Bài giảng Truyền số liệu - Chương 3: Mô hình OIS - Nguyễn Việt Hùng

mình, và chuyển tiếp phần còn lại lên lớp 3. Tương tự, 
lớp 3 gỡ phần của mình và truyền tiếp sang lớp 4, và cứ thế tiếp tục. 
3.1.3 GIAO DIỆN GIỮA CÁC LỚP 
 Việc chuyển dữ liệu và thông tin mạng đi xuống các lớp của thiết bị phát và đi ngược 
lên qua các lớp của thiết bị thu được thực hiện nhờ có phần giao diện của hai lớp cận kề nhau. 
 Mỗi giao diện định nghĩa thông tin và các dịch vụ mà lớp phải cung cấp cho lớp trên nó. 
 Các giao diện được định nghĩa tốt và các chức năng lớp cung cấp tính modun cho mạng. 
Miễn sao một lớp vẫn cung cấp các dịch vụ cần thiết cho các lớp trên nó, việc thực thi chi tiết 
của các chức năng này có thể được thay đổi hoặc thay thế không đòi hỏi thay thế các lớp xung 
quanh. 
3.1.4 SẮP XẾP CÁC LỚP 
 + Bảy lớp có thể được nhóm thành ba nhóm con sau: 
 • Lớp 1, 2, 3: là nhóm con các lớp hỗ trợ mạng, nhằm giải quyết các yếu tố vật 
 lý và truyền dữ liệu từ một thiết bị này sang một thiết bị khác (như các đặc 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 19 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 tính điện, kết nối vật lý, định địa chỉ vật lý và thời gian truyền cũng như độ tin 
 cậy). 
 • Lớp 5, 6, và 7: lớp kiểm soát kết nối, biểu diễn và ứng dựng có thể được xem là 
 nhóm con các lớp hỗ trợ người dùng (chúng cho phép khả năng truy cập đến 
 nhiều hệ thống phần mềm). 
 • Lớp 4: lớp vận chuyển, bảo đảm tính tin cậy cho việc truyền dẫn hai đầu mút 
 (end to end) trong khi đó lớp 2 đảm bảo độ tin cậy trên một đường truyền đơn. 
 + Các lớp trên của mô hình OSI hầu như luôn luôn thực thi trong phần mềm; 
 + Các lớp dưới được thực thi kết hợp phần cứng và phần mềm, trừ lớp vật lý hầu như là 
thuộc phần cứng. 
 3.2 CHỨC NĂNG CỦA CÁC LỚP 
 Phần này trình bày ngắn gọn chức năng của từng lớp trong mô hình OSI. 
 3.2.1 LỚP VẬT LÝ (Lớp 1): 
 + Chức năng: Truyền luồng bit đi qua môi trường vật lý. 
 Liên quan đến các đặc tính cơ, điện của giao diện thiết bị và môi trường truyền. 
 +Vị trí lớp 1: 
 + Các đặc tính liên quan : 
 ‰ Đặc tính vật lý của giao diện giữa thiết bị và môi trường: 
 Lớp vật lý định nghĩa các đặc tính của giao diện giữa các thiết bị và môi 
 trường truyền. N goài ra, lớp còn định nghĩa dạng của môi trường truyền. 
 ‰ Biểu diễn các bit: 
 Dữ liệu lớp vật lý bao gồm luồng các bit (chuỗi các giá trị 0 và 1) mà không 
 cần phải phiên dịch. Để truyền dẫn, các bit này phải được mã hóa thành tín 
 hiệu - điện hoặc quang. Lớp vật lý định nghĩa dạng mã hóa (cách bit 0 và 1 
 được chuyển đổi thành tín hiệu). 
 ‰ Tốc độ dữ liệu: 
 Số bit được truyền đi trong một giây. N ói cách khác, lớp vật lý định nghĩa độ 
 rộng mỗi bit (chu kỳ bit). 
 ‰ Đồng bộ bit: 
 Thiết bị phát và Thiết bị thu cần được đồng bộ theo cấp độ bit. N ói cách khác, 
 đồng hồ của Thiết bị phát và thiết bị thu phải được đồng bộ hóa. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 20 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 ‰ Cấu hình đường dây: cấu hình điểm - điểm và đa điểm 
 ‰ Tôpô mạng: 
 Định nghĩa phương thức kết nối thiết bị để tạo thành mạng. Thiết bị có thể 
 được nối theo lưới, sao, cây, vòng hay bus. 
 ‰ Chế độ truyền: đơn công, bán song công hay song công. 
 Nêu chức năng của lớp vật lý và đặc tính liên quan của nó trong mô hình OSI. 
3.2.2 LỚP KẾT NỐI DỮ LIỆU: 
 + Chức năng: truyền khung (frame) từ nút đến nút (trong 1 mạng). 
 + Vị trí: 
 + Các đặc tính liên quan : 
 ‰ Tạo khung (framing): 
 Lớp 2 chia luồng bit nhận được thành các đơn vị dữ liệu dễ quản lý được gọi là 
 khung (frame). 
 ‰ Định (tạo) địa chỉ vật lý: 
 N ếu frame được phân phối đến nhiều hệ thống trong cùng mạng thì lớp kết nối 
 dữ liệu thêm vào frame một header để định nghĩa địa chỉ vật lý của nơi phát 
 (địa chỉ nguồn) và nơi nhận (địa chỉ đích). 
 N ếu frame muốn gởi đến hệ thống ngoài mạng của nguồn phát, thì địa chỉ nơi 
 nhận là địa chỉ của thiết bị nối với mạng kế tiếp. 
 Ví dụ 1: Định địa chỉ vật lý 
 ‰ Điều khiển lưu lượng: 
 N ếu tốc độ nhận dữ liệu của thiết bị thu bé hơn so với tốc độ của thiết bị phát, 
 thì lớp kết nối dữ liệu tạo cơ chế điều khiển lưu lượng tránh quá tải của thiết bị 
 thu. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 21 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 ‰ Kiểm tra lỗi: 
 Lớp 2 thêm khả năng tin cậy cho lớp vật lý bằng cách thêm cơ chế phát hiện và 
 gởi lại các frame bị hỏng hay thất lạc. Đồng thời, cũng tạo cơ chế tránh gởi 
 trùng các frame. Kiểm tra lỗi thường được thực hiện nhờ trailer được thêm vào 
 ở phần cuối của frame. 
 ‰ Điều khiển truy cập: 
 Khi hai hoặc nhiều thiết bị được mắc trên cùng một tuyến, cần có giao thức của 
 lớp kết nối dữ liệu để xác định thiết bị nào nắm quyền trên kết nối tại một 
 thời điểm. 
3.2.3 LỚP 3 (MẠNG): 
 + Chức năng: Nhằm phân phối các gói (packet) từ nguồn đến đích có thể đi qua 
nhiều mạng. 
 Chú ý: 
 • N ếu hai hệ thống được kết nối cùng mạng, thì không cần thiết phải có lớp mạng. 
 • Khi hai thiết bị này ở hai mạng khác nhau, thì cần có lớp mạng để thực hiện giao 
 nhận nguồn – đích . 
 +Vị trí: 
 + Các đặc tính liên quan : 
 ‰ Định (tạo) địa chỉ luận lý: 
 - Địa chỉ vật lý do lớp 2 giải quyết định địa chỉ cục bộ. 
 - N ếu gói dữ liệu đi qua của mạng, thì nhất thiết phải có thêm một hệ 
 thống định địa chỉ khác giúp phân biệt giữa hệ thống nguồn và hệ thống 
 đích. 
 - Lớp mạng thêm header vào gói từ lớp trên xuống, trong đó chứa địa chỉ 
 luận lý của nơi gởi và nơi nhận. 
 ‰ Định tuyến (routing): 
 Khi nhiều mạng độc lập được nối với nhau để tạo ra liên mạng (mạng của 
 mạng) hay một mạng lớn hơn, thì thiết bị kết nối là bộ định tuyến (router hoặc 
 gateways) được dùng để chuyển đường đi của gói đến đích, lớp mạng được 
 thiết lập cho mục tiêu này. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 22 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 Ví dụ 2: Định địa chỉ luận lý; 
Câu Hỏi: 
 1. Địa chỉ vật lý, địa chỉ luận lý là gì? Hãy so sánh hai địa chỉ đó. 
