Mô hình tham chiếu mạng OSI Mô hình kết nối hệ thống mở (OSI)

truy cập vào môi trường mạng. Trong cùng thời gian, Lớp liên kết quản lý quá trình đặt dữ liệu được truyền vào môi trường vật lý. Đó là lý do tại sao Lớp liên kết chia làm 2 cấp dưới (Hình 5.1): cấp dưới trên điều khiển kênh truyền dữ liệu logic( Kiểm soát liên kết logic - Công ty TNHH), phổ biến cho tất cả các công nghệ và cấp độ con thấp hơn kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông(Kiểm soát truy cập phương tiện - MAC). Ngoài ra, các công cụ lớp liên kết cho phép bạn phát hiện lỗi trong dữ liệu được truyền.

Cơm. 5.1.

Sự tương tác của các nút mạng cục bộ xảy ra trên cơ sở các giao thức cấp độ liên kết. Việc truyền dữ liệu trong mạng cục bộ diễn ra ở khoảng cách tương đối ngắn (bên trong các tòa nhà hoặc giữa các tòa nhà nằm gần nhau), nhưng ở tốc độ cao (10 Mbit/s - 100 Gbit/s). Khoảng cách và tốc độ truyền tải dữ liệu được xác định bởi các thiết bị của các tiêu chuẩn tương ứng.

Viện kỹ sư điện và điện tử quốc tế - IEEE) họ tiêu chuẩn 802.x đã được phát triển, quy định chức năng của liên kết dữ liệu và các lớp vật lý của mô hình ISO/OSI bảy lớp. Một số giao thức này phổ biến cho tất cả các công nghệ, ví dụ như tiêu chuẩn 802.2; các giao thức khác (ví dụ: 802.3, 802.3u, 802.5) xác định các tính năng của công nghệ mạng cục bộ.

Lớp con LLCđang được thực hiện phần mềm. Tại lớp con LLC, có một số thủ tục cho phép bạn thiết lập hoặc không thiết lập liên lạc trước khi truyền các khung chứa dữ liệu, để khôi phục hoặc không khôi phục các khung nếu chúng bị mất hoặc được phát hiện có lỗi. cấp dưới LLC thực hiện giao tiếp với các giao thức lớp mạng, thường là với giao thức IP. Giao tiếp với lớp mạng và định nghĩa các thủ tục logic để truyền khung qua mạng thực hiện giao thức 802.2. Giao thức 802.1 cung cấp định nghĩa chung về mạng cục bộ, liên quan đến mô hình ISO/OSI. Ngoài ra còn có những sửa đổi của giao thức này.

Lớp con MAC xác định các tính năng truy cập vào phương tiện vật lý khi sử dụng các công nghệ mạng cục bộ khác nhau. Mỗi công nghệ lớp MAC (mỗi giao thức: 802.3, 802.3u, 802.3z, v.v.) tương ứng với một số biến thể của thông số kỹ thuật lớp vật lý (giao thức) (Hình 5.1). Sự chỉ rõ Công nghệ lớp MAC - xác định môi trường lớp vật lý và các tham số cơ bản của truyền dữ liệu ( tốc độ truyền tải, loại phương tiện, băng thông hẹp hoặc băng thông rộng).

Ở cấp độ liên kết của phía truyền, nó được hình thành khung, trong đó gói được đóng gói. Quá trình đóng gói thêm tiêu đề khung và đoạn giới thiệu vào gói giao thức mạng, chẳng hạn như IP. Do đó, khung của bất kỳ công nghệ mạng nào đều bao gồm ba phần:

tiêu đề,
trường dữ liệu gói hàng được đặt ở đâu,
công tắc giới hạn.

Ở phía nhận, quá trình giải mã ngược được thực hiện khi một gói được trích xuất khỏi khung.

Phần mở đầu bao gồm các dấu phân cách khung, địa chỉ và các trường điều khiển. Dấu phân cách khung cho phép bạn xác định phần đầu của khung và đảm bảo đồng bộ hóa giữa máy phát và máy thu. Địa chỉ lớp liên kết là địa chỉ vật lý. Khi sử dụng các công nghệ tương thích với Ethernet, việc đánh địa chỉ dữ liệu trong mạng cục bộ được thực hiện bằng địa chỉ MAC, đảm bảo phân phối khung đến nút đích.

nắp cuối chứa trường tổng kiểm tra ( Trình tự kiểm tra khung - FCS), được tính khi truyền khung bằng mã tuần hoàn CRC. Ở bên nhận kiểm tra tổng frame được tính toán lại và so sánh với khung nhận được. Nếu chúng khớp nhau thì họ coi như khung được truyền đi không có lỗi. Nếu các giá trị FCS phân kỳ, khung sẽ bị loại bỏ và phải truyền lại.

Khi được truyền qua mạng, một khung sẽ tuần tự đi qua một số kết nối được đặc trưng bởi các môi trường vật lý khác nhau. Ví dụ: khi truyền dữ liệu từ Nút A đến Nút B (Hình 5.2), dữ liệu sẽ tuần tự đi qua: kết nối Ethernet giữa Nút A và Bộ định tuyến A (đồng, cặp xoắn không được che chắn), kết nối giữa Bộ định tuyến A và B (cáp quang). cáp quang), cáp đồng nối tiếp điểm-điểm giữa Bộ định tuyến B và điểm truy cập không dây WAP, kết nối không dây (liên kết vô tuyến) giữa WAP và Nút cuối B. Do đó mỗi kết nối có khung riêngđịnh dạng cụ thể.

Cơm. 5.2.

Gói do Nút A chuẩn bị được đóng gói trong một khung mạng cục bộ, được truyền đến Bộ định tuyến A. Bộ định tuyến sẽ giải mã gói khỏi khung nhận được, xác định giao diện đầu ra nào để gửi gói đến, sau đó tạo thành một khung mới để truyền qua nút A. môi trường quang học. Bộ định tuyến B giải mã gói từ khung nhận được, xác định giao diện đầu ra nào để chuyển tiếp gói tới, sau đó tạo khung mới để truyền qua môi trường đồng nối tiếp điểm-điểm. Ngược lại, điểm truy cập không dây WAP tạo thành khung riêng để truyền dữ liệu qua kênh vô tuyến đến nút B cuối.

Khi tạo mạng, các cấu trúc liên kết logic khác nhau được sử dụng để xác định cách các nút giao tiếp qua phương tiện, cách thức kiểm soát truy cập trung bình. Các cấu trúc liên kết logic nổi tiếng nhất là điểm-điểm, đa truy cập, phát sóng và truyền mã thông báo.

Việc chia sẻ môi trường giữa nhiều thiết bị được thực hiện dựa trên hai phương pháp chính:

phương pháp truy cập cạnh tranh (không xác định)(Truy cập dựa trên nội dung), khi tất cả các nút mạng có quyền ngang nhau thì thứ tự truyền dữ liệu không được tổ chức. Để truyền tải, nút này phải lắng nghe môi trường; nếu nó rảnh thì thông tin có thể được truyền đi. Trong trường hợp này, xung đột có thể phát sinh ( Sự va chạm) khi hai (hoặc nhiều) nút bắt đầu truyền dữ liệu đồng thời;
phương pháp quyền truy cập được kiểm soát (xác định)(Truy cập có kiểm soát), cung cấp cho các nút quyền truy cập ưu tiên vào phương tiện truyền dữ liệu.

Trong giai đoạn đầu của quá trình tạo mạng Ethernet, cấu trúc liên kết “bus” đã được sử dụng, phương tiện truyền dữ liệu dùng chung là phổ biến cho tất cả người dùng. Trong trường hợp này, phương pháp được thực hiện nhiều quyền truy cậpđến một phương tiện truyền dẫn chung (giao thức 802.3). Điều này yêu cầu kiểm soát sóng mang, sự hiện diện của nó cho thấy rằng một số nút đã truyền dữ liệu qua một phương tiện chung. Do đó, nút muốn truyền dữ liệu phải đợi quá trình truyền kết thúc và khi phương tiện trở nên trống, hãy thử truyền dữ liệu.

Thông tin được truyền tới mạng có thể được nhận bởi bất kỳ máy tính nào có địa chỉ bộ điều hợp mạng NIC khớp với địa chỉ MAC đích của khung được truyền hoặc bởi tất cả các máy tính trên mạng trong quá trình truyền phát. Tuy nhiên, chỉ có một nút có thể truyền thông tin bất cứ lúc nào. Trước khi truyền, một nút phải đảm bảo rằng bus chung trống bằng cách lắng nghe môi trường.

Khi hai hoặc nhiều máy tính truyền dữ liệu cùng lúc sẽ xảy ra xung đột ( va chạm) khi dữ liệu của các nút truyền chồng lên nhau, xảy ra hiện tượng méo và mất thông tin. Do đó, cần phải xử lý xung đột và truyền lại các khung liên quan đến xung đột.

Phương pháp tương tự không xác định(kết hợp) truy cậpđến thứ Tư đã nhận được tên Truy cập đa phương tiện với tính năng phát hiện va chạm và nhận biết sóng mang(Truy cập nhân lên của Carrier Sense

Vì thế, mô hình mạng là mô hình tương tác giữa các giao thức mạng. Và các giao thức lần lượt là các tiêu chuẩn xác định cách các chương trình khác nhau sẽ trao đổi dữ liệu.

Hãy để tôi giải thích bằng một ví dụ: khi mở bất kỳ trang nào trên Internet, máy chủ (nơi đặt trang đang được mở) sẽ gửi dữ liệu (tài liệu siêu văn bản) đến trình duyệt của bạn thông qua giao thức HTTP. Nhờ giao thức HTTP, trình duyệt của bạn, nhận dữ liệu từ máy chủ, biết cách xử lý dữ liệu đó và xử lý thành công, hiển thị cho bạn trang được yêu cầu.

Nếu bạn chưa biết một trang trên Internet là gì thì tôi sẽ giải thích ngắn gọn: mọi văn bản trên trang web đều được đính kèm trong các thẻ đặc biệt cho trình duyệt biết kích thước văn bản sẽ sử dụng, màu sắc, vị trí trên đó trang (trái, phải hoặc ở giữa). Điều này không chỉ áp dụng cho văn bản mà còn cho hình ảnh, biểu mẫu, thành phần hoạt động và nói chung là tất cả nội dung, tức là. những gì trên trang. Trình duyệt, phát hiện các thẻ, hoạt động theo hướng dẫn của chúng và hiển thị cho bạn dữ liệu đã xử lý được đính kèm trong các thẻ này. Bản thân bạn có thể xem các thẻ của trang này (và văn bản này giữa các thẻ), để thực hiện việc này, hãy chuyển đến menu trình duyệt của bạn và chọn - xem mã nguồn.

Đừng quá phân tâm, “Mô hình mạng” là một chủ đề cần thiết cho những ai muốn trở thành chuyên gia. Bài viết này gồm 3 phần và đối với các bạn, tôi đã cố gắng viết nó không nhàm chán, rõ ràng và ngắn gọn. Để biết chi tiết hoặc để làm rõ thêm, hãy viết bình luận ở cuối trang và tôi chắc chắn sẽ giúp bạn.

Chúng tôi, cũng như trong Học viện Mạng Cisco, sẽ xem xét hai mô hình mạng: mô hình OSI và mô hình TCP/IP (đôi khi được gọi là DOD), đồng thời so sánh chúng.

Mô hình mạng OSI bao gồm 7 lớp và thông thường bắt đầu đếm từ dưới lên.

Hãy liệt kê chúng:

7. Lớp ứng dụng
6. Lớp trình bày
5. Lớp phiên
4. Lớp vận chuyển
3. Lớp mạng
2. Lớp liên kết dữ liệu
1. Lớp vật lý

Như đã đề cập ở trên, mô hình mạng là mô hình tương tác giữa các giao thức (tiêu chuẩn) mạng và mỗi cấp độ có các giao thức riêng. Việc liệt kê chúng là một quá trình nhàm chán (và chẳng ích gì), vì vậy tốt hơn hết bạn nên xem xét mọi thứ bằng cách sử dụng một ví dụ, vì khả năng tiêu hóa của vật liệu cao hơn nhiều khi có ví dụ;)

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng hoặc lớp ứng dụng là cấp cao nhất của mô hình. Nó giao tiếp các ứng dụng của người dùng với mạng. Chúng ta đều quen thuộc với những ứng dụng này: duyệt web (HTTP), gửi và nhận thư (SMTP, POP3), nhận và nhận file (FTP, TFTP), truy cập từ xa (Telnet), v.v.

