Mô hình tương tác hệ thống mở. Mô hình tương tác hệ thống mở

Quản lý quá trình truyền và xử lý dữ liệu trên mạng đòi hỏi phải chuẩn hóa các quy trình sau:

· phân bổ và giải phóng tài nguyên máy tính và hệ thống viễn thông;

· thiết lập và ngắt kết nối;

· định tuyến, phối hợp, chuyển đổi và truyền dữ liệu;

· kiểm soát tính đúng đắn của việc truyền tải;

· sửa lỗi, v.v.

Các tác vụ này được giải quyết bằng cách sử dụng hệ thống các giao thức và tiêu chuẩn xác định các quy trình tương tác giữa các thành phần mạng khi thiết lập liên lạc và truyền dữ liệu. Giao thức là một tập hợp các quy tắc và phương pháp tương tác giữa các đối tượng mạng máy tính.
Nhu cầu chuẩn hóa các giao thức là rất quan trọng để các mạng có thể hiểu nhau khi chúng tương tác.
Các giao thức đối với mạng cũng giống như ngôn ngữ đối với con người. Nói các ngôn ngữ khác nhau, mọi người có thể không hiểu nhau, cũng như các mạng sử dụng các giao thức khác nhau. Hiệu quả của các giao thức, độ tin cậy và tính đơn giản của chúng quyết định mức độ hiệu quả và thuận tiện trong công việc tổng thể của một người trên mạng.
Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã phát triển một hệ thống các giao thức tiêu chuẩn được gọi là mô hình tương tác hệ thống mở(OSI), thường còn được gọi là tham khảo mô hình logic bảy cấp của các hệ thống mở.
Hệ thống mở - một hệ thống sẵn sàng để tương tác với các hệ thống khác theo các tiêu chuẩn được chấp nhận.
Hệ thống giao thức này dựa trên việc chia tất cả các quy trình tương tác thành các cấp độ nhỏ riêng biệt, đối với mỗi cấp độ đó, việc tạo ra các thuật toán tiêu chuẩn để xây dựng chúng sẽ dễ dàng hơn.
Mô hình OSI cung cấp những hướng dẫn chung nhất để xây dựng các tiêu chuẩn cho các sản phẩm phần mềm mạng có khả năng tương tác và nó cũng là cơ sở để các nhà sản xuất phát triển các thiết bị mạng có khả năng tương tác. Hiện nay, mô hình kết nối hệ thống mở là mô hình kiến ​​trúc mạng phổ biến nhất.
Nhìn chung, mạng nên có 7 cấp chức năng

Lớp ứng dụng(ứng dụng) - quản lý khởi chạy các chương trình người dùng, việc thực thi chúng, nhập/xuất dữ liệu, quản lý thiết bị đầu cuối, quản trị mạng. Ở cấp độ này, nó đảm bảo rằng người dùng được cung cấp các dịch vụ khác nhau liên quan đến việc ra mắt các chương trình của mình. Ở cấp độ này, các công nghệ hoạt động giống như một cấu trúc thượng tầng trong việc truyền dữ liệu.
Lớp trình bày(bài thuyết trình)- giải thích và chuyển đổi dữ liệu được truyền qua mạng thành dạng thuận tiện cho các quy trình ứng dụng. Trong thực tế, nhiều chức năng của lớp này liên quan đến lớp ứng dụng, do đó các giao thức của lớp trình bày chưa được phát triển và thực tế không được sử dụng trong nhiều mạng.
Lớp phiên(phiên họp)- tổ chức và tiến hành các phiên liên lạc giữa các tiến trình ứng dụng (khởi tạo và duy trì phiên giữa các thuê bao mạng, quản lý hàng đợi và chế độ truyền dữ liệu). Nhiều chức năng của lớp này, chẳng hạn như thiết lập kết nối và duy trì trao đổi dữ liệu có trật tự, thực sự được triển khai ở lớp vận chuyển, do đó các giao thức của lớp phiên bị hạn chế sử dụng.
Lớp vận chuyển(chuyên chở)- quản lý phân đoạn dữ liệu và truyền dữ liệu từ nguồn đến người tiêu dùng (tức là trao đổi thông tin kiểm soát và thiết lập kênh logic giữa các thuê bao, đảm bảo chất lượng truyền dữ liệu). Các giao thức lớp vận chuyển được phát triển rất rộng rãi và được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Ở cấp độ này người ta chú ý nhiều đến việc giám sát độ tin cậy của thông tin được truyền đi.
Lớp mạng(mạng)- quản lý kênh truyền dữ liệu logic trong mạng (địa chỉ và định tuyến dữ liệu). Mỗi người dùng mạng nhất thiết phải sử dụng các giao thức ở cấp độ này và có địa chỉ mạng duy nhất của riêng mình được các giao thức lớp mạng sử dụng. Ở cấp độ này, cấu trúc dữ liệu được thực hiện - chia nó thành các gói và gán địa chỉ mạng cho các gói.
Lớp liên kết dữ liệu(Liên kết dữ liệu)- hình thành và quản lý kênh truyền dữ liệu vật lý giữa các đối tượng cấp mạng (thiết lập, duy trì và ngắt kết nối các kênh logic), đảm bảo “minh bạch” các kết nối vật lý, giám sát và sửa lỗi truyền tải.
Lớp vật lý(thuộc vật chất)- thiết lập, duy trì và chấm dứt kết nối với kênh mạng vật lý. Việc quản lý được thực hiện ở cấp độ chút ít kỹ thuật số (xung, biên độ, hình dạng của chúng) và analog (biên độ, tần số, pha của tín hiệu liên tục).

