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
- Tên gọi mô hình tham chiếu TCP/IP <> mô hình tham chiếu Internet?
Tham khảo:
[1] Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall, Computer Networks 5th
edition, 2011
[2] David J. Wetherall, Introduction
to Computer Networks, www.coursera.org,
2013
--------------------
2013/8/13