Cấp điều hành

Theo cách tương tự, khi bạn của bạn bắt đầu nhận được ảnh của bạn, nó sẽ đến với anh ta ở dạng những số 0 và số 1 giống nhau, và chính lớp Trình bày sẽ chuyển đổi các bit thành một bức ảnh hoàn chỉnh, chẳng hạn như một bức ảnh hoàn chỉnh. JPEG.

Đây là cách cấp độ này hoạt động với các giao thức (tiêu chuẩn) cho hình ảnh (JPEG, GIF, PNG, TIFF), mã hóa (ASCII, EBDIC), âm nhạc và video (MPEG), v.v.

Lớp phiên

Tôi sẽ không nói thêm gì về cấp độ phiên, nếu không chúng ta sẽ đi sâu vào các tính năng nhàm chán của giao thức. Và nếu chúng (tính năng) khiến bạn quan tâm, hãy viết thư cho tôi hoặc để lại tin nhắn trong phần bình luận yêu cầu tôi mở rộng chủ đề chi tiết hơn và sẽ không lâu nữa sẽ có bài viết mới;)

Lớp vận chuyển

Bây giờ hãy đưa ra ví dụ sau: một người bạn gửi cho bạn (ví dụ: qua thư) thông tin quan trọng hoặc một chương trình trong kho lưu trữ. Bạn tải kho lưu trữ này về máy tính của bạn. Đây là lúc cần độ tin cậy 100%, bởi vì... nếu một vài bit bị mất khi tải xuống kho lưu trữ, bạn sẽ không thể giải nén nó, tức là. trích xuất dữ liệu cần thiết. Hoặc hãy tưởng tượng việc gửi mật khẩu đến máy chủ và một bit bị mất trong quá trình thực hiện - mật khẩu sẽ mất hình thức và ý nghĩa sẽ thay đổi.

Vì vậy, khi chúng ta xem video trên Internet, đôi khi chúng ta thấy một số hiện tượng giả, độ trễ, tiếng ồn, v.v. Và khi chúng ta đọc văn bản từ một trang web, việc mất (hoặc biến dạng) các chữ cái là không thể chấp nhận được và khi chúng ta tải chương trình xuống, mọi thứ cũng diễn ra không có lỗi.

Ở cấp độ này tôi sẽ nêu bật hai giao thức: UDP và TCP. Giao thức UDP (Giao thức gói dữ liệu người dùng) truyền dữ liệu mà không thiết lập kết nối, không xác nhận việc gửi dữ liệu và không lặp lại. Giao thức TCP (Giao thức điều khiển truyền), trước khi truyền sẽ thiết lập kết nối, xác nhận việc gửi dữ liệu, lặp lại nếu cần và đảm bảo tính toàn vẹn và trình tự chính xác của dữ liệu đã tải xuống.

Do đó, đối với âm nhạc, video, hội nghị truyền hình và cuộc gọi, chúng tôi sử dụng UDP (chúng tôi truyền dữ liệu mà không cần xác minh và không bị chậm trễ) và đối với văn bản, chương trình, mật khẩu, kho lưu trữ, v.v. – TCP (truyền dữ liệu có xác nhận đã nhận mất nhiều thời gian hơn).

Lớp mạng

Lớp mạng - lớp này xác định đường dẫn dữ liệu sẽ được truyền đi. Và nhân tiện, đây là cấp độ thứ ba của Mô hình mạng OSI và có những thiết bị được gọi là thiết bị cấp ba - bộ định tuyến.

Tất cả chúng ta đều đã nghe nói về địa chỉ IP, đây là chức năng của giao thức IP (Giao thức Internet). Địa chỉ IP là một địa chỉ logic trên mạng.

Có khá nhiều giao thức ở cấp độ này và chúng tôi sẽ xem xét tất cả các giao thức này chi tiết hơn sau, trong các bài viết riêng biệt và kèm theo ví dụ. Bây giờ tôi sẽ chỉ liệt kê một vài cái phổ biến.

Giống như mọi người đã nghe nói về địa chỉ IP và lệnh ping, đây là cách hoạt động của giao thức ICMP.

Các bộ định tuyến tương tự (mà chúng tôi sẽ làm việc trong tương lai) sử dụng các giao thức ở cấp độ này để định tuyến các gói (RIP, EIGRP, OSPF).

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu – chúng ta cần nó cho sự tương tác của các mạng ở cấp độ vật lý. Có lẽ mọi người đều đã nghe nói về địa chỉ MAC; Các thiết bị lớp liên kết - switch, hub, v.v.

IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử) định nghĩa lớp liên kết dữ liệu là hai lớp con: LLC và MAC.

LLC – Kiểm soát liên kết logic, được tạo để tương tác với cấp trên.

MAC – Kiểm soát truy cập phương tiện, được tạo để tương tác với cấp thấp hơn.

Tôi sẽ giải thích bằng một ví dụ: máy tính của bạn (máy tính xách tay, thiết bị giao tiếp) có card mạng (hoặc một số bộ chuyển đổi khác) và do đó có trình điều khiển để tương tác với nó (với thẻ). Một người lái xe là một số chương trình- lớp con trên của lớp kênh, qua đó có thể giao tiếp với các cấp thấp hơn, hay đúng hơn là với bộ vi xử lý ( sắt) – lớp con dưới của lớp liên kết dữ liệu.

Có rất nhiều đại diện tiêu biểu ở cấp độ này. PPP (Point-to-Point) là giao thức kết nối trực tiếp hai máy tính. FDDI (Giao diện dữ liệu phân tán sợi quang) - tiêu chuẩn truyền dữ liệu trên khoảng cách lên tới 200 km. CDP (Cisco Discovery Protocol) là giao thức độc quyền thuộc sở hữu của Cisco Systems, có thể được sử dụng để khám phá các thiết bị lân cận và lấy thông tin về các thiết bị này.

Lớp vật lý

Phần kết luận

Alexander Goryachev, Alexey Niskovsky

Để các máy chủ và máy khách mạng có thể liên lạc với nhau, chúng phải hoạt động bằng cùng một giao thức trao đổi thông tin, nghĩa là chúng phải “nói” cùng một ngôn ngữ. Giao thức xác định một bộ quy tắc để tổ chức trao đổi thông tin ở mọi cấp độ tương tác của các đối tượng mạng.

Có Mô hình tham chiếu kết nối hệ thống mở, thường được gọi là mô hình OSI. Mô hình này được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO). Mô hình OSI mô tả sơ đồ tương tác của các đối tượng mạng, xác định danh sách các tác vụ và quy tắc truyền dữ liệu. Nó bao gồm bảy cấp độ: vật lý (Vật lý - 1), kênh (Data-Link - 2), mạng (Network - 3), vận chuyển (Transport - 4), phiên (Phiên - 5), trình bày dữ liệu (Trình bày - 6 ) và đã áp dụng (Ứng dụng - 7). Hai máy tính được coi là có thể giao tiếp với nhau ở một lớp cụ thể của mô hình OSI nếu phần mềm của chúng thực hiện các chức năng mạng ở lớp đó diễn giải cùng một dữ liệu theo cùng một cách. Trong trường hợp này, giao tiếp trực tiếp được thiết lập giữa hai máy tính, được gọi là “điểm-điểm”.

Việc triển khai mô hình OSI bằng các giao thức được gọi là ngăn xếp giao thức. Không thể triển khai tất cả các chức năng của mô hình OSI trong khuôn khổ một giao thức cụ thể. Thông thường, các nhiệm vụ ở một cấp độ cụ thể được thực hiện bởi một hoặc nhiều giao thức. Một máy tính phải chạy các giao thức từ cùng một ngăn xếp. Trong trường hợp này, máy tính có thể sử dụng đồng thời nhiều ngăn xếp giao thức.

Hãy xem xét các nhiệm vụ được giải quyết ở mỗi cấp độ của mô hình OSI.

Lớp vật lý

Ở cấp độ này của mô hình OSI, các đặc điểm sau của các thành phần mạng được xác định: các loại kết nối cho phương tiện truyền dữ liệu, cấu trúc liên kết mạng vật lý, các phương thức truyền dữ liệu (với mã hóa tín hiệu số hoặc tín hiệu tương tự), các loại đồng bộ hóa dữ liệu được truyền, phân tách kênh truyền thông sử dụng ghép kênh tần số và thời gian.

Việc triển khai các giao thức lớp vật lý OSI phối hợp các quy tắc truyền bit.

Lớp vật lý không bao gồm mô tả về môi trường truyền dẫn. Tuy nhiên, việc triển khai các giao thức lớp vật lý là dành riêng cho một phương tiện truyền dẫn cụ thể. Lớp vật lý thường liên quan đến việc kết nối các thiết bị mạng sau:

bộ tập trung, hub và bộ lặp tái tạo tín hiệu điện;
đầu nối phương tiện truyền dẫn cung cấp giao diện cơ học để kết nối thiết bị với phương tiện truyền dẫn;
modem và các thiết bị chuyển đổi khác nhau thực hiện chuyển đổi kỹ thuật số và analog.

Lớp mô hình này xác định các cấu trúc liên kết vật lý trong mạng doanh nghiệp, được xây dựng bằng cách sử dụng bộ cốt lõi của các cấu trúc liên kết tiêu chuẩn.

Đầu tiên trong bộ cơ bản là cấu trúc liên kết bus. Trong trường hợp này, tất cả các thiết bị mạng và máy tính được kết nối với một bus truyền dữ liệu chung, thường được hình thành bằng cáp đồng trục. Cáp hình thành nên bus chung được gọi là đường trục. Từ mỗi thiết bị kết nối với bus, tín hiệu được truyền theo cả hai hướng. Để loại bỏ tín hiệu khỏi cáp, phải sử dụng các bộ ngắt đặc biệt (bộ kết thúc) ở hai đầu của bus. Hư hỏng cơ học trên đường cao tốc ảnh hưởng đến hoạt động của tất cả các thiết bị kết nối với nó.

Cấu trúc liên kết vòng liên quan đến việc kết nối tất cả các thiết bị mạng và máy tính vào một vòng vật lý. Trong cấu trúc liên kết này, thông tin luôn được truyền dọc theo vòng theo một hướng - từ trạm này sang trạm khác. Mỗi thiết bị mạng phải có bộ thu thông tin trên cáp đầu vào và bộ phát trên cáp đầu ra. Hư hỏng cơ học đối với phương tiện truyền thông tin trong một vòng sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của tất cả các thiết bị, tuy nhiên, các mạng được xây dựng bằng cách sử dụng vòng đôi, theo quy luật, có giới hạn về khả năng chịu lỗi và chức năng tự phục hồi. Trong các mạng được xây dựng trên vòng đôi, thông tin giống nhau được truyền dọc theo vòng theo cả hai hướng. Nếu cáp bị hỏng, vòng sẽ tiếp tục hoạt động như một vòng duy nhất có chiều dài gấp đôi (chức năng tự phục hồi được xác định bởi phần cứng được sử dụng).

Cấu trúc liên kết tiếp theo là cấu trúc liên kết sao hoặc cấu trúc sao. Nó cung cấp sự hiện diện của một thiết bị trung tâm mà các thiết bị mạng và máy tính khác được kết nối thông qua các chùm (cáp riêng). Các mạng được xây dựng trên cấu trúc liên kết hình sao có một điểm lỗi duy nhất. Điểm này là thiết bị trung tâm. Nếu thiết bị trung tâm bị lỗi, tất cả những người tham gia mạng khác sẽ không thể trao đổi thông tin với nhau vì mọi trao đổi chỉ được thực hiện thông qua thiết bị trung tâm. Tùy thuộc vào loại thiết bị trung tâm, tín hiệu nhận được từ một đầu vào có thể được truyền (có hoặc không có khuếch đại) đến tất cả các đầu ra hoặc đến một đầu ra cụ thể mà thiết bị nhận thông tin được kết nối.

Cấu trúc liên kết được kết nối đầy đủ (lưới) có khả năng chịu lỗi cao. Khi các mạng có cấu trúc liên kết tương tự được xây dựng, mỗi thiết bị mạng hoặc máy tính sẽ được kết nối với mọi thành phần khác của mạng. Cấu trúc liên kết này có tính dư thừa, khiến nó có vẻ không thực tế. Thật vậy, trong các mạng nhỏ, cấu trúc liên kết này hiếm khi được sử dụng, nhưng trong các mạng doanh nghiệp lớn, cấu trúc liên kết dạng lưới hoàn toàn có thể được sử dụng để kết nối các nút quan trọng nhất.

Các cấu trúc liên kết được xem xét thường được xây dựng bằng kết nối cáp.

Có một cấu trúc liên kết khác sử dụng kết nối không dây - di động. Trong đó, các thiết bị mạng và máy tính được kết hợp thành các vùng – cell (ô), chỉ tương tác với thiết bị thu phát của ô. Việc truyền thông tin giữa các tế bào được thực hiện bởi các thiết bị thu phát.

Lớp liên kết dữ liệu

Cấp độ này xác định cấu trúc liên kết logic của mạng, các quy tắc để truy cập vào phương tiện truyền dữ liệu, giải quyết các vấn đề liên quan đến việc đánh địa chỉ các thiết bị vật lý trong mạng logic và quản lý việc truyền thông tin (dịch vụ kết nối và đồng bộ hóa truyền) giữa các thiết bị mạng.

Các giao thức lớp liên kết được xác định bởi:

quy tắc tổ chức các bit lớp vật lý (nhị phân và số 0) thành các nhóm thông tin logic gọi là khung. Khung là đơn vị dữ liệu lớp liên kết bao gồm một chuỗi các bit được nhóm liền kề nhau, có phần đầu và phần đuôi;
các quy tắc phát hiện (và đôi khi sửa chữa) các lỗi truyền tải;
quy tắc kiểm soát luồng (đối với các thiết bị hoạt động ở cấp độ này của mô hình OSI, ví dụ: cầu nối);
quy tắc nhận dạng máy tính trên mạng bằng địa chỉ vật lý của chúng.

Giống như hầu hết các lớp khác, lớp liên kết dữ liệu thêm thông tin điều khiển của chính nó vào phần đầu của gói dữ liệu. Thông tin này có thể bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích (vật lý hoặc phần cứng), thông tin về độ dài khung và chỉ báo về các giao thức lớp trên đang hoạt động.

Các thiết bị kết nối mạng sau đây thường được liên kết với lớp liên kết dữ liệu:

cầu;
trung tâm thông minh;
công tắc;
card giao diện mạng (card giao diện mạng, bộ điều hợp, v.v.).

Các chức năng của lớp liên kết được chia thành hai cấp độ con (Bảng 1):

kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông (MAC);
kiểm soát liên kết logic (Kiểm soát liên kết logic, LLC).

Lớp con MAC xác định các thành phần của lớp liên kết như cấu trúc liên kết mạng logic, phương thức truy cập vào phương tiện truyền thông tin và các quy tắc đánh địa chỉ vật lý giữa các đối tượng mạng.

MAC viết tắt cũng được sử dụng để xác định địa chỉ vật lý của thiết bị mạng: địa chỉ vật lý của thiết bị (được xác định trong thiết bị mạng hoặc card mạng ở giai đoạn sản xuất) thường được gọi là địa chỉ MAC của thiết bị đó. Đối với một số lượng lớn thiết bị mạng, đặc biệt là card mạng, có thể thay đổi địa chỉ MAC theo chương trình. Cần phải nhớ rằng lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI áp đặt các hạn chế đối với việc sử dụng địa chỉ MAC: trong một mạng vật lý (một đoạn của mạng lớn hơn) không thể có hai hoặc nhiều thiết bị sử dụng cùng một địa chỉ MAC. Để xác định địa chỉ vật lý của một đối tượng mạng, có thể sử dụng khái niệm “địa chỉ nút”. Địa chỉ máy chủ thường trùng với địa chỉ MAC hoặc được xác định một cách logic trong quá trình gán lại địa chỉ phần mềm.

Lớp con LLC xác định các quy tắc để đồng bộ hóa các kết nối dịch vụ và truyền dẫn. Lớp con này của lớp liên kết dữ liệu tương tác chặt chẽ với lớp mạng của mô hình OSI và chịu trách nhiệm về độ tin cậy của các kết nối vật lý (sử dụng địa chỉ MAC). Cấu trúc liên kết logic của mạng xác định phương thức và quy tắc (trình tự) truyền dữ liệu giữa các máy tính trên mạng. Các đối tượng mạng truyền dữ liệu tùy thuộc vào cấu trúc liên kết logic của mạng. Cấu trúc liên kết vật lý xác định đường dẫn vật lý của dữ liệu; tuy nhiên, trong một số trường hợp, cấu trúc liên kết vật lý không phản ánh cách thức hoạt động của mạng. Đường dẫn dữ liệu thực tế được xác định bởi cấu trúc liên kết logic. Các thiết bị kết nối mạng và sơ đồ truy cập phương tiện được sử dụng để truyền dữ liệu dọc theo đường dẫn logic, đường dẫn này có thể khác với đường dẫn trong môi trường vật lý. Một ví dụ điển hình về sự khác biệt giữa cấu trúc liên kết vật lý và logic là mạng Token Ring của IBM. Mạng cục bộ Token Ring thường sử dụng cáp đồng, được đặt trong mạch hình ngôi sao với bộ chia trung tâm (hub). Không giống như cấu trúc liên kết hình sao thông thường, hub không chuyển tiếp tín hiệu đến tất cả các thiết bị được kết nối khác. Mạch bên trong của trung tâm sẽ gửi tuần tự từng tín hiệu đến đến thiết bị tiếp theo theo một vòng logic được xác định trước, tức là theo kiểu vòng tròn. Cấu trúc liên kết vật lý của mạng này là cấu trúc sao và cấu trúc liên kết logic là vòng.

Một ví dụ khác về sự khác biệt giữa cấu trúc liên kết vật lý và logic là mạng Ethernet. Mạng vật lý có thể được xây dựng bằng cáp đồng và một hub trung tâm. Một mạng vật lý được hình thành, được thực hiện theo cấu trúc liên kết sao. Tuy nhiên, công nghệ Ethernet cung cấp khả năng truyền thông tin từ một máy tính tới tất cả các máy tính khác trên mạng. Hub phải chuyển tiếp tín hiệu nhận được từ một trong các cổng của nó tới tất cả các cổng khác. Một mạng logic với cấu trúc liên kết bus đã được hình thành.

Để xác định cấu trúc liên kết logic của mạng, bạn cần hiểu cách nhận tín hiệu trong mạng:

trong cấu trúc liên kết bus logic, mỗi tín hiệu được tất cả các thiết bị nhận;
Trong cấu trúc liên kết vòng logic, mỗi thiết bị chỉ nhận được những tín hiệu được gửi riêng đến nó.

Điều quan trọng là phải biết cách các thiết bị mạng truy cập vào phương tiện truyền thông tin.

Truy cập phương tiện

Các cấu trúc liên kết logic sử dụng các quy tắc đặc biệt để kiểm soát quyền truyền thông tin đến các đối tượng mạng khác. Quá trình điều khiển kiểm soát quyền truy cập vào phương tiện truyền thông. Hãy xem xét một mạng trong đó tất cả các thiết bị được phép hoạt động mà không có bất kỳ quy tắc nào để truy cập vào phương tiện truyền dẫn. Tất cả các thiết bị trong mạng như vậy đều truyền thông tin ngay khi dữ liệu sẵn sàng; những lần truyền này đôi khi có thể trùng lặp về thời gian. Do sự chồng chéo, tín hiệu bị méo và dữ liệu truyền bị mất. Tình huống này được gọi là va chạm. Xung đột không cho phép tổ chức truyền thông tin đáng tin cậy và hiệu quả giữa các đối tượng mạng.

Xung đột trong mạng mở rộng đến các phân đoạn mạng vật lý mà các đối tượng mạng được kết nối. Những kết nối như vậy tạo thành một không gian va chạm duy nhất, trong đó tác động của va chạm mở rộng đến tất cả mọi người. Để giảm kích thước của không gian xung đột bằng cách phân đoạn mạng vật lý, bạn có thể sử dụng cầu nối và các thiết bị mạng khác có khả năng lọc lưu lượng ở lớp liên kết dữ liệu.

Mạng không thể hoạt động bình thường cho đến khi tất cả các thực thể mạng có thể giám sát, quản lý hoặc giảm thiểu xung đột. Trong mạng, cần có một số phương pháp để giảm số lượng va chạm và nhiễu (lớp phủ) của các tín hiệu đồng thời.

Có các phương pháp truy cập phương tiện truyền thông tiêu chuẩn mô tả các quy tắc kiểm soát quyền truyền thông tin cho các thiết bị mạng: tranh chấp, chuyển mã thông báo và bỏ phiếu.

Trước khi chọn giao thức thực hiện một trong các phương thức truy cập phương tiện này, bạn nên đặc biệt chú ý đến các yếu tố sau:

bản chất truyền - liên tục hoặc xung;
số lần truyền dữ liệu;
nhu cầu truyền dữ liệu theo những khoảng thời gian được xác định nghiêm ngặt;
số lượng thiết bị hoạt động trên mạng.

Mỗi yếu tố này, kết hợp với những ưu điểm và nhược điểm của nó, sẽ giúp xác định phương pháp truy cập phương tiện nào là phù hợp nhất.

Cuộc thi. Các hệ thống dựa trên tranh chấp giả định rằng việc truy cập vào môi trường truyền dẫn được thực hiện trên cơ sở ai đến trước được phục vụ trước. Nói cách khác, mọi thiết bị mạng đều cạnh tranh để giành quyền kiểm soát môi trường truyền dẫn. Các hệ thống dựa trên tranh chấp được thiết kế sao cho tất cả các thiết bị trên mạng chỉ có thể truyền dữ liệu khi cần thiết. Thực tiễn này cuối cùng dẫn đến mất dữ liệu một phần hoặc toàn bộ do xung đột thực sự xảy ra. Khi mỗi thiết bị mới được thêm vào mạng, số lượng xung đột có thể tăng theo cấp số nhân. Việc tăng số lượng xung đột sẽ làm giảm hiệu suất mạng và trong trường hợp phương tiện truyền thông tin bão hòa hoàn toàn, nó sẽ làm giảm hiệu suất mạng xuống 0.

Để giảm số lượng xung đột, các giao thức đặc biệt đã được phát triển nhằm thực hiện chức năng lắng nghe phương tiện truyền thông tin trước khi trạm bắt đầu truyền dữ liệu. Nếu một trạm nghe phát hiện tín hiệu đang được truyền đi (từ một trạm khác), nó sẽ ngừng truyền thông tin và sẽ thử lại sau. Các giao thức này được gọi là giao thức Đa truy nhập nhận biết sóng mang (CSMA). Các giao thức CSMA làm giảm đáng kể số lượng xung đột nhưng không loại bỏ chúng hoàn toàn. Tuy nhiên, xung đột xảy ra khi hai trạm thăm dò cáp, không tìm thấy tín hiệu nào, quyết định rằng đường truyền là rõ ràng và sau đó đồng thời bắt đầu truyền dữ liệu.

Ví dụ về các giao thức đối nghịch như vậy là:

Phát hiện đa truy cập/xung đột Carrier Sense (CSMA/CD);
Tránh va chạm/đa truy cập nhận biết sóng mang (CSMA/CA).

Giao thức CSMA/CD. Các giao thức CSMA/CD không chỉ lắng nghe cáp trước khi truyền mà còn phát hiện xung đột và bắt đầu truyền lại. Khi phát hiện xung đột, các trạm truyền dữ liệu sẽ khởi tạo bộ định thời nội bộ đặc biệt với các giá trị ngẫu nhiên. Bộ đếm thời gian bắt đầu đếm ngược và khi đạt đến số 0, các trạm phải cố gắng truyền lại dữ liệu. Vì bộ định thời được khởi tạo với các giá trị ngẫu nhiên nên một trong các trạm sẽ cố gắng lặp lại việc truyền dữ liệu trước trạm kia. Theo đó, trạm thứ hai sẽ xác định rằng phương tiện truyền dữ liệu đã bận và sẽ đợi nó rảnh.

Ví dụ về các giao thức CSMA/CD là Ethernet phiên bản 2 (Ethernet II, do DEC phát triển) và IEEE802.3.

Giao thức CSMA/CA. CSMA/CA sử dụng các kế hoạch như chia thời gian truy cập hoặc gửi yêu cầu để có quyền truy cập vào phương tiện. Khi sử dụng tính năng cắt thời gian, mỗi trạm chỉ có thể truyền thông tin vào những thời điểm được xác định nghiêm ngặt cho trạm này. Trong trường hợp này, cơ chế quản lý các lát thời gian phải được triển khai trong mạng. Mỗi trạm mới được kết nối với mạng sẽ thông báo về sự xuất hiện của nó, từ đó bắt đầu quá trình phân phối lại các lát thời gian để truyền thông tin. Trong trường hợp sử dụng điều khiển truy cập tập trung vào môi trường truyền dẫn, mỗi trạm sẽ tạo ra một yêu cầu truyền đặc biệt, được gửi đến trạm điều khiển. Trạm trung tâm điều chỉnh quyền truy cập vào phương tiện truyền dẫn cho tất cả các đối tượng mạng.

Một ví dụ về CSMA/CA là giao thức LocalTalk của Apple Computer.

Các hệ thống dựa trên tranh chấp phù hợp nhất để sử dụng với lưu lượng truy cập lớn (truyền tệp lớn) trên các mạng có tương đối ít người dùng.

Hệ thống chuyển mã thông báo. Trong các hệ thống truyền mã thông báo, một khung nhỏ (mã thông báo) được truyền theo thứ tự cụ thể từ thiết bị này sang thiết bị khác. Mã thông báo là một thông báo đặc biệt chuyển quyền kiểm soát tạm thời của phương tiện truyền tới thiết bị đang giữ mã thông báo. Việc chuyển mã thông báo sẽ phân phối quyền kiểm soát truy cập giữa các thiết bị trên mạng.

Mỗi thiết bị đều biết thiết bị nào sẽ nhận mã thông báo từ đó và thiết bị nào sẽ chuyển mã thông báo đó đến. Thông thường, các thiết bị này là hàng xóm gần nhất của chủ sở hữu mã thông báo. Mỗi thiết bị định kỳ giành quyền kiểm soát mã thông báo, thực hiện các hành động của mình (truyền thông tin) rồi chuyển mã thông báo sang thiết bị tiếp theo để sử dụng. Các giao thức giới hạn thời gian mỗi thiết bị có thể kiểm soát mã thông báo.

Có một số giao thức chuyển mã thông báo. Hai tiêu chuẩn mạng sử dụng chuyển mã thông báo là IEEE 802.4 Token Bus và IEEE 802.5 Token Ring. Mạng Token Bus sử dụng kiểm soát truy cập chuyển mã thông báo và cấu trúc liên kết bus vật lý hoặc logic, trong khi mạng Token Ring sử dụng kiểm soát truy cập chuyển mã thông báo và cấu trúc liên kết vòng vật lý hoặc logic.

Mạng chuyển mã thông báo nên được sử dụng khi có lưu lượng ưu tiên nhạy cảm với thời gian, chẳng hạn như dữ liệu âm thanh hoặc video kỹ thuật số hoặc khi có số lượng người dùng rất lớn.

Sự khảo sát. Bỏ phiếu là một phương thức truy cập phân bổ một thiết bị (được gọi là thiết bị điều khiển, chính hoặc "chính") để hoạt động như một trọng tài truy cập vào phương tiện. Thiết bị này thăm dò tất cả các thiết bị khác (thứ cấp) theo một số thứ tự được xác định trước để xem liệu chúng có thông tin cần truyền hay không. Để nhận dữ liệu từ thiết bị thứ cấp, thiết bị chính sẽ gửi yêu cầu đến thiết bị đó, sau đó nhận dữ liệu từ thiết bị phụ và chuyển tiếp đến thiết bị nhận. Sau đó, thiết bị chính sẽ thăm dò thiết bị phụ khác, nhận dữ liệu từ thiết bị đó, v.v. Giao thức giới hạn lượng dữ liệu mà mỗi thiết bị thứ cấp có thể truyền sau khi thăm dò. Hệ thống bỏ phiếu lý tưởng cho các thiết bị mạng nhạy cảm với thời gian, chẳng hạn như tự động hóa thiết bị.

Lớp này cũng cung cấp các dịch vụ kết nối. Có ba loại dịch vụ kết nối:

dịch vụ không kết nối không được thừa nhận - gửi và nhận các khung mà không có kiểm soát luồng và không có kiểm soát lỗi hoặc sắp xếp gói;
dịch vụ hướng kết nối - cung cấp khả năng kiểm soát luồng, kiểm soát lỗi và sắp xếp thứ tự gói bằng cách phát hành biên nhận (xác nhận);
dịch vụ không kết nối xác nhận - sử dụng biên nhận để kiểm soát luồng và kiểm soát lỗi trong quá trình truyền giữa hai nút mạng.

Lớp con LLC của lớp liên kết dữ liệu cung cấp khả năng sử dụng đồng thời một số giao thức mạng (từ các ngăn xếp giao thức khác nhau) khi hoạt động thông qua một giao diện mạng duy nhất. Nói cách khác, nếu chỉ có một card mạng được cài đặt trong máy tính, nhưng cần phải làm việc với nhiều dịch vụ mạng khác nhau từ các nhà sản xuất khác nhau, thì phần mềm mạng máy khách ở cấp con LLC sẽ cung cấp khả năng thực hiện công việc đó.

Lớp mạng

Cấp độ mạng xác định các quy tắc phân phối dữ liệu giữa các mạng logic, hình thành địa chỉ logic của các thiết bị mạng, định nghĩa, lựa chọn và duy trì thông tin định tuyến cũng như hoạt động của các cổng.

Mục tiêu chính của lớp mạng là giải quyết vấn đề di chuyển (phân phối) dữ liệu đến các điểm được chỉ định trong mạng. Việc phân phối dữ liệu ở lớp mạng nhìn chung tương tự như việc phân phối dữ liệu ở lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI, trong đó địa chỉ thiết bị vật lý được sử dụng để truyền dữ liệu. Tuy nhiên, việc đánh địa chỉ ở lớp liên kết dữ liệu chỉ áp dụng cho một mạng logic và chỉ hợp lệ trong mạng đó. Lớp mạng mô tả các phương thức và phương tiện truyền thông tin giữa nhiều mạng logic độc lập (và thường không đồng nhất), khi được kết nối với nhau sẽ tạo thành một mạng lớn. Một mạng như vậy được gọi là liên mạng và các quá trình truyền thông tin giữa các mạng được gọi là liên mạng.

Sử dụng địa chỉ vật lý ở lớp liên kết dữ liệu, dữ liệu được gửi đến tất cả các thiết bị trên cùng một mạng logic. Mỗi thiết bị mạng, mỗi máy tính đều xác định mục đích của dữ liệu nhận được. Nếu dữ liệu dành cho máy tính thì nó sẽ xử lý nó, nhưng nếu không, nó sẽ bỏ qua nó.

Không giống như lớp liên kết dữ liệu, lớp mạng có thể chọn một tuyến cụ thể trong mạng và tránh gửi dữ liệu đến các mạng logic mà dữ liệu không được đánh địa chỉ. Lớp mạng thực hiện điều này thông qua các thuật toán chuyển mạch, đánh địa chỉ lớp mạng và định tuyến. Lớp mạng cũng chịu trách nhiệm đảm bảo các tuyến đường chính xác cho dữ liệu thông qua liên mạng bao gồm các mạng không đồng nhất.

Các thành phần và phương thức triển khai lớp mạng được định nghĩa như sau:

tất cả các mạng riêng biệt về mặt logic phải có địa chỉ mạng duy nhất;
chuyển mạch xác định cách thực hiện các kết nối trên mạng;
khả năng thực hiện định tuyến để máy tính và bộ định tuyến xác định đường dẫn tốt nhất để dữ liệu đi qua mạng nội bộ;
mạng sẽ thực hiện các cấp độ dịch vụ kết nối khác nhau tùy thuộc vào số lượng lỗi dự kiến trong mạng được kết nối.

Bộ định tuyến và một số bộ chuyển mạch hoạt động ở lớp này của mô hình OSI.

Lớp mạng xác định các quy tắc hình thành địa chỉ mạng logic của các đối tượng mạng. Trong một mạng kết nối lớn, mỗi đối tượng mạng phải có một địa chỉ logic duy nhất. Hai thành phần liên quan đến việc hình thành một địa chỉ logic: địa chỉ mạng logic, chung cho tất cả các đối tượng mạng và địa chỉ logic của đối tượng mạng, là duy nhất cho đối tượng này. Khi hình thành địa chỉ logic của một đối tượng mạng, có thể sử dụng địa chỉ vật lý của đối tượng hoặc có thể xác định địa chỉ logic tùy ý. Việc sử dụng địa chỉ logic cho phép bạn tổ chức truyền dữ liệu giữa các mạng logic khác nhau.

Mỗi đối tượng mạng, mỗi máy tính có thể thực hiện đồng thời nhiều chức năng mạng, đảm bảo hoạt động của nhiều dịch vụ khác nhau. Để truy cập các dịch vụ, một mã định danh dịch vụ đặc biệt được sử dụng, được gọi là cổng hoặc ổ cắm. Khi truy cập một dịch vụ, mã định danh dịch vụ sẽ xuất hiện ngay sau địa chỉ logic của máy tính cung cấp dịch vụ.

Nhiều mạng dành riêng các nhóm địa chỉ logic và số nhận dạng dịch vụ cho mục đích thực hiện các hành động cụ thể, được xác định trước và phổ biến. Ví dụ: nếu cần gửi dữ liệu đến tất cả các đối tượng mạng, việc gửi sẽ được thực hiện đến một địa chỉ quảng bá đặc biệt.

Lớp mạng xác định các quy tắc truyền dữ liệu giữa hai đối tượng mạng. Việc truyền tải này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng chuyển mạch hoặc định tuyến.

Có ba phương pháp chuyển mạch để truyền dữ liệu: chuyển mạch, chuyển mạch tin nhắn và chuyển mạch gói.

Khi sử dụng chuyển mạch, kênh truyền dữ liệu được thiết lập giữa người gửi và người nhận. Kênh này sẽ hoạt động trong toàn bộ phiên giao tiếp. Khi sử dụng phương pháp này, việc phân bổ kênh có thể bị chậm trễ lâu do thiếu băng thông, tải trên thiết bị chuyển mạch hoặc do người nhận bận.

Chuyển đổi tin nhắn cho phép bạn truyền toàn bộ tin nhắn (không chia thành nhiều phần) bằng cách sử dụng nguyên tắc “lưu trữ và chuyển tiếp”. Mỗi thiết bị trung gian nhận được một tin nhắn, lưu trữ cục bộ và khi kênh liên lạc mà tin nhắn được gửi đi rảnh rỗi thì sẽ gửi nó đi. Phương pháp này rất phù hợp để truyền tải email và tổ chức quản lý tài liệu điện tử.

Chuyển mạch gói kết hợp những ưu điểm của hai phương pháp trước. Mỗi tin nhắn lớn được chia thành các gói nhỏ, mỗi gói được gửi tuần tự đến người nhận. Khi mỗi gói đi qua mạng, đường dẫn tốt nhất tại thời điểm đó sẽ được xác định. Hóa ra các phần của một tin nhắn có thể đến tay người nhận vào những thời điểm khác nhau và chỉ sau khi tất cả các phần được thu thập lại với nhau thì người nhận mới có thể làm việc với dữ liệu đã nhận.