Các khối thông tin được truyền giữa các cấp có định dạng chuẩn: tiêu đề, thông tin dịch vụ, dữ liệu, trailer. Mỗi cấp độ, khi truyền một khối thông tin đến cấp độ thấp hơn, sẽ cung cấp cho nó một tiêu đề riêng. Tiêu đề cấp cao hơn được cấp thấp hơn coi là dữ liệu được truyền.

Các công cụ của mỗi cấp độ xây dựng giao thức của cấp độ đó và giao diện với các cấp độ lân cận.
Các cấp quản lý này có thể được kết hợp thành các nhóm theo các tiêu chí khác nhau:
- Mức độ 1, 2 và phần 3 được thực hiện chủ yếu thông qua phần cứng; các cấp trên từ 4 đến 7 và một phần 3 được cung cấp bằng phần mềm;

Lớp 1 và 2 chịu trách nhiệm về các kết nối vật lý; cấp độ 3-6 bận rộn tổ chức truyền dẫn, truyền tải và chuyển đổi thông tin thành dạng dễ hiểu đối với thiết bị thuê bao; Cấp độ 7 đảm bảo việc thực thi các chương trình ứng dụng của người dùng.

4. Ngăn xếp giao thức. Giao diện. Đặc điểm của ngăn xếp giao thức tiêu chuẩn được sử dụng trong các mạng máy tính hiện đại.

Khi truyền tin nhắn, cả hai người tham gia trao đổi mạng phải chấp nhận nhiều thỏa thuận. Ví dụ, họ phải thống nhất về mức độ và hình dạng của tín hiệu điện, cách xác định độ dài của tin nhắn, thống nhất về phương pháp xác minh độ tin cậy, v.v. Nói cách khác, các quy ước phải được áp dụng ở mọi cấp độ, từ cấp độ truyền bit thấp nhất đến cấp độ cao nhất nêu chi tiết cách diễn giải thông tin. Các quy tắc chính thức xác định trình tự và định dạng của các tin nhắn được trao đổi giữa các thành phần mạng nằm ở cùng cấp độ nhưng ở các nút khác nhau được gọi là giao thức.

Một tập hợp các giao thức được tổ chức theo thứ bậc để giải quyết vấn đề tương tác giữa các nút mạng được gọi là ngăn xếp giao thức truyền thông.

Các giao thức của các lớp lân cận nằm trong cùng một nút cũng tương tác với nhau theo các quy tắc được xác định rõ ràng và sử dụng các định dạng thông báo được tiêu chuẩn hóa. Những quy tắc này thường được gọi giao diện. Một giao diện xác định một tập hợp các dịch vụ mà lớp bên dưới cung cấp cho lớp trên.

Lĩnh vực tiêu chuẩn hóa quan trọng nhất trong lĩnh vực mạng máy tính là tiêu chuẩn hóa các giao thức truyền thông. Hiện nay, các mạng sử dụng một số lượng lớn các ngăn xếp giao thức truyền thông. Các ngăn xếp phổ biến nhất là: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, OSI.

Tất cả các ngăn xếp này ở cấp độ thấp hơn - liên kết vật lý và dữ liệu - sử dụng cùng các giao thức được chuẩn hóa tốt Ethernet, Token Ring, FDDI và một số giao thức khác, giúp có thể sử dụng cùng một thiết bị trong tất cả các mạng. Nhưng ở các cấp cao hơn, tất cả các ngăn xếp đều hoạt động theo giao thức riêng của chúng. Các giao thức này thường không tuân theo cách phân lớp được mô hình OSI khuyến nghị. Đặc biệt, các chức năng của lớp phiên và lớp trình bày thường được kết hợp với lớp ứng dụng. Sự khác biệt này là do mô hình OSI xuất hiện như là kết quả của sự khái quát hóa các ngăn xếp đã tồn tại và được sử dụng thực tế chứ không phải ngược lại.

ngăn xếp OSI

Không giống như các ngăn xếp giao thức khác, ngăn xếp OSI hoàn toàn tuân theo mô hình OSI và bao gồm các đặc tả giao thức cho tất cả bảy lớp khả năng tương tác được xác định trong mô hình đó. Ở các lớp thấp hơn, ngăn xếp OSI hỗ trợ các giao thức Ethernet, Token Ring, FDDI, WAN, X.25 và ISDN - nghĩa là nó sử dụng các giao thức lớp thấp hơn được phát triển bên ngoài ngăn xếp, giống như tất cả các ngăn xếp khác. Các giao thức của lớp mạng, lớp vận chuyển và lớp phiên của ngăn xếp OSI được nhiều nhà sản xuất khác nhau chỉ định và triển khai nhưng vẫn chưa phổ biến. Các giao thức phổ biến nhất trong ngăn xếp OSI là các giao thức ứng dụng. Chúng bao gồm: giao thức truyền tệp FTAM, giao thức mô phỏng thiết bị đầu cuối VTP, giao thức bàn trợ giