cung cấp một giao thức gần với một bộ giao thức nào đó. VD: mô hình TCP/IP.  Mô hình tham khảo giúp các nhà sản xuất xem xét và so sánh sự khác nhau giữa các giao thức. VD: mô hình OSI. • Mô hình tham chiếu OSI CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP  Nguyên tắc thiết kế mô hình tham chiếu  Một lớp được tạo ra tương ứng với một khái niệm trừu tượng.  Một lớp thực hiện một chức năng hoàn chỉnh nào đó.  Chức năng của mỗi lớp phải được chọn theo xu hướng phù hợp với các giao thức đã được chuẩn hóa.  Biên của các lớp phải được thiết kế sao cho tối thiểu hóa được lượng thông tin truyền qua các giao diện.  Số lượng các lớp không được quá ít để đảm bảo thực hiện đủ các chức năng cần thiết và không được quá nhiều để kiến trúc của nó không trở nên cồng kềnh CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI a- Lớp Vật lý Lớp vật lý liên quan đến việc truyền các bit dữ liệu thô trên kênh truyền. Yêu cầu đặt ra là phải có một cơ chế truyền, giao diện thời gian, mức điện áp sử dụng hợp lý, tương thích với các phương tiện truyền dẫn bên dưới. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI b- Lớp liên kết dữ liệu Chuyển đổi dữ liệu từ lớp dưới lên và cung cấp cho lớp mạng bên trên đảm bảo không xảy ra lỗi truyền dẫn.  chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành các khung dữ liệu (có độ lớn khoảng vài trăm đến vài ngàn byte) và truyền đi một cách tuần tự. b-Lớp liên kết dữ liệu  Vấn đề  Lỗi đường truyền  Tốc độ thu dữ liệu chậm hơn đầu phát  Xử lý lỗi và điều khiển luồng dữ liệu  Đối với kênh quảng bá  vấn đề ĐK truy cập vào kênh dùng chung  Lớp điều khiển truy cập MAC nằm trong lớp LK DL CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI c- Lớp mạng Lớp mạng là lớp điều khiển hoạt động của mạng con. Nhiệm vụ chủ yếu: - định tuyến gói dữ liệu từ nguồn đến đích, - xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc phiên truyền dữ liệu. Các tuyến truyền dữ liệu được hình thành từ các bảng định tuyến tĩnh hoặc định tuyến động. Các nhiệm vụ khác: - ĐK tắc nghẽn - Chất lượng dịch vụ: độ trễ, lệch pha,… CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI d- Lớp giao vận - Nhận dữ liệu từ lớp trên, chia nhỏ ra thành các đơn vị dữ liệu nếu cần  chuyển xuống lớp mạng, đảm bảo các đơn vị dữ liệu này đến đúng đầu thu. - Xác định loại hình dịch vụ cung cấp cho lớp phiên và cho người sử dụng trên mạng.  Có tính chất: đầu cuối –đến – đầu cuối CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI e- Lớp phiên -Cho phép người dùng thiết lập phiên làm việc giữa các máy trạm khác nhau. Phiên làm việc đưa ra nhiều dịch vụ khác nhau bao gồm điều khiển hội thoại, quản lý thẻ bài và đồng bộ. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI f- Lớp trình diễn Không giống như các lớp khác chỉ liên quan đến việc vận chuyển bit dữ liệu, lớp trình diễn liên quan đến cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin truyền đi. Để máy tính có thể truyền đi các thông tin khác nhau, cần phải xác định cấu trúc dữ liệu truyền đi cùng với các chuẩn mã hóa dữ liệu. Lớp trình diễn quản lý các cấu trúc dữ liệu trừu tượng này và cho phép xác định cũng như trao đổi dữ liệu cấu trúc bậc cao. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI g- Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng chứa nhiều giao thức khác nhau cần thiết cho người sử dụng. Ví dụ: - HTTP - FTP - SMTP Các ứng dụng mạng: email, web, chat,... Định dạng biểu diễn dữ liệu, mã hóa,… Thiết lập phiên làm việc Bảo đảm truyền nhận đúng dữ liệu: đầu cuối –đến- đầu cuối Định tuyến, điều khiển tắc nghẽn, chất lượng dịch vụ Truyền nhận frame, kiểm tra và sửa lỗi Kết nối vật lý, truyền các bit dữ liệu Application7 Presentation6 Session5 Transport4 Network3 Data Link2 Physical1 CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI  Qui trình đóng gói và gửi dữ liệu qua mạng: o Dữ liệu do người sử dụng tạo ra trên lớp ứng dụng: voice, video, data. o Phần cứng và phần mềm sẽ chuyển dữ liệu do người sử dụng tạo ra xuống lớp vật lý và chuyển qua môi trường mạng. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI  Các dịch vụ lớp ứng dụng sẽ khởi tạo quá trình truyền dữ liệu. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI  Sau đó, dữ liệu được chuyển từ lớp ứng dụng xuống lớp vật lý. Mỗi khi đi qua một lớp, dữ liệu sẽ được chèn thêm thông tin điều khiển. Quá trình này gọi là đóng gói dữ liệu. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu OSI  Sau khi chuyển dữ liệu đến đích, tại đích diễn ra quá trình giải đóng gói dữ liệu. Dữ liệu được chuyển lớp vật lý lên lớp ứng dụng, mỗi khi qua một lớp các thông tin điều khiển được bóc tách. Dịch vụ ở lớp ứng dụng hiển thị thông tin này lên cho con người sử dụng. GIAO TIẾP QUA MÔ HÌNH OSI Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical 10010111001011010010110101011110101 segments packets frames Data Data Data Data CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP Các thiết bị hoạt động ở từng lớp Sự đóng gói Giao tiếp máy - máy Gói tin khi đi qua thiết bị lớp 1 Gói tin khi đi qua thiết bị lớp 2 Gói tin khi đi qua thiết bị lớp 3 • Mô hình tham chiếu TCP/IP  Khi nghiên cứu cách thức chuyển dl qua mạng từ host nguồn đến host đích, ta sử dụng mô hình OSI. Tuy nhiên, khi phát triển các giao thức người ta tiến hành nhóm một số lớp lại với nhau. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu TCP/IP  Thập niên 60 DARPA phát triển Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) kết nối các mạng máy tính thuộc bộ quốc phòng Mỹ.  Internet, mạng máy tính toàn cầu, sử dụng TCP/IP kết nối các mạng trên thế giới. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP • Mô hình tham chiếu TCP/IP  Layer 4: Application (ứng dụng)  Layer 3: Transport (vận chuyển)  Layer 2: Internet  Layer 1: Vật lý (host-to-network) CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP Lớp vật lý  Kết hợp chức năng hai lớp vật lý và liên kết dữ liệu mô hình OSI.  Các mô tả về chức năng, thủ tục, cơ học, điện học  Tốc độ truyền vật lý  Khoảng cách, các bộ kết nối vật lý.  Khung  Địa chỉ vật lý  Cấu hình liên kết mạng  Sự đồng bộ  Điều khiển lỗi, điều khiển lưu lượng. Lớp Internet  Gởi dữ liệu đến đích qua các mạng con (tương tự lớp mạng mô hình OSI):  Gói  Mạch ảo  Tìm đường, bảng tìm đường, giao thức tìm đường  Địa chỉ luận lý  Sự phân đoạn  Giao thức Internet (IP). Lớp vận chuyển  Cho phép các máy tính “đàm thoại” với nhau  Có 2 giao thức chính: TCP, UDP  Transmission control protocol (TCP): giao thức có kết nối; phân đoạn luồng dữ liệu vào; điều khiển luồng DL  tránh tràn DL  User datagram protocol (UDP): giao thức không kết nối; độ tin cập thấp; không ĐK luồng DL TCP và UDP Port number  Cả TCP và UDP đều có các ứng dụng khác nhau. Mỗi ứng dụng có 1 hoặc nhiều port. Các ứng dụng từ lớp Transport đẩy lên các lớp trên thông qua các port này (hay còn gọi là socket). Lớp vận chuyển Lớp ứng dụng  Kết hợp chức năng của ba lớp phiên, trình bày, ứng dụng trong mô hình OSI.  FTP, HTTP, SMNP, DNS ... Chồng giao thức TCP/IP Mô hình tham chiếu TCP/IP Mô hình tham chiếu TCP/IP  Mô hình TCP/IP mô tả các giao thức tạo nên một chồng giao thức TCP/IP. Các giao thức này hoạt động với nhau trên một phiên làm việc end to end.  Tạo dữ liệu  Phân mảnh và đóng gói dữ liệu.  Chuyển dl vào đường dẫn vật lý.  Truyền dữ liệu  Nhận dữ liệu  Giải đóng gói  Chuyển lên lớp ứng dụng  Quá trình đóng gói dữ liệu (Encapsulasion): tạo dữ liệu  phân mảnh gói tin  đóng gói phần header tùy theo giao thức  Truyền qua môi trường mạng. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Web server xử lý các trang HTML và đẩy xuống lớp transport. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Lớp Transport đóng gói dữ liệu vào các segmentation và chuyển xuống lớp internet. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Lớp Internet đưa các Segment vào trong gói IP. Phần đầu chứa IP nguồn và IP đích. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Lớp vật lý, các giao thức Ethernet sẽ đóng gói gói tin IP vào thành các Frame Enthernet. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Các Frame Ethernet tiếp tục chuyển sang các bit nhị phân ở dạng 0 và 1 xuống đường truyền để truyền đi qua mạng. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Quá trình nhận: các bit nhị phân được đẩy lên lớp vật lý để tạo lại các Ethernet Frame. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Frame Header và Frame Trailer sẽ được bóc tách trước khi đưa lên lớp Internet. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Gói tin IP gỡ bỏ phần IP header rồi đẩy lên lớp Transport. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Tại lớp Transport, các thông tin điều khiển được gỡ bỏ để đẩy dữ liệu lên lớp Application để tái tạo lại dữ liệu gốc. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình trao đổi web giữa web server và web client thông qua mô hình TCP/IP:  Dữ liệu này sau đó được đưa lên trình duyệt web để hiển thị lên màn hình cho người sử dụng đầu cuối. Mô hình tham chiếu TCP/IP  Để trao đổi dữ liệu, các thiết bị đầu cuối cần có địa chỉ. Có nhiều loại địa chỉ trên mạng: địa chỉ cổng nguồn, cổng đích; địa chỉ IP nguồn, đích; địa chỉ Mac nguồn, đích được chèn vào phần đầu gói tin trong quá trình đóng gói (encapsulation). Mô hình tham chiếu TCP/IP  Quá trình gửi tin từ địa chỉ 209.165.202.130 đến địa chỉ: 209.165.200.230. Mô hình tham chiếu TCP/IP So sánh mô hình TCP/IP và OSI So sánh mô hình TCP/IP và OSI  Giống nhau:  Đều phân lớp.  Đều có lớp ứng dụng.  Đều có lớp mạng và lớp vận chuyển So sánh mô hình TCP/IP và OSI  Khác nhau:  Về mặt kiến trúc  Khác nhau về số lớp  TCP/IP kết hợp lớp trình diễn và phiên vào lớp ứng dụng. So sánh mô hình TCP/IP và OSI Khác nhau:  Về mặt kết nối  mô hình OSI hỗ trợ cả truyền DL có kết nối và không có kết nối ở Lớp Mạng và truyền DL có kết nối ở Lớp Giao vận.  mô hình TCP/IP chỉ hỗ trợ một phương thức truyền DL không kết nối ở Lớp Mạng nhưng ở Lớp Giao vận lại hỗ trợ cả 2 phương thức truyền DL có kết nối và không kết nối So sánh mô hình TCP/IP và OSI So sánh mô hình TCP/IP và OSI  Về mặt khái niệm,  Mô hình OSI phân biệt rõ 3 khái niệm cơ bản:  Dịch vụ  Giao diện  Giao thức  Mô hình TCP/IP không phân biệt rõ ranh giới giữa các DV, giao diện và giao thức So sánh mô hình TCP/IP và OSI  Về mặt thiết kế  Mô hình OSI được thiết kế trước khi có các giao thức  không thiết kế chuyên dùng cho chồng giao thức, mang tính tổng quát, các chức năng đưa ra của các lớp không phù hợp với thực tế.  Mô hình TCP/IP: giao thức được thiết kế trước, và mô hình thực chất chỉ là mô tả các giao thức đã có.  Không có vấn đề nảy sinh với các giao thức trong mô hình.  Tuy nhiên, đó cũng là nguyên nhân làm cho mô hình TCP/IP không phù hợp với các chồng giao thức khác  Mô hình OSI  Về thời điểm  Về kỹ thuật  Về triển khai mô hình  Về quan điểm Đánh giá về ưu, nhược điểm của các mô hình  Mô hình TCP/IP  Không phân biệt rõ ràng các khái niệm về dịch vụ, giao diện và giao thức.  Không mang tính tổng quát và có tính tương thích kém.  Không phân biệt rõ ràng giữa một lớp và một giao diện. Chẳng hạn lớp host – to – network chỉ là một giao diện, không phải là một lớp.  Không phân biệt rõ nhiệm vụ của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu.  Có nhiều giao thức mang tính chuyên biệt, không theo thể thức, các giao thức này lại được phân phối tự do nên nhanh chóng trở thành phổ biến, được sử dụng rộng rãi và khó thay thế. Đánh giá về ưu, nhược điểm của các mô hình  Tóm lại, mặc dù vẫn còn những vấn đề tồn tại, mô hình OSI vẫn được sử dụng để nghiên cứu về các mạng máy tính. Mô hình TCP/IP là mô hình có cấu trúc không rõ ràng bằng mô hình OSI nhưng các giao thức của nó lại được sử dụng một cách rộng rãi. Chính vì vậy, giáo trình này đưa ra một mô hình lai như mô tả ở hình vẽ sau khắc phục được các nhược điểm của 2 mô hình trên. Đánh giá về ưu, nhược điểm của các mô hình THE END. CH 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU VÀ GIAO THỨC TCP/IP