Mỗi khi bạn xác định đường dẫn tiếp theo cho dữ liệu, bạn phải chọn con đường tốt nhất. Nhiệm vụ xác định đường đi tốt nhất được gọi là định tuyến. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi các bộ định tuyến. Nhiệm vụ của bộ định tuyến là xác định các đường truyền dữ liệu có thể, duy trì thông tin định tuyến và chọn các tuyến tốt nhất. Định tuyến có thể được thực hiện tĩnh hoặc động. Khi chỉ định định tuyến tĩnh, tất cả các mối quan hệ giữa các mạng logic phải được chỉ định và không thay đổi. Định tuyến động giả định rằng chính bộ định tuyến có thể xác định các đường dẫn mới hoặc sửa đổi thông tin về các đường dẫn cũ. Định tuyến động sử dụng các thuật toán định tuyến đặc biệt, phổ biến nhất là vectơ khoảng cách và trạng thái liên kết. Trong trường hợp đầu tiên, bộ định tuyến sử dụng thông tin cũ về cấu trúc mạng từ các bộ định tuyến lân cận. Trong trường hợp thứ hai, bộ định tuyến hoạt động với thông tin về các kênh liên lạc của chính nó và tương tác với bộ định tuyến đại diện đặc biệt để xây dựng bản đồ mạng hoàn chỉnh.

Việc lựa chọn tuyến đường tốt nhất thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như số bước nhảy qua bộ định tuyến (số bước nhảy) và số lượng tích tắc (đơn vị thời gian) cần thiết để đến được mạng đích (số lần đánh dấu).

Dịch vụ kết nối lớp mạng hoạt động khi dịch vụ kết nối của lớp con LLC của lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI không được sử dụng.

Khi xây dựng một mạng tích hợp, bạn phải kết nối các mạng logic được xây dựng bằng các công nghệ khác nhau và cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau. Để mạng hoạt động, mạng logic phải có khả năng diễn giải chính xác dữ liệu và thông tin kiểm soát. Nhiệm vụ này được giải quyết bằng cách sử dụng cổng, là một thiết bị hoặc chương trình ứng dụng giúp dịch và diễn giải các quy tắc của một mạng logic này thành các quy tắc của mạng logic khác. Nói chung, các cổng có thể được triển khai ở bất kỳ cấp độ nào của mô hình OSI, nhưng chúng thường được triển khai ở các cấp độ cao hơn của mô hình.

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển cho phép bạn ẩn cấu trúc vật lý và logic của mạng khỏi các ứng dụng ở các lớp trên của mô hình OSI. Các ứng dụng chỉ hoạt động với các chức năng dịch vụ khá phổ biến và không phụ thuộc vào cấu trúc liên kết mạng vật lý và logic. Các tính năng của mạng logic và vật lý được triển khai ở các lớp trước, nơi lớp vận chuyển truyền dữ liệu.

Lớp vận chuyển thường bù đắp cho việc thiếu dịch vụ kết nối hướng kết nối hoặc tin cậy ở các lớp thấp hơn. Thuật ngữ “đáng tin cậy” không có nghĩa là tất cả dữ liệu sẽ được cung cấp trong mọi trường hợp. Tuy nhiên, việc triển khai đáng tin cậy các giao thức của lớp vận chuyển thường có thể xác nhận hoặc từ chối việc gửi dữ liệu. Nếu dữ liệu không được phân phối chính xác đến thiết bị nhận, lớp vận chuyển có thể truyền lại hoặc thông báo cho các lớp trên rằng việc phân phối không thể thực hiện được. Sau đó, các cấp cao hơn có thể thực hiện hành động khắc phục cần thiết hoặc cung cấp cho người dùng sự lựa chọn.

Nhiều giao thức trong mạng máy tính cung cấp cho người dùng khả năng làm việc với những cái tên đơn giản bằng ngôn ngữ tự nhiên thay vì những địa chỉ chữ và số phức tạp và khó nhớ. Phân giải Địa chỉ/Tên là chức năng xác định hoặc ánh xạ tên và địa chỉ chữ và số với nhau. Chức năng này có thể được thực hiện bởi mọi thực thể trên mạng hoặc bởi các nhà cung cấp dịch vụ đặc biệt được gọi là máy chủ thư mục, máy chủ định danh, v.v. Các định nghĩa sau đây phân loại các phương pháp phân giải địa chỉ/tên:

người tiêu dùng bắt đầu sử dụng dịch vụ;
do nhà cung cấp dịch vụ khởi xướng.

Trong trường hợp đầu tiên, người dùng mạng truy cập một dịch vụ bằng tên logic của nó mà không biết chính xác vị trí của dịch vụ. Người dùng không biết liệu dịch vụ này hiện có sẵn hay không. Khi liên hệ, tên logic được khớp với tên vật lý và máy trạm của người dùng sẽ bắt đầu cuộc gọi trực tiếp đến dịch vụ. Trong trường hợp thứ hai, mỗi dịch vụ sẽ thông báo định kỳ cho tất cả các máy khách trong mạng về chính nó. Mỗi khách hàng luôn biết liệu dịch vụ có sẵn hay không và biết cách liên hệ trực tiếp với dịch vụ.

Phương pháp đánh địa chỉ

Địa chỉ dịch vụ xác định các quy trình phần mềm cụ thể đang chạy trên các thiết bị mạng. Ngoài những địa chỉ này, nhà cung cấp dịch vụ còn giám sát nhiều cuộc hội thoại khác nhau giữa họ với các thiết bị yêu cầu dịch vụ. Hai phương thức trò chuyện khác nhau sử dụng các địa chỉ sau:

ID kết nối;
ID giao dịch.

Mã định danh kết nối, còn được gọi là ID kết nối, cổng hoặc ổ cắm, xác định từng cuộc hội thoại. Bằng cách sử dụng ID kết nối, nhà cung cấp kết nối có thể giao tiếp với nhiều khách hàng. Nhà cung cấp dịch vụ đề cập đến từng thực thể chuyển mạch theo số hiệu của nó và dựa vào lớp vận chuyển để phối hợp các địa chỉ lớp thấp hơn khác. ID kết nối được liên kết với một cuộc trò chuyện cụ thể.

ID giao dịch tương tự như ID kết nối nhưng hoạt động ở các đơn vị nhỏ hơn một cuộc hội thoại. Một giao dịch được tạo thành từ một yêu cầu và một phản hồi. Các nhà cung cấp dịch vụ và người tiêu dùng theo dõi điểm khởi hành và điểm đến của từng giao dịch chứ không phải toàn bộ cuộc trò chuyện.

Lớp phiên

Lớp phiên tạo điều kiện giao tiếp giữa các thiết bị yêu cầu và cung cấp dịch vụ. Các phiên giao tiếp được kiểm soát thông qua các cơ chế thiết lập, duy trì, đồng bộ hóa và quản lý đối thoại giữa các thực thể giao tiếp. Lớp này cũng giúp các lớp phía trên xác định và kết nối với các dịch vụ mạng sẵn có.

Lớp phiên sử dụng thông tin địa chỉ logic được cung cấp bởi các lớp thấp hơn để xác định tên và địa chỉ của máy chủ mà các lớp trên cần.

Lớp phiên cũng bắt đầu các cuộc hội thoại giữa các thiết bị của nhà cung cấp dịch vụ và thiết bị tiêu dùng. Khi thực hiện chức năng này, lớp phiên thường đại diện hoặc xác định từng đối tượng và điều phối các quyền truy cập vào nó.

Lớp phiên thực hiện quản lý đối thoại bằng một trong ba phương thức giao tiếp - đơn công, bán song công và song công hoàn toàn.

Giao tiếp đơn giản chỉ liên quan đến việc truyền thông tin một chiều từ nguồn tới người nhận. Phương thức liên lạc này không cung cấp bất kỳ phản hồi nào (từ người nhận đến nguồn). Half-duplex cho phép sử dụng một phương tiện truyền dữ liệu để truyền thông tin hai chiều, tuy nhiên, thông tin chỉ có thể được truyền theo một hướng tại một thời điểm. Song công hoàn toàn đảm bảo truyền thông tin đồng thời theo cả hai hướng trên môi trường truyền dữ liệu.

Việc quản lý phiên giao tiếp giữa hai đối tượng mạng, bao gồm thiết lập kết nối, truyền dữ liệu, chấm dứt kết nối, cũng được thực hiện ở cấp độ này của mô hình OSI. Sau khi phiên được thiết lập, phần mềm thực hiện các chức năng của lớp này có thể kiểm tra chức năng (duy trì) kết nối cho đến khi kết nối bị chấm dứt.

Lớp trình bày dữ liệu

Nhiệm vụ chính của lớp trình bày dữ liệu là chuyển đổi dữ liệu thành các định dạng nhất quán lẫn nhau (cú pháp trao đổi) mà tất cả các ứng dụng mạng và máy tính chạy ứng dụng đều có thể hiểu được. Ở cấp độ này, các nhiệm vụ nén, giải nén dữ liệu cũng như mã hóa chúng cũng được giải quyết.

Chuyển đổi đề cập đến việc thay đổi thứ tự bit của byte, thứ tự byte của từ, mã ký tự và cú pháp tên tệp.

Nhu cầu thay đổi thứ tự bit và byte là do sự hiện diện của một số lượng lớn bộ xử lý, máy tính, tổ hợp và hệ thống khác nhau. Bộ xử lý từ các nhà sản xuất khác nhau có thể diễn giải bit 0 và bit thứ bảy trong một byte một cách khác nhau (bit 0 là bit quan trọng nhất hoặc bit thứ bảy). Tương tự, các byte tạo nên đơn vị thông tin lớn - từ - được diễn giải khác nhau.

Để người dùng các hệ điều hành khác nhau nhận được thông tin dưới dạng tệp có tên và nội dung chính xác, lớp này đảm bảo chuyển đổi chính xác cú pháp tệp. Các hệ điều hành khác nhau hoạt động khác nhau với hệ thống tệp của chúng và triển khai các cách tạo tên tệp khác nhau. Thông tin trong tệp cũng được lưu trữ dưới dạng mã hóa ký tự cụ thể. Khi hai đối tượng mạng tương tác với nhau, điều quan trọng là mỗi đối tượng có thể diễn giải thông tin tệp khác nhau nhưng ý nghĩa của thông tin không được thay đổi.

Lớp trình bày dữ liệu chuyển đổi dữ liệu thành định dạng nhất quán lẫn nhau (cú pháp trao đổi) mà tất cả các ứng dụng nối mạng và máy tính chạy ứng dụng đều có thể hiểu được. Nó cũng có thể nén và mở rộng cũng như mã hóa và giải mã dữ liệu.

Máy tính sử dụng các quy tắc khác nhau để biểu diễn dữ liệu bằng số nhị phân và số không. Mặc dù tất cả các quy tắc này đều cố gắng đạt được mục tiêu chung là trình bày dữ liệu mà con người có thể đọc được, nhưng các nhà sản xuất máy tính và các tổ chức tiêu chuẩn đã tạo ra các quy tắc mâu thuẫn với nhau. Khi hai máy tính sử dụng các bộ quy tắc khác nhau cố gắng giao tiếp với nhau, chúng thường cần thực hiện một số phép biến đổi.

Hệ điều hành cục bộ và mạng thường mã hóa dữ liệu để bảo vệ dữ liệu khỏi bị sử dụng trái phép. Mã hóa là một thuật ngữ chung mô tả một số phương pháp bảo vệ dữ liệu. Việc bảo vệ thường được thực hiện bằng cách xáo trộn dữ liệu, sử dụng một hoặc nhiều trong số ba phương pháp: hoán vị, thay thế hoặc phương pháp đại số.

Mỗi phương pháp này chỉ đơn giản là một cách đặc biệt để bảo vệ dữ liệu theo cách mà chỉ những người biết thuật toán mã hóa mới có thể hiểu được. Mã hóa dữ liệu có thể được thực hiện bằng phần cứng hoặc phần mềm. Tuy nhiên, mã hóa dữ liệu đầu cuối thường được thực hiện theo chương trình và được coi là một phần chức năng của lớp trình bày. Để thông báo cho các đối tượng về phương thức mã hóa được sử dụng, 2 phương pháp thường được sử dụng - khóa bí mật và khóa chung.

Phương pháp mã hóa khóa bí mật sử dụng một khóa duy nhất. Các thực thể mạng sở hữu khóa có thể mã hóa và giải mã từng tin nhắn. Vì vậy, chìa khóa phải được giữ bí mật. Key có thể được tích hợp sẵn trong chip phần cứng hoặc do người quản trị mạng cài đặt. Mỗi lần key thay đổi thì tất cả các thiết bị đều phải sửa đổi (không nên dùng mạng để truyền giá trị của key mới).

Các đối tượng mạng sử dụng phương thức mã hóa khóa chung được cung cấp một khóa bí mật và một số giá trị đã biết. Một đối tượng tạo khóa chung bằng cách thao tác một giá trị đã biết thông qua khóa riêng. Thực thể khởi tạo giao tiếp sẽ gửi khóa công khai của nó tới người nhận. Sau đó, thực thể kia kết hợp một cách toán học khóa riêng của nó với khóa chung được cấp cho nó để đặt giá trị mã hóa được cả hai bên chấp nhận.

Việc chỉ sở hữu khóa chung sẽ ít được sử dụng đối với người dùng trái phép. Độ phức tạp của khóa mã hóa thu được đủ cao để có thể tính toán được trong một khoảng thời gian hợp lý. Ngay cả việc biết khóa riêng của bạn và khóa chung của người khác cũng không giúp ích nhiều trong việc xác định khóa bí mật khác - do tính phức tạp của phép tính logarit đối với số lượng lớn.

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng chứa tất cả các thành phần và chức năng cụ thể cho từng loại dịch vụ mạng. Sáu lớp dưới kết hợp các nhiệm vụ và công nghệ cung cấp hỗ trợ chung cho dịch vụ mạng, trong khi lớp ứng dụng cung cấp các giao thức cần thiết để thực hiện các chức năng dịch vụ mạng cụ thể.

Máy chủ cung cấp cho các máy khách mạng thông tin về loại dịch vụ mà chúng cung cấp. Cơ chế chính để xác định các dịch vụ được cung cấp được cung cấp bởi các thành phần như địa chỉ dịch vụ. Ngoài ra, các máy chủ sử dụng các phương pháp trình bày dịch vụ của họ dưới dạng trình bày dịch vụ chủ động và thụ động.

Khi thực hiện quảng cáo dịch vụ Đang hoạt động, mỗi máy chủ sẽ gửi tin nhắn định kỳ (bao gồm cả địa chỉ dịch vụ) thông báo tính khả dụng của dịch vụ đó. Khách hàng cũng có thể thăm dò các thiết bị mạng cho một loại dịch vụ cụ thể. Các máy khách mạng thu thập các biểu diễn được tạo bởi máy chủ và tạo thành các bảng biểu về các dịch vụ hiện có. Hầu hết các mạng sử dụng phương pháp biểu diễn tích cực cũng xác định khoảng thời gian hiệu lực cụ thể cho các biểu diễn dịch vụ. Ví dụ: nếu một giao thức mạng chỉ định rằng các đại diện dịch vụ phải được gửi cứ năm phút một lần thì khách hàng sẽ hết thời gian chờ những đại diện dịch vụ chưa được gửi trong vòng năm phút qua. Khi hết thời gian chờ, máy khách sẽ xóa dịch vụ khỏi bảng của nó.

Máy chủ thực hiện quảng cáo dịch vụ thụ động bằng cách đăng ký dịch vụ và địa chỉ của họ trong thư mục. Khi khách hàng muốn xác định các loại dịch vụ có sẵn, họ chỉ cần truy vấn thư mục để tìm vị trí của dịch vụ mong muốn và địa chỉ của nó.

Trước khi có thể sử dụng dịch vụ mạng, dịch vụ đó phải được cung cấp cho hệ điều hành cục bộ của máy tính. Có một số phương pháp để hoàn thành nhiệm vụ này, nhưng mỗi phương pháp như vậy có thể được xác định theo vị trí hoặc cấp độ mà hệ điều hành cục bộ nhận ra hệ điều hành mạng. Dịch vụ được cung cấp có thể được chia thành ba loại:

chặn các cuộc gọi hệ điều hành;
chế độ từ xa;
xử lý dữ liệu chung.

Khi sử dụng OC Call Interception, hệ điều hành cục bộ hoàn toàn không biết đến sự tồn tại của dịch vụ mạng. Ví dụ: khi một ứng dụng DOS cố đọc một tệp từ máy chủ tệp mạng, nó sẽ nghĩ rằng tệp đó nằm trên thiết bị lưu trữ cục bộ. Trên thực tế, một phần mềm đặc biệt sẽ chặn yêu cầu đọc tệp trước khi nó đến hệ điều hành cục bộ (DOS) và chuyển tiếp yêu cầu đến dịch vụ tệp mạng.

Ở một thái cực khác, ở chế độ Vận hành từ xa, hệ điều hành cục bộ nhận biết được mạng và chịu trách nhiệm chuyển các yêu cầu đến dịch vụ mạng. Tuy nhiên, máy chủ không biết gì về máy khách. Đối với hệ điều hành máy chủ, tất cả các yêu cầu đối với một dịch vụ đều giống nhau, bất kể chúng là nội bộ hay được truyền qua mạng.

Cuối cùng, có những hệ điều hành nhận thức được sự tồn tại của mạng. Cả người tiêu dùng dịch vụ và người cung cấp dịch vụ đều nhận ra sự tồn tại của nhau và cùng nhau phối hợp sử dụng dịch vụ. Loại sử dụng dịch vụ này thường được yêu cầu để xử lý dữ liệu hợp tác ngang hàng. Xử lý dữ liệu cộng tác bao gồm việc chia sẻ khả năng xử lý dữ liệu để thực hiện một nhiệm vụ duy nhất. Điều này có nghĩa là hệ điều hành phải nhận thức được sự tồn tại và khả năng của người khác và có thể hợp tác với họ để thực hiện nhiệm vụ mong muốn.

Máy TínhPress 6"1999

Mô hình này được Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) phát triển vào năm 1984 và ban đầu được gọi là Kết nối Hệ thống Mở, OSI.
Mô hình tương tác hệ thống mở (trên thực tế là mô hình tương tác mạng) là một tiêu chuẩn để thiết kế truyền thông mạng và giả định cách tiếp cận theo lớp để xây dựng mạng.
Mỗi cấp độ của mô hình phục vụ các giai đoạn khác nhau của quá trình tương tác. Bằng cách chia thành các lớp, mô hình mạng OSI giúp phần cứng và phần mềm hoạt động cùng nhau dễ dàng hơn. Mô hình OSI chia các chức năng mạng thành bảy lớp: ứng dụng, trình bày, phiên, truyền tải, mạng, liên kết và vật lý.

Lớp vật lý(Lớp vật lý) - xác định cách các máy tính được kết nối vật lý trên mạng. Chức năng của các công cụ thuộc cấp độ này là chuyển đổi từng bit dữ liệu số thành tín hiệu được truyền qua môi trường vật lý (ví dụ: qua cáp), cũng như truyền tín hiệu thực tế.
Lớp liên kết dữ liệu(Lớp liên kết dữ liệu) - chịu trách nhiệm tổ chức truyền dữ liệu giữa các thuê bao thông qua lớp vật lý, do đó, ở cấp độ này, các phương tiện đánh địa chỉ được cung cấp để có thể nhận dạng duy nhất người gửi và người nhận trong toàn bộ nhóm thuê bao được kết nối với một mạng chung đường dây liên lạc. Các chức năng của cấp độ này cũng bao gồm việc ra lệnh truyền cho mục đích sử dụng song song một đường truyền thông bởi một số cặp thuê bao. Ngoài ra, các công cụ của lớp liên kết còn cung cấp khả năng kiểm tra lỗi có thể xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu bằng lớp vật lý.
Lớp mạng(Lớp mạng) - đảm bảo việc phân phối dữ liệu giữa các máy tính trong một mạng, là sự liên kết của nhiều mạng vật lý khác nhau. Cấp độ này giả định sự hiện diện của các công cụ đánh địa chỉ logic cho phép bạn nhận dạng duy nhất một máy tính trong mạng được kết nối với nhau. Một trong những chức năng chính được thực hiện bởi các công cụ ở cấp độ này là truyền dữ liệu có mục tiêu đến một người nhận cụ thể.
Lớp vận chuyển(Lớp truyền tải) - thực hiện truyền dữ liệu giữa hai chương trình hoạt động trên các máy tính khác nhau, đồng thời đảm bảo không bị mất và trùng lặp thông tin có thể phát sinh do lỗi truyền của các lớp thấp hơn. Nếu dữ liệu được truyền qua lớp vận chuyển bị phân mảnh thì phương tiện của lớp này đảm bảo rằng các mảnh được tập hợp theo đúng thứ tự.
Cấp độ phiên (hoặc phiên)(Lớp phiên) - cho phép hai chương trình duy trì liên lạc lâu dài qua mạng, được gọi là phiên (session) hay phiên. Lớp này quản lý việc thiết lập phiên, trao đổi thông tin và kết thúc phiên. Nó cũng chịu trách nhiệm xác thực, do đó chỉ cho phép một số thuê bao nhất định tham gia phiên và cung cấp các dịch vụ bảo mật để điều chỉnh quyền truy cập vào thông tin phiên.
Lớp trình bày(Lớp trình bày) - thực hiện chuyển đổi trung gian dữ liệu tin nhắn gửi đi sang định dạng chung, được cung cấp bởi các cấp độ thấp hơn, cũng như chuyển đổi ngược lại dữ liệu đến từ định dạng chung sang định dạng mà chương trình nhận có thể hiểu được.
Lớp ứng dụng(Lớp ứng dụng) - cung cấp các chức năng giao tiếp mạng cấp cao, chẳng hạn như truyền tệp, gửi email, v.v.

Mô hình OSI một cách đơn giản

Mô hình OSI là tên viết tắt của Kết nối hệ thống mở trong tiếng Anh, nghĩa là mô hình tương tác của các hệ thống mở. Hệ thống mở có thể hiểu là thiết bị mạng (máy tính có card mạng, switch, router).
Mô hình mạng OSI là một bản thiết kế (hoặc kế hoạch truyền thông) cho các thiết bị mạng. OSI cũng đóng vai trò trong việc tạo ra các giao thức mạng mới vì nó đóng vai trò như một tiêu chuẩn cho sự tương tác.
OSI bao gồm 7 khối (lớp). Mỗi khối thực hiện vai trò riêng của mình trong sự tương tác mạng của các thiết bị mạng khác nhau.
7 lớp của mô hình OSI: 1 - Vật lý, 2 - Kênh, 3 - Mạng, 4 - Vận chuyển, 5 - Phiên, 6 - Trình bày, 7 - Ứng dụng.
Mỗi cấp độ của mô hình có bộ giao thức mạng (tiêu chuẩn truyền dữ liệu) riêng để thông qua đó các thiết bị trên mạng trao đổi dữ liệu.
Hãy nhớ rằng, thiết bị mạng càng phức tạp thì càng cung cấp nhiều khả năng, nhưng nó cũng chiếm nhiều lớp hơn và kết quả là nó hoạt động càng chậm.

Các mô hình mạng Phần 1. OSI.

Chắc chắn là tốt hơn nên bắt đầu với lý thuyết, sau đó dần dần chuyển sang thực hành. Do đó, trước tiên chúng ta sẽ xem xét mô hình mạng (mô hình lý thuyết), sau đó chúng ta sẽ vén màn về cách mô hình mạng lý thuyết phù hợp với cơ sở hạ tầng mạng (thiết bị mạng, máy tính người dùng, cáp, sóng vô tuyến, v.v.).
Vì thế, mô hình mạng là mô hình tương tác giữa các giao thức mạng. Và các giao thức lần lượt là các tiêu chuẩn xác định cách các chương trình khác nhau sẽ trao đổi dữ liệu.
Hãy để tôi giải thích bằng một ví dụ: khi mở bất kỳ trang nào trên Internet, máy chủ (nơi đặt trang đang được mở) sẽ gửi dữ liệu (tài liệu siêu văn bản) đến trình duyệt của bạn thông qua giao thức HTTP. Nhờ giao thức HTTP, trình duyệt của bạn, nhận dữ liệu từ máy chủ, biết cách xử lý dữ liệu đó và xử lý thành công, hiển thị cho bạn trang được yêu cầu.
Nếu bạn chưa biết một trang trên Internet là gì thì tôi sẽ giải thích ngắn gọn: mọi văn bản trên trang web đều được đính kèm trong các thẻ đặc biệt cho trình duyệt biết kích thước văn bản sẽ sử dụng, màu sắc, vị trí trên đó trang (trái, phải hoặc ở giữa). Điều này không chỉ áp dụng cho văn bản mà còn cho hình ảnh, biểu mẫu, thành phần hoạt động và nói chung là tất cả nội dung, tức là. những gì trên trang. Trình duyệt, phát hiện các thẻ, hoạt động theo hướng dẫn của chúng và hiển thị cho bạn dữ liệu đã xử lý được đính kèm trong các thẻ này. Bản thân bạn có thể xem các thẻ của trang này (và văn bản này giữa các thẻ), để thực hiện việc này, hãy chuyển đến menu trình duyệt của bạn và chọn - xem mã nguồn.
Đừng quá phân tâm, “Mô hình mạng” là một chủ đề cần thiết cho những ai muốn trở thành chuyên gia. Bài viết này gồm 3 phần và đối với các bạn, tôi đã cố gắng viết nó không nhàm chán, rõ ràng và ngắn gọn. Để biết chi tiết hoặc để làm rõ thêm, hãy viết bình luận ở cuối trang và tôi chắc chắn sẽ giúp bạn.
Chúng tôi, cũng như trong Học viện Mạng Cisco, sẽ xem xét hai mô hình mạng: mô hình OSI và mô hình TCP/IP (đôi khi được gọi là DOD), đồng thời so sánh chúng.

Mô hình mạng tham chiếu OSI

OSI là viết tắt của Kết nối hệ thống mở. Trong tiếng Nga nó nghe như thế này: Mô hình mạng tương tác của các hệ thống mở (mô hình tham khảo). Mô hình này có thể được gọi một cách an toàn là một tiêu chuẩn. Đây là mô hình được các nhà sản xuất thiết bị mạng áp dụng khi phát triển sản phẩm mới.
Mô hình mạng OSI bao gồm 7 lớp và thông thường bắt đầu đếm từ dưới lên.
Hãy liệt kê chúng:
7. Lớp ứng dụng
6. Lớp trình bày
5. Lớp phiên
4. Lớp vận chuyển
3. Lớp mạng
2. Lớp liên kết dữ liệu
1. Lớp vật lý

Lớp ứng dụng

Cấp điều hành

Lớp trình bày hoặc lớp trình bày - nó chuyển đổi dữ liệu sang định dạng thích hợp. Sẽ dễ hiểu hơn bằng một ví dụ: những hình ảnh đó (tất cả hình ảnh) mà bạn nhìn thấy trên màn hình sẽ được truyền đi khi gửi tệp dưới dạng các phần nhỏ gồm số 1 và số 0 (bit). Vì vậy, khi bạn gửi ảnh cho bạn bè qua email, giao thức Lớp ứng dụng SMTP sẽ gửi ảnh xuống lớp bên dưới, tức là. đến mức Trình bày. Nơi ảnh của bạn được chuyển đổi thành dạng dữ liệu thuận tiện cho các cấp độ thấp hơn, chẳng hạn như thành bit (số một và số không).
Theo cách tương tự, khi bạn của bạn bắt đầu nhận được ảnh của bạn, nó sẽ đến với anh ta ở dạng những số 0 và số 1 giống nhau, và chính lớp Trình bày sẽ chuyển đổi các bit thành một bức ảnh hoàn chỉnh, chẳng hạn như một bức ảnh hoàn chỉnh. JPEG.
Đây là cách cấp độ này hoạt động với các giao thức (tiêu chuẩn) cho hình ảnh (JPEG, GIF, PNG, TIFF), mã hóa (ASCII, EBDIC), âm nhạc và video (MPEG), v.v.

Lớp phiên

Lớp phiên hoặc lớp phiên - đúng như tên gọi, nó tổ chức một phiên giao tiếp giữa các máy tính. Một ví dụ điển hình là hội nghị âm thanh và video; ở cấp độ này, tín hiệu sẽ được mã hóa bằng codec nào và codec này phải có trên cả hai máy. Một ví dụ khác là SMPP (Giao thức ngang hàng tin nhắn ngắn), được sử dụng để gửi các yêu cầu SMS và USSD phổ biến. Một ví dụ cuối cùng: PAP (Giao thức xác thực mật khẩu) là một giao thức cũ để gửi tên người dùng và mật khẩu đến máy chủ mà không cần mã hóa.
Tôi sẽ không nói thêm gì về cấp độ phiên, nếu không chúng ta sẽ đi sâu vào các tính năng nhàm chán của giao thức. Và nếu chúng (tính năng) khiến bạn quan tâm, hãy viết thư cho tôi hoặc để lại tin nhắn trong phần bình luận yêu cầu tôi mở rộng chủ đề chi tiết hơn và sẽ không lâu nữa sẽ có bài viết mới;)

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển - lớp này đảm bảo độ tin cậy của việc truyền dữ liệu từ người gửi đến người nhận. Trên thực tế, mọi thứ đều rất đơn giản, chẳng hạn như bạn giao tiếp bằng webcam với bạn bè hoặc giáo viên của mình. Có cần phải phân phối đáng tin cậy từng bit của hình ảnh được truyền đi không? Tất nhiên là không, nếu một vài bit bị mất khỏi video phát trực tuyến, bạn thậm chí sẽ không nhận thấy điều đó, thậm chí hình ảnh cũng không thay đổi (có thể màu của một pixel trong số 900.000 pixel sẽ thay đổi, nó sẽ nhấp nháy với tốc độ 24 khung hình/giây).
Bây giờ hãy đưa ra ví dụ sau: một người bạn gửi cho bạn (ví dụ: qua thư) thông tin quan trọng hoặc một chương trình trong kho lưu trữ. Bạn tải kho lưu trữ này về máy tính của bạn. Đây là lúc cần độ tin cậy 100%, bởi vì... nếu một vài bit bị mất khi tải xuống kho lưu trữ, bạn sẽ không thể giải nén nó, tức là. trích xuất dữ liệu cần thiết. Hoặc hãy tưởng tượng việc gửi mật khẩu đến máy chủ và một bit bị mất trong quá trình thực hiện - mật khẩu sẽ mất hình thức và ý nghĩa sẽ thay đổi.
Vì vậy, khi chúng ta xem video trên Internet, đôi khi chúng ta thấy một số hiện tượng giả, độ trễ, tiếng ồn, v.v. Và khi chúng ta đọc văn bản từ một trang web, việc mất (hoặc biến dạng) các chữ cái là không thể chấp nhận được và khi chúng ta tải chương trình xuống, mọi thứ cũng diễn ra không có lỗi.
Ở cấp độ này tôi sẽ nêu bật hai giao thức: UDP và TCP. Giao thức UDP (Giao thức gói dữ liệu người dùng) truyền dữ liệu mà không thiết lập kết nối, không xác nhận việc gửi dữ liệu và không lặp lại. Giao thức TCP (Giao thức điều khiển truyền), trước khi truyền sẽ thiết lập kết nối, xác nhận việc gửi dữ liệu, lặp lại nếu cần và đảm bảo tính toàn vẹn và trình tự chính xác của dữ liệu đã tải xuống.
Do đó, đối với âm nhạc, video, hội nghị truyền hình và cuộc gọi, chúng tôi sử dụng UDP (chúng tôi truyền dữ liệu mà không cần xác minh và không bị chậm trễ) và đối với văn bản, chương trình, mật khẩu, kho lưu trữ, v.v. – TCP (truyền dữ liệu có xác nhận đã nhận mất nhiều thời gian hơn).

Lớp mạng

Lớp mạng - lớp này xác định đường dẫn dữ liệu sẽ được truyền đi. Và nhân tiện, đây là cấp độ thứ ba của Mô hình mạng OSI và có những thiết bị được gọi là thiết bị cấp ba - bộ định tuyến.
Tất cả chúng ta đều đã nghe nói về địa chỉ IP, đây là chức năng của giao thức IP (Giao thức Internet). Địa chỉ IP là một địa chỉ logic trên mạng.
Có khá nhiều giao thức ở cấp độ này và chúng tôi sẽ xem xét tất cả các giao thức này chi tiết hơn sau, trong các bài viết riêng biệt và kèm theo ví dụ. Bây giờ tôi sẽ chỉ liệt kê một vài cái phổ biến.
Giống như mọi người đã nghe nói về địa chỉ IP và lệnh ping, đây là cách hoạt động của giao thức ICMP.
Các bộ định tuyến tương tự (mà chúng tôi sẽ làm việc trong tương lai) sử dụng các giao thức ở cấp độ này để định tuyến các gói (RIP, EIGRP, OSPF).
Toàn bộ phần thứ hai của khóa học CCNA (Khám phá 2) là về định tuyến.

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu – chúng ta cần nó cho sự tương tác của các mạng ở cấp độ vật lý. Có lẽ mọi người đều đã nghe nói về địa chỉ MAC; Các thiết bị lớp liên kết - switch, hub, v.v.
IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử) định nghĩa lớp liên kết dữ liệu là hai lớp con: LLC và MAC.
LLC – Kiểm soát liên kết logic, được tạo để tương tác với cấp trên.
MAC – Kiểm soát truy cập phương tiện, được tạo để tương tác với cấp thấp hơn.
Tôi sẽ giải thích bằng một ví dụ: máy tính của bạn (máy tính xách tay, thiết bị giao tiếp) có card mạng (hoặc một số bộ chuyển đổi khác) và do đó có trình điều khiển để tương tác với nó (với thẻ). Trình điều khiển là một chương trình - lớp con trên của cấp liên kết, qua đó bạn có thể giao tiếp với các cấp thấp hơn, hay đúng hơn là với bộ vi xử lý (phần cứng) - lớp con dưới của lớp liên kết.
Có rất nhiều đại diện tiêu biểu ở cấp độ này. PPP (Point-to-Point) là giao thức kết nối trực tiếp hai máy tính. FDDI (Giao diện dữ liệu phân tán sợi quang) - tiêu chuẩn truyền dữ liệu trên khoảng cách lên tới 200 km. CDP (Cisco Discovery Protocol) là giao thức độc quyền thuộc sở hữu của Cisco Systems, có thể được sử dụng để khám phá các thiết bị lân cận và lấy thông tin về các thiết bị này.
Toàn bộ phần thứ ba của khóa học CCNA (Khám phá 3) là về các thiết bị cấp hai.

Lớp vật lý

Lớp vật lý là cấp thấp nhất truyền trực tiếp luồng dữ liệu. Tất cả chúng ta đều biết đến các giao thức: Bluetooth, IRDA (Giao tiếp hồng ngoại), dây đồng (cặp xoắn, đường dây điện thoại), Wi-Fi, v.v.
Hãy tìm kiếm thông tin chi tiết và thông số kỹ thuật trong các bài viết sau và trong khóa học CCNA. Toàn bộ phần đầu tiên của khóa học CCNA (Khám phá 1) được dành cho mô hình OSI.

Phần kết luận

Vì vậy chúng tôi đã xem xét mô hình mạng OSI. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ chuyển sang mô hình Mạng TCP/IP, nó nhỏ hơn và các giao thức giống nhau. Để vượt qua thành công các bài kiểm tra CCNA, bạn cần phải so sánh và xác định những khác biệt, việc này sẽ được thực hiện.

Sau khi suy nghĩ, tôi quyết định đăng ở đây một bài viết từ trang web Sự cố mạng. Vì vậy, mọi thứ đều ở một nơi.

Và xin chào một lần nữa, các bạn thân mến, hôm nay chúng ta sẽ hiểu mô hình mạng OSI là gì và trên thực tế, nó nhằm mục đích gì.

Như bạn có thể đã hiểu, các mạng hiện đại rất phức tạp, nhiều quy trình khác nhau diễn ra trong đó, hàng trăm hành động được thực hiện. Để đơn giản hóa quá trình mô tả các chức năng mạng đa dạng này (và quan trọng hơn là để đơn giản hóa quá trình phát triển hơn nữa các chức năng này), người ta đã cố gắng cấu trúc chúng. Kết quả của việc cấu trúc là tất cả các chức năng được thực hiện bởi mạng máy tính được chia thành nhiều cấp độ, mỗi cấp độ chỉ chịu trách nhiệm cho một phạm vi nhiệm vụ nhất định, có tính chuyên môn cao. Ở đây mô hình mạng có thể được so sánh với cấu trúc của một công ty. Công ty được chia thành các phòng ban. Mỗi bộ phận thực hiện chức năng riêng của mình nhưng trong quá trình làm việc lại có sự tiếp xúc với các bộ phận khác.

