Các mô hình tham chiếu

Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+



2007



các tầng có thể giao tiếp được với nhau, tương tự như hai người thuộc hai

Quốc gia sử dụng ngôn ngữ khác nhau muốn hiểu nhau thì cần có một

ngôn ngữ chung vậy. Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính

được áp dụng là: giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao

thức không liên kết (connectionless).

Giao thức có liên kết: là trước khi truyền số liệu, hai thực thể trên

hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao

đổi thông qua liên kết này.

Giao thức không liên kết: không cần thiết lập liên kết logic trước

khi truyền số liệu và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước

hoặc sau nó.

Mô hình OSI



Hình 1.1 Mô hình OSI

Các tầng được xây dựng dựa trên một số nguyên tắc chung:

 Mỗi tầng được tạo ra khi có nhu cầu phải có một sự trừu

tượng mới.

 Mỗi tầng tương ứng với một chức năng nhất định



Trang 15



Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+



2007



 Số lượng tầng phải đủ lớn để các chức năng riêng biệt trong

các tầng không quá xa nhau.

 Các ranh giới của mỗi tầng có thể chọn để giảm tối thiểu lưu

lượng thông tin trao đổi trực tiếp.

Nhiệm vụ của các tầng trong mô hình OSI có thể được tóm tắt như

sau:

Tầng ứng dụng (Application layer – lớp 7): Là tầng trên cùng

trong mô hình 7 lớp, quy định giao diện giữa người sử dụng và môi

trường OSI, cung cấp các phương tiện cho người sử dụng truy cập và sử

dụng các dịch vụ của mô hình OSI, Giao thức được ứng dụng nhiều nhất

là giao thức HTTP, là cơ sở của WWW, ngoài ra còn một số giao thức

phổ biến khác như SMTP, Telnet, FTP …. Phục vụ các ứng dụng truyền

tệp, đăng nhập từ xa, hay Email.

Tầng trình diễn (Presentation layer – lớp 6): Là tầng có chức

năng chuyển đổi các thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để

truyền dữ liệu, đồng thời tầng này giải quyết các vấn đề liên quan đến

ngữ nghĩa, cú pháp, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa

chúng trước khi truyền để bảo mật, tăng hiệu suất. Một số chuẩn định

dạng dữ liệu của lớp trình diễn dữ liệu là GIF, JPEG, MP3, MPEG

Tầng phiên (Session layer – lớp 5): Là tầng thực hiện việc thiết

lập, duy trì và hủy bỏ các phiên làm việc giữa hai hệ thống, hai máy tính

khác nhau. Tầng phiên cũng quy định một giao diện ứng dụng cho tầng

vận chuyển sử dụng. Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là NFS, XWindow System, ASP.

Tầng vận chuyển (Transport layer – lớp 4): Là tầng có chức năng

xác định địa chỉ trên mạng, cách thức chuyển giao gói tin trên cơ sở trực

tiếp giữa hai đầu cuối, đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy (end-to-end). Tầng

vận chuyển còn có các chức năng như điều khiển luồng, khắc phục lỗi và



Trang 16



Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+



2007



kiểm soát tắc nghẽn, thực hiện phân kênh, ghép kênh. Các giao thức phổ

biến sử dụng ở tầng này bao gồm: TCP, UDP, SPX.

Tầng mạng (Network layer – lớp 3): Là tầng điều khiển sự hoạt

động của mạng, có nhiệm vụ tìm đường cho các gói tin trong mạng (định

tuyến), các gói tin này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được

đích cuối cùng. Tầng này còn có chức năng xử lý giao tiếp giữa các

mạng, một số giao thức phố biến ở lớp 3 là: IP, RIP, IPX, OSPF,

AppleTalk…

Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer – lớp 2): Nhiệm vụ của tầng

liên kết dữ liệu là thiết lập, duy trì, ngắt các liên kết dữ liệu, xác định cơ

chế truy nhập thông tin trên mạng, các dạng thức chung trong các gói tin,

đóng gói và phân phát các gói tin, kiểm soát lỗi truyền, điều khiển truy

cập môi trường truyền thông.

Tầng vật lý (Physical layer – lớp 1): Tầng vật lý cung cấp phương

thức truy cập để truyền các dòng Bit và không xét đến ý nghĩa, cấu trúc

của chúng, sử dụng chuẩn về điện, ghép nối cơ khí, dây cáp, đầu nối, kỹ

thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn và các mức nối kết

giữa các thiết bị truyền thông.

2.2 Mô hình TCP/IP

Bộ Quốc Phòng Mỹ tạo ra mô hình TCP/IP với mong muốn mạng

vẫn có thể hoạt động cho dù có chiến tranh hạt nhân, những gói tin vẫn có

thể truyền được đến đích trong điều kiện có một số đường truyền hoặc bộ

định tuyến (router) không hoạt động được, các giao thức được cài đặt tại

các router sẽ tự động tìm đường đi cho các gói tin. Mô hình TCP/IP có 4

lớp: Application, Transport, Internet, network.



Trang 17



Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+



2007



Hình 1.2 Mô hình TCP/IP

Tầng ứng dụng: Các giao thức lớp cao đã bao gồm những chi

tiết của tầng phiên và tầng trình diễn. ví dụ: DNS, TFTP, FTP, HTTP,

IMAP, IRC, NNTP, POP3, SIP, SMTP, SNMP, SSH, TELNET, RTP.

Tầng giao vận: Tầng này thực hiện vận chuyển dữ liệu kiểu đầu

cuối - đầu cuối (end-to-end) và một một số vấn đề : điều khiển luồng, độ

tin cậy hay điều chỉnh lỗi. TCP, UDP.