 2. So sánh việc truyền dữ liệu của lớp 1, 2, 3. 
3.2.4 LỚP VẬN CHUYỂN: 
 + Chức năng: Lớp vận chuyển nhằm chuyển toàn bản tin từ thiết bị đầu cuối phát 
đến thiết bị đầu cuối thu (end to end). 
 Khi lớp mạng nhận ra việc chuyển end to end của một gói riêng, lớp không nhận ra bất 
kỳ quan hệ nào giữa các gói này. Lớp sẽ xử lý các gói riêng biệt, vì cho rằng các gói này 
thuộc vào các bản tin riêng biệt, cho dù phải hay không phải đi nữa. Mặt khác, lớp vận chuyển 
bảo đảm là toàn bản tin đều đến là nguyên vẹn và theo thứ tự, bỏ qua việc kiểm tra lỗi, và điều 
khiển lưu lượng tại cấp nguồn đến đích. Hình 3.9 minh họa quan hệ giữa lớp vận chuyển với 
lớp mạng và lớp kiểm soát kết nối 
 Để tăng cường tính an ninh, lớp vận chuyển có thể tạo một kết nối giữa hai cổng cuối. 
Kết nối là một đường nối luận lý giữa nguồn và đích liên quan đến mọi gói trong bản tin. Việc 
tạo kết nối bao gồm ba bước: thiết lập kết nối, truyền dữ liệu, và nhả kết nối. Thông qua 
việc xác nhận việc truyền dẫn tất cả mọi gói trên một đường, lớp vận chuyển kiểm soát thêm 
được lên trình tự truyền, lưu lượng, phát hiện và sửa lỗi. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 23 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 From session layer To session layer
 L5 data L5 data
 Transport Transport 
 layer layer
 H4 H4 H4 H4 H4 H4
 L4 data L4 data
 L4 data Hình 9 L4 data
 L4 data L4 data
 To network layer From network layer 
 Hình 3.1 
 Các nhiệm vụ của lớp vận chuyển bao gồm: 
 ‰ Định địa chỉ điểm dịch vụ (service-point addressing): Một máy tính thường 
 chạy nhiều chương trình trong cùng một lúc. Vì thế, chuyển giao nguồn – đích 
 không có nghĩa là từ một máy tính đến máy khác mà còn từ những quá trình 
 đặc thù (chạy chương trình) lên các chương trình khác. N hư thế header của lớp 
 vận chuyển phải bao gồm một dạng địa chỉ đặc biệt là gọi là địa chỉ điểm dịch 
 vụ (service-point addressing) hay còn gọi là địa chỉ cổng. Lớp mạng lấy mỗi 
 gói đến đúng từ máy tính, lớp vận chuyển lấy toàn bản tin đến đúng quá trình 
 của máy tính đó. 
 ‰ Phân đoạn và hợp đoạn: Một bản tin được chia thành nhiều phân đoạn truyền 
 đi được, mỗi phân đoạn mang số chuỗi. Các số này cho phép lớp vận chuyển 
 tái hợp đúng bản tin khi đến đích để có thể nhận dạng và thay thế các gói bị 
 thất lạc trong khi truyền dẫn. 
 ‰ Điều khiển kết nối: Lớp vận chuyển có thể theo hướng kết nối hay không kết 
 nối. Lớp vận chuyển theo hướng không kết nối xử lý mỗi phân đoạn như là gói 
 độc lập và chuyển giao đến lớp vận chuyển của thiết bị đích. Lớp vận chuyển 
 theo hướng kết nối tạo kết nối với lớp vận chuyển của thiết bị đích truớc khi 
 chuyển giao gói. Sau khi chuyển xong dữ liệu, thì kết thúc kết nối. 
 ‰ Điều khiển lưu lượng: Tương tự như trong lớp kết nối dữ liệu, lớp vận chuyển 
 có nhiệm vụ điều khiển lưu lượng. Tuy nhiên, điều khiển lưu lượng trong lớp 
 này được thực hiện bằng cách end to end thay vì kết nối đơn. 
 ‰ Kiểm tra lỗi: Tương tự như lớp kết nối dữ liệu, lớp vận chuyển cũng có nhiệm 
 vụ kiểm tra lỗi. Tuy nhiên, kiểm tra lỗi trong lớp này được thực hiện bằng 
 cách end to end thay vì kết nối đơn. Lớp vận chuyển của thiết bị phát bảo đảm 
 là toàn bản tin đến lớp vận chuyển thu không bị lỗi (hỏng hóc, thất lạc hay 
 trùng lắp). Việc sửa lỗi thường được thực hiện trong qua trình truyền lại. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 24 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 Ví dụ 3: hình 3.10 
 A P
 ` Hình 10 `
 Transport Transport 
 Data j k Data j k
 layer layer
 Data-2 j k A P Network Network Data-1 j k A P
 layer layer
 Data-1 j k A P Data-2 j k A P
 Data link Data link 
 T2 Data-2 j k A P H2 layer layer T2 Data-1 j k A P H2
 T2 Data-1 j k A P H2 T2 Data-2 j k A P H2
 Internet
 Hình 3.2 
 Dữ liệu đến từ lớp trên địa chỉ service-point (port) là j và k ( j là địa chỉ của ứng dụng 
gởi và k là địa chỉ của ứng dụng thu). Do kích thước của dữ liệu lớn hơn khả năng của lớp 
mạng, nên dữ liệu được chia thành hai gói, mỗi gói vẫn còn giữa địa chỉ điểm dịch vụ (j và k). 
N ên trong lớp mạng, địa chỉ mạng (A và P) được thêm vào mỗi gói. Các gói sẽ di chuyển theo 
các đường khác nhau và đến đích theo hay không theo thứ tự. Hai gói được chuyển giao đến 
lớp mạng đích, có nhiệm vụ gở bỏ header lớp mạng. Hai gói được truyền tiếp sang lớp vận 
chuyển, được tái hợp để chuyển giao lên lớp trên. 
3.2.5 LỚP KIỂM SOÁT KẾT NỐI: 
 Các dịch vụ do ba lớp đầu (vật lý, kết nối dữ liệu, và lớp mạng) đôi khi chưa đủ cho một 
số quá trình. Lớp kiểm soát là lớp điều khiển đối thọai: thiết lập, duy trì, và đồng bộ hóa 
tương tác giữa các hệ thống thông tin. 
 Các nhiệm vụ của lớp kiểm soát: 
 ‰ Điều khiển đối thoại: Lớp kiểm soát cho phép hai hệ thống đi vào đối thoại. 
 Lớp cho phép thông tin giữa hai quá trình bán song công hoặc song công. Ví 
 dụ đối thoại giữa đầu cuối kết nối với thiết bị chủ là bán song công. 
 ‰ Đồng bộ hoá: Lớp kiểm soát cho phép quá trình thêm các checkpoint (điểm 
 đồng bộ) vào trong dòng dữ liệu. 
 Ví dụ: một hệ thống gởi một file gồm 2000 trang, nên chèn vào checkpoint 
 sau mỗi 100 trang đề bảo đảm mỗi đơn vị 100 trang được nhận và xác nhận 
 một cách độc lập. Trong trường hợp này, nếu truyền dẫn bị đứt vào trang 523, 
 thì việc truyền lại chỉ bắt đầu vào trang 501, không cần truyền lại các trang từ 
 1 đến 500. Hình 3.11 minh họa quan hệ giữa lớp kiểm soát với lớp vận chuyển 
 và lớp trình bày. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 25 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
3.2.6 LỚP TRÌNH BÀY: 
 Lớp trình bày liên quan đến vấn đề về cú pháp (syntax) và ngữ nghĩa (sematic) của tin 
tức trao đổi giữa hai hệ thống. Hình 3.12 cho thấy quan hệ giữa lớp trình bày với lớp ứng 
dụng và lớp kiểm soát. 