Tách chức năng bằng mô hình mạng

Mô hình mạng OSI được thiết kế sao cho các lớp cao hơn của mô hình mạng sử dụng các lớp thấp hơn của mô hình mạng để truyền thông tin của chúng. Các quy tắc mà các lớp mô hình giao tiếp được gọi là giao thức mạng. Giao thức mạng ở một cấp độ nhất định của mô hình có thể giao tiếp với các giao thức ở cấp độ riêng của nó hoặc với các giao thức ở cấp độ lân cận. Ở đây một lần nữa chúng ta có thể rút ra sự tương đồng với công việc của một công ty. Công ty luôn có hệ thống phân cấp được thiết lập rõ ràng, mặc dù không chặt chẽ như trong mô hình mạng. Công nhân ở một cấp trong hệ thống phân cấp thực hiện các mệnh lệnh nhận được từ công nhân ở cấp cao hơn trong hệ thống phân cấp.

Tương tác giữa các lớp của mô hình mạng OSI

Mỗi thiết bị hoạt động trên mạng có thể được biểu diễn dưới dạng một hệ thống hoạt động ở các cấp độ thích hợp của mô hình OSI. Hơn nữa, thiết bị này có thể sử dụng trong công việc của mình cả tất cả các cấp độ của mô hình OSI và chỉ một số cấp độ thấp hơn. Thông thường, khi họ nói rằng một thiết bị hoạt động ở một cấp độ nhất định của mô hình, điều đó có nghĩa là thiết bị đó hoạt động ở cấp độ này của mô hình mạng và ở tất cả các cấp độ bên dưới nó.

Làm việc ở một số cấp độ của mô hình mạng OSI

Khi hai thiết bị mạng khác nhau giao tiếp với nhau, chúng sử dụng các giao thức ở cùng cấp độ của mô hình mạng, trong khi quá trình tương tác bao gồm cả các giao thức ở cấp độ tương tác xảy ra trực tiếp và các giao thức cần thiết của tất cả các cấp độ cơ bản, vì chúng được sử dụng để truyền dữ liệu, nhận từ cấp trên.

Giao tiếp giữa hai hệ thống từ góc nhìn của mô hình OSI

Khi truyền thông tin từ cấp trên của mô hình mạng xuống cấp thấp hơn của mô hình mạng, một số thông tin dịch vụ gọi là tiêu đề sẽ được thêm vào thông tin hữu ích này (ở cấp độ 2, không chỉ phần tiêu đề được thêm vào mà còn cả đoạn giới thiệu). Quá trình thêm thông tin dịch vụ này được gọi là đóng gói. Khi nhận (chuyển thông tin từ cấp dưới lên cấp trên), thông tin dịch vụ này sẽ được tách ra và thu được dữ liệu gốc. Quá trình này được gọi là deencapsulation. Về cốt lõi, quá trình này rất giống với quá trình gửi thư qua đường bưu điện. Hãy tưởng tượng rằng bạn muốn gửi một lá thư cho bạn bè của bạn. Bạn viết một lá thư - đây là thông tin hữu ích. Khi bạn gửi nó qua đường bưu điện, bạn gói nó trong một phong bì có ghi địa chỉ người nhận trên đó, tức là bạn thêm một số tiêu đề vào thông tin hữu ích. Về bản chất, đây là sự đóng gói. Khi nhận được thư của bạn, người bạn của bạn sẽ bóc nó ra - tức là xé phong bì và lấy ra những thông tin hữu ích từ đó - thư của bạn.

Trình bày nguyên lý đóng gói

Mô hình OSI chia tất cả các chức năng được thực hiện trong quá trình tương tác của hệ thống thành 7 cấp độ: Physical (Vật lý) - 1, Channel (Data link) -2, Network (mạng) - 3, Transport (vận chuyển) - 4, Session (Phiên) - 5, Trình bày -6 và Ứng dụng - 7.

Các cấp độ của mô hình tương tác hệ thống mở

Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn mục đích của từng cấp độ của mô hình tương tác các hệ thống mở.

Lớp ứng dụng là điểm mà qua đó các ứng dụng giao tiếp với mạng (điểm vào mô hình OSI). Sử dụng lớp này của mô hình OSI, các tác vụ sau được thực hiện: quản lý mạng, quản lý bận hệ thống, quản lý truyền tệp, nhận dạng người dùng bằng mật khẩu của họ. Ví dụ về các giao thức ở cấp độ này là: HTTP, SMTP, RDP, v.v. Rất thường xuyên, các giao thức lớp ứng dụng thực hiện đồng thời các chức năng của giao thức lớp trình bày và lớp phiên.

Cấp độ này chịu trách nhiệm về định dạng trình bày dữ liệu. Nói một cách đại khái, nó chuyển đổi dữ liệu nhận được từ lớp ứng dụng thành định dạng phù hợp để truyền qua mạng (và theo đó, thực hiện thao tác ngược lại, chuyển đổi thông tin nhận được từ mạng sang định dạng phù hợp để ứng dụng xử lý).

Ở cấp độ này, việc thiết lập, duy trì và quản lý phiên giao tiếp giữa hai hệ thống diễn ra. Cấp độ này chịu trách nhiệm duy trì liên lạc giữa các hệ thống trong toàn bộ khoảng thời gian chúng diễn ra tương tác.

Các giao thức ở cấp độ này của mô hình mạng OSI chịu trách nhiệm truyền dữ liệu từ hệ thống này sang hệ thống khác. Ở cấp độ này, các khối dữ liệu lớn được chia thành các khối nhỏ hơn phù hợp để lớp mạng xử lý (các khối dữ liệu rất nhỏ được kết hợp thành các khối lớn hơn), các khối này được đánh dấu thích hợp để phục hồi tiếp theo ở đầu nhận. Ngoài ra, khi sử dụng các giao thức thích hợp, lớp này có thể cung cấp khả năng kiểm soát việc phân phối các gói của lớp mạng. Khối dữ liệu mà cấp độ này hoạt động thường được gọi là phân đoạn. Ví dụ về các giao thức ở cấp độ này là: TCP, UDP, SPX, ATP, v.v.

Cấp độ này chịu trách nhiệm định tuyến (xác định tuyến đường tối ưu từ hệ thống này sang hệ thống khác) các khối dữ liệu ở cấp độ này. Một khối dữ liệu ở cấp độ này thường được gọi là gói. Cấp độ này cũng chịu trách nhiệm về việc đánh địa chỉ logic của các hệ thống (cùng địa chỉ IP), trên cơ sở việc định tuyến xảy ra. Các giao thức ở cấp độ này bao gồm: IP, IPX, v.v. Các thiết bị hoạt động ở cấp độ này bao gồm các bộ định tuyến.

Lớp này chịu trách nhiệm về địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng (địa chỉ MAC), kiểm soát quyền truy cập vào phương tiện và sửa các lỗi do lớp vật lý gây ra. Một khối dữ liệu được sử dụng ở lớp liên kết dữ liệu thường được gọi là khung. Cấp độ này bao gồm các thiết bị sau: công tắc (không phải tất cả), cầu nối, v.v. Một công nghệ điển hình sử dụng cấp độ này là Ethernet.

Truyền xung quang hoặc xung điện trên môi trường truyền đã chọn. Các thiết bị ở cấp độ này bao gồm tất cả các loại bộ lặp và trung tâm.

Bản thân mô hình OSI không phải là một triển khai thực tế; nó chỉ giả định một bộ quy tắc nhất định về sự tương tác của các thành phần hệ thống. Một ví dụ thực tế về việc triển khai ngăn xếp giao thức mạng là ngăn xếp giao thức TCP/IP (cũng như các ngăn xếp giao thức ít phổ biến khác).

Chỉ vì một giao thức là một thỏa thuận được chấp nhận bởi hai thực thể tương tác, trong trường hợp này là hai máy tính hoạt động trên một mạng, không có nghĩa là nó nhất thiết phải là tiêu chuẩn. Nhưng trong thực tế, khi triển khai mạng, người ta thường sử dụng giao thức chuẩn. Chúng có thể mang nhãn hiệu, quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế.

Vào đầu những năm 80, một số tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế - ISO, ITU-T và một số tổ chức khác - đã phát triển một mô hình đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển mạng lưới. Mô hình này được gọi là mô hình ISO/OSI.

Mô hình tương tác hệ thống mở (Kết nối hệ thống mở, OSI) xác định các mức độ tương tác khác nhau giữa các hệ thống trong mạng chuyển mạch gói, đặt cho chúng những tên tiêu chuẩn và chỉ định những chức năng mà mỗi lớp sẽ thực hiện.

Mô hình OSI được phát triển dựa trên kinh nghiệm sâu rộng thu được từ việc tạo ra các mạng máy tính, chủ yếu là mạng toàn cầu, vào những năm 70. Mô tả đầy đủ về mô hình này chiếm hơn 1000 trang văn bản.

Trong mô hình OSI (Hình 11.6), phương tiện truyền thông được chia thành bảy cấp độ: ứng dụng, tiêu biểu, phiên, truyền tải, mạng, kênh và vật lý. Mỗi lớp xử lý một khía cạnh cụ thể của tương tác thiết bị mạng.

Cơm. 11.6.

Mô hình OSI chỉ mô tả các giao tiếp hệ thống được thực hiện bởi hệ điều hành, tiện ích hệ thống và phần cứng. Mô hình này không bao gồm các phương tiện tương tác với ứng dụng của người dùng cuối. Các ứng dụng thực hiện các giao thức truyền thông của riêng chúng bằng cách truy cập các công cụ hệ thống. Vì vậy, cần phân biệt mức độ tương tác giữa các ứng dụng và lớp ứng dụng.

Cũng cần lưu ý rằng ứng dụng có thể đảm nhận chức năng của một số lớp trên của mô hình OSI. Ví dụ: một số DBMS có các công cụ tích hợp Truy cập từ xa tới các tập tin. Trong trường hợp này, ứng dụng không sử dụng dịch vụ tệp hệ thống khi truy cập tài nguyên từ xa; nó bỏ qua các lớp trên của mô hình OSI và truy cập trực tiếp vào các cơ sở hệ thống chịu trách nhiệm về vận tải tin nhắn qua mạng, được đặt ở các cấp độ thấp hơn của mô hình OSI.

Vì vậy, giả sử một ứng dụng đưa ra yêu cầu tới lớp ứng dụng, chẳng hạn như dịch vụ tệp. Dựa trên yêu cầu này, phần mềm cấp ứng dụng sẽ tạo ra một thông báo ở định dạng chuẩn. Một thông báo điển hình bao gồm tiêu đề và trường dữ liệu. Tiêu đề chứa thông tin dịch vụ phải được chuyển qua mạng đến lớp ứng dụng của máy đích để cho nó biết công việc cần phải thực hiện. Trong trường hợp của chúng tôi, tiêu đề rõ ràng phải chứa thông tin về vị trí của tệp và loại thao tác cần được thực hiện. Trường dữ liệu tin nhắn có thể trống hoặc chứa một số dữ liệu, chẳng hạn như dữ liệu cần được ghi vào điều khiển từ xa. Nhưng để đưa thông tin này đến đích, vẫn còn nhiều nhiệm vụ cần giải quyết, trách nhiệm này thuộc về các cấp thấp hơn.

Sau khi tạo tin nhắn lớp ứng dụng gửi nó xuống ngăn xếp cấp độ đại diện. Giao thức cấp độ đại diện dựa trên thông tin nhận được từ tiêu đề cấp ứng dụng, thực hiện các hành động được yêu cầu và thêm thông tin dịch vụ của chính nó vào thông báo - tiêu đề cấp độ đại diện, trong đó có chứa các hướng dẫn cho giao thức cấp độ đại diện máy đích. Thông báo kết quả được truyền lại cấp độ phiên, từ đó thêm tiêu đề của nó, v.v. (Một số giao thức đặt thông tin dịch vụ không chỉ ở đầu tin nhắn dưới dạng tiêu đề mà còn ở cuối, dưới dạng cái gọi là “đoạn giới thiệu”.) Cuối cùng, tin nhắn đến cuối cùng, trình độ thể chất, trên thực tế, nó truyền nó qua đường liên lạc đến máy nhận. Tại thời điểm này, tin nhắn đã “phát triển quá mức” với các tiêu đề ở mọi cấp độ (