Tầng Internet: Mục đích của tầng này là gửi các gói tin từ bất kỳ

một mạng nào trong liên mạng tới đích. Các giao thức chính của tầng này

gồm có: IP (IPv4, IPv6), ARP và RARP.

Host-to-network: Tầng này quy định các liên kết vật lý, cấu trúc

khung, truy cập đường truyền: Ethernet, Wi-Fi, Token ring, PPP, SLIP,

FDDI, ATM, Frame Relay, SMDS.

Cách nhìn các tầng cấp theo quan niệm: hoặc là cung cấp dịch vụ,

hoặc là sử dụng dịch vụ, là một phương pháp trừu tượng hóa để cô lập

các giao thức của tầng trên, tránh việc phải quan tâm đến các chi tiết của

việc thực hiện các dịch vụ. Sự trừu tượng hóa này cho phép những tầng

trên cung cấp những dịch vụ mà các tầng dưới không thể làm được, hoặc

cố ý không làm. Chẳng hạn IP được thiết kế với chức năng chính là

chuyển tiếp các gói tin hướng đến đích với độ tin cậy thấp, và được gọi là

giao thức phân phát với khả năng tốt nhất (thay vì với "độ tin cậy cao"

hoặc "đảm bảo nhất"). Điều đó có nghĩa là tất cả các tầng giao vận đều

Trang 18



Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+



2007



phải lựa chọn, hoặc là cung cấp dịch vụ đáng tin cậy, hoặc là không và ở

mức độ nào. UDP đảm bảo sự toàn vẹn của dữ liệu bằng cách dùng kiểm

tra tổng (checksum), song không đảm bảo sự phân phát dữ liệu tới đích;

TCP cung cấp cả hai, sự toàn vẹn của dữ liệu, và đảm bảo sự phân phát

dữ liệu tới đích bằng cách truyền tải lại gói dữ liệu, cho đến khi nơi nhận

nhận được gói dữ liệu.

Tuy nhiên, vẫn phải khẳng định lại rằng: các mô hình tham chiếu

chỉ là những mô hình để tham chiếu khi phát triển giao thức mà thôi, nó

không rõ ràng và chi tiết như đặc tả của từng giao thức.



II. Một số giao thức phổ biến

Cũng như thế giới thực, các thiết bị tham gia vào mạng máy tính

muốn giao tiếp được với nhau thì chúng phải hiểu nhau, biết được thông

tin mà những thiết bị khác gửi cho chúng. Nhìn theo một góc độ khác,

thiết bị mạng phải hiểu các qui định như khuôn dạng số liệu, phương thức

trao đổi số liệu giữa các thực thể trong cùng một mức chức năng (trong

các mô hình tham chiếu). Tập hợp các quy định đó được gọi là giao thức.

Tuy nhiên, người ta không qui định một cách chi tiết việc thực hiện cụ thể

các qui định trên như thế nào trong một hệ thống. Giao thức và các thực

thể tham gia trao đổi số liệu tạo thành



“máy giao thức” (Protocol



MachineProtocol Engine). Ta có thể liệt kê một số qui định cụ thể về giao

thức là:

- Cấu trúc khung gói, bao gồm: các số liệu đồng bộ và số lượng

byte tương ứng; các số liệu điều khiển trong trường tiêu đề số lượng byte

tương ứng; độ dài số liệu giao thức; qui tắc tính byte kiểm tra để bảo vệ

số liệu, phát hiện lỗi.

- Phương thức trao đổi số liệu: hướng kết nối hoặc không kết nối;



Trang 19



Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+



2007



- Trình tự thời gian các giai đoạn trao đổi số liệu theo phương thức

“hướng kết nối” như: thiết lập kết nối, trao đổi số liệu, và giải phóng kết

nối.

- Phương thức phát hiện và xử lý lỗi truyền số liệu…

Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một số giao thức phổ biến hiện nay

là giao thức TCP, UDP và RTP.



1. Giao thức TCP

Giao thức TCP là giao thức được thiết kế nhằm trao đổi số liệu một

cách đảm bảo, tin cậy và chính xác giữa hai thực thể cuối trong mạng.

TCP vừa quản lý đúng số tuần tự tính theo byte của dòng số liệu, đồng

thời phải tối ưu hóa giải thông của mạng bằng cách giám sát và điều

khiển lưu lượng từ thực thể gửi tới thực thể nhận. Giao thức TCP có

những đặc điểm sau:

Thiết lập và kết thúc kết nối: TCP là giao thức hướng kết nối, có

nghĩa là hai ứng dụng sử dụng giao thức TCP cần thiết lập kết nối TCP

với nhau trước khi chúng có thể truyền số liệu. Trước khi truyền số liệu,

ứng dụng gửi một thông điệp đồng bộ (SYN). Ứng dụng gửi phải nhận

được biên nhận (gói SYN trả lời) trước khi được phép truyền số liệu tới

thực thể nhận. Để kết thúc kết nối các thực thể TCP gửi/nhận tại trạm

cuối cần trao đổi với nhau thông điệp FIN.

Tính tin cậy: Để đảm bảo liên lạc tin cậy, thực thể nhận biên nhận

tất cả các gói tin nhận được; Thực thể gửi cần lưu lại tại bộ nhớ cục bộ

một bản copy của mỗi gói tin gửi đi cho đến khi nhận được một biên nhận

từ thực thể nhận chỉ ra rằng việc nhận đúng đã xảy ra tại thực thể nhận.

Nếu gói tin không được biên nhận trong một khoảng thời gian t out thì gói

tin được xem như bị mất và được truyền lại. T out phải được đặt là một giá

trị thích hợp cho phép phát hiện nhanh gói tin bị mất đồng thời tránh



Trang 20