 Hình 3.3 
 Các nhiệm vụ của lớp 6 là: 
 ‰ Biên dịch (translation): Các quá trình (chương trình đang chạy) của hai hệ 
 thống thường trao đổi thông tin theo dạng chuỗi các ký tự, số, v.v...Thông tin 
 này nhất thiết phải được chuyển sang dòng bit trước khi được gởi đi. Do các 
 máy tính khác nhau thường dùng các phương pháp mã hóa khác nhau, nên lớp 
 trình bày có nhiệm vụ vận hành chung trong hai hệ thống này. Lớp trình bày 
 tại thiết bị phát thay đổi dạng thông tin từ dạng của thiết bị phát (sender-
 depending) sang dạng thông thường. Tại thiết bị thu, thì lớp trình bày chuyển 
 dạng thông thường thành dạng của thiết bị thu (receiving depending). 
 ‰ Mã khóa (encryption) và Giải mã khóa (decryption): Để mang các thông tin 
 nhạy cảm, hệ thống phải có khả năng bảo đảm tính riêng tư. Mã khóa là quá 
 trình mà thiết bị phát chuyển đổi thông tin gốc thành dạng khác và gởi đi bản 
 tin đi qua mạng. Giải mã khóa (decryption) là quá trình ngược lại nhằm chuyển 
 bản tin trở về dạng gốc. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 26 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
 ‰ Nén: N én dữ liệu nhằm giảm thiểu số lượng bit để truyền đi. N én dữ liệu ngày 
 càng trở nhên quan trọng trong khi truyền multimedia như văn bản, audio, và 
 video. 
3.2.7 LỚP ỨNG DỤNG: 
 Cho phép người dùng (user), là người hay phần mềm, truy cập vào mạng. Lớp này 
cung cấp giao diện cho người dùng và hỗ trợ dịch vụ như thư điện tử, remote file access and 
transfer, shared database management, và các dạng dịch vụ phân phối dữ liệu khác. 
 Hình 3.13 minh họa quan hệ giữa lớp ứng dụng với user và lớp trình bày. Trong số các 
dịch vụ có được, thì hình vẽ chỉ trình bày 3 dạng: X.400 (message handle services); X.500 
(directory services); và chuyển file access, and management (FTAM). User trong hình đã 
dùng X.400 và gởi một email. Chú ý là không có thêm header hay trailer trong lớp này. 
 User User
 Application Application 
 layer X.500 FTAM X.400 layer X.500 FTAM X.400
 L7 data L7 data
 To presentation layer From presentation layer
 Hình 3.4 
 Các đặc tính của lớp này là: 
 ‰ Mạng đầu cuối ảo (network virtual terminal): là một version của phần mềm 
 của đầu cuối vật lý và cho phép user log on vào thiết bị chủ (remote host). Để 
 làm việc này, lớp ứng dụng tạo ra một phần mềm mô phỏng đầu cuối cho 
 remote host. Máy tính của user đối thoại phần mềm đầu cuối này, tức là với 
 host và ngược lại. Remote host tưởng là đang đối thoại với terminal của mình 
 và cho phép bạn log on. 
 ‰ Quản lý, truy cập và truyền dữ liệu (FTAM: file transfer, access, and 
 management): Ứng dụng này cho phép user truy cập vào remote computer (để 
 đọc hay thay đổi dữ liệu), để truy lục file từ remote computer và quản lý hay 
 điều khiển file từ remote computer. 
 ‰ Dịch vụ thư điện tử: Ứng dụng này cho cung cấp cơ sở cho việc gởi, trả lời 
 và lưu trữ thư điện tử. 
 ‰ Dịch vụ thư mục (directory services): Ứng dụng này cung cấp nguồn cơ sở dữ 
 liệu (database) phân bố và truy cập nguồn thông tin toàn cầu về các dịch vụ và 
 mục đích khác nhau. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 27 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 3: Mô hình OSI 
TÓM TẮT VỀ CHỨC NĂNG CÁC LỚP: 
 Chức năng của bảy lớp được tóm tắt ở hình 3.14: 
 Hình 3.5 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 28