CN_1_7_Các mô hình tham chiếu

1.7 Các mô hình tham chiếu (reference models)

Như đã biết, hệ thống mạng được xây dựng dựa trên kiến trúc gồm nhiều tầng. Trong đó, mỗi tầng có thể gồm nhiều giao thức.

Muốn truyền dữ liệu từ ứng dụng trên máy này tới ứng dụng trên máy khác, dữ liệu cần phải đi qua các tầng từ cao đến thấp, thông qua quá trình đóng gói.

Mô hình tham chiếu là cơ sở để xây dựng các giao thức.

Trong hệ thống mạng, mỗi tầng sẽ có một chức năng cụ thể, và các giao thức sẽ được xây dựng để thực hiện các chức năng này.

Mô hình tham chiếu sẽ đưa ra chức năng cụ thể của mỗi tầng.

Có hai mô hình tham chiếu phổ biến là: mô hình OSI và mô hình Internet (Internet Reference Model).

Mô hình tham chiếu OSI

Đây là một chuẩn quốc tế, có tính quy tắc, giúp kết nối các hệ thống mạng. Nghĩa là, mọi người, mọi nhà sản xuất, nếu tuân theo những mô tả của mô hình này thì sản phẩm họ tạo ra sẽ có khả năng làm việc và kết nối được với nhau.

OSI là viết tắt của Open Systems Interconnection, tạm dịch “kết nối các hệ thống mở”.

Mô hình này không được sử dụng trong triển khai thực tế.

Mô hình OSI gồm 7 tầng.

Tên tiếng Anh	Tên tiếng Việt	Chức năng
Application	Ứng dụng	Cung cấp môi trường giao giữa người dùng, ứng dụng và hệ thống mạng.
Presentation	Trình bày	Định dạng dữ liệu truyền.
Session	Phiên	Quản lý phiên làm việc.
Transport	Vận chuyển	Cung cấp dịch vụ truyền điểm tới điểm.
Network	Mạng	Gửi các packet giữa các mạng
Data link	Liên kết dữ liệu	Gửi các frame
Physical	Vật lý	Gửi các bit qua môi trường truyền.

Mô hình tham chiếu Internet

Mô hình này được sử dụng nhiều trong triển khai, đặc biệt trong môi trường Internet.

Mô hình gồm 4 tầng, được xây dựng dựa trên những kinh nghiệm và hoạt động thực tế của hệ thống mạng. Vì vậy, nhìn ở một vài góc độ, mô hình này đối lập với mô hình OSI.

Mô hình tham chiếu Internet là kết quả của quá trình tập hợp, tổ chức lại một cách có hệ thống các tài liệu ghi chép trong quá trình xây dựng hệ thống mạng Internet.

So với mô hình OSI, mô hình Internet có ít tầng hơn, tầng Internet thay thế cho tầng Network

Các tầng của mô hình Internet và so sánh với mô hình OSI:

Mô hình Internet	Chức năng	Mô hình OSI
Application	Các chương trình có sử dụng dịch vụ mạng.	Application, Session, Presentation
Transport	Cung cấp dịch vụ truyền điểm tới điểm.	Transport
Internet	Gửi các packet giữa các mạng	Network
Link	Gửi frame.	Physical, Data link

Tầng session và presentation trong mô hình OSI thường được cung cấp bởi các thư viện, nên chúng không được thể hiện rõ trong các giao thức, trong cấu trúc phân tầng của giao thức.

Mô hình tham chiếu chính là một cấu trúc gồm nhiều tầng, trong đó mỗi tầng sẽ mô tả chức năng của tầng và các giao thức thuộc về tầng đó.

Hình sau minh họa một số giao thức phổ biến của mỗi tầng theo mô hình tham chiếu Internet:

Quan sát hình trên, để ý thấy giao thức IP là một điểm nối quan trọng (narrow waist) của Internet, nó kết nối các giao thức tầng trên với các công nghệ truyền dữ liệu ở tầng dưới. Nghĩa là, nếu các ứng dụng, công nghệ, và thiết bị đều có khả năng làm việc với giao thức IP thì chúng sẽ có khả năng gắn kết chung vào một hệ thống và làm việc được với nhau, đặc biệt là kết nối vào hệ thống Internet.

Nguồn gốc của các giao thức

Với mong muốn tạo ra một môi trường cộng tác trong cộng đồng, một số tổ chức đã tạo ra các giao thức làm chuẩn chung để cộng đồng dựa vào đó sản xuất các thiết bị, phát triển các ứng dụng …v.v. Mục đích của các giao thức là giải quyết vấn đề tương thích.

Tên tổ chức	Lĩnh vực hoạt động	Ví dụ
ITU (International Telecommunication Union): Liên minh viễn thông quốc tế	Viễn thông	ADSL (tên khác G.992) MPEG4(tên khác H.264)
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): Viện kĩ nghệ điện và điện tử	Thông tin	Ethernet (tên khác 802.3) WiFi (tên khác 802.11)
IETF (Internet Engineering Task Force): Lực lượng quản lý kĩ thuật	Internet	HTTP/1.1 (tên khác RFC 2616) DNS (tên khác RFC 1034/1035)
W3C (World Wide Web Consortium): Hiệp hội WWW	Web	Chuẩn HTML5 Chuẩn CSS

Đơn vị dữ liệu tại mỗi tầng

Bảng sau liệt kê đơn vị dữ liệu tại mỗi tầng, hay có tên gọi khác là đơn vị dữ liệu giao thức (Protocol Data Unit – PDU):

Tầng	Đơn vị dữ liệu
Application	Message
Transport	Segment
Network	Packet
Link	Frame
Physical	Bit

Chú ý: packet cũng có thể được sử dụng để chỉ một khối dữ liệu bất kì truyền qua mạng.

Thiết bị mạng tại mỗi tầng

Ở hình trên:

• Repeater hoặc hub làm việc tại tầng Physical, nó không can thiệp vào nội dung của thông tin của các tầng bên trên.
• Switch hoặc bridge hoạt động tại tầng Link, nó thực hiện việc kết nối và trao đổi thông tin với thiết bị khác theo các giao thức tại tầng Link, thường là các thiết bị đang sử dụng cùng công nghệ.
• Router hoạt động ở cả hai tầng Network và Link, do vậy nó có khả năng tạo kết nối và trao đổi thông tin với thiết bị khác theo các giao thức khác nhau tại tầng Link (sử dụng khác công nghệ), ví dụ, nó có khả năng kết nối và trao đổi thông tin giữa một thiết bị đang sử dụng giao thức Ethernet với một thiết bị đang sử dụng giao thức 802.11. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng tầng cao hơn (Network).
• Proxy hoặc midlebox hoặc gateway hoạt động ở cả 4 tầng (Application, Transport, Network, Link) thực hiện chuyển tiếp thông điệp giữa các thiết bị. Nó không phải là một host.

Chú ý: việc phân tầng trong các mô hình tham chiếu chỉ là những chỉ dẫn (guideline) chứ không hoàn toàn chính xác. Thực tế, trong một tầng có thể có nhiều giao thức cùng làm việc, hoặc có giao thức không thể gán vào một tầng cụ thể.

Câu hỏi tìm hiểu thêm

1. Tên gọi mô hình tham chiếu TCP/IP <> mô hình tham chiếu Internet?

Tham khảo:

[1] Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall, Computer Networks 5^th edition, 2011

[2] David J. Wetherall, Introduction to Computer Networks, www.coursera.org, 2013

--------------------

2013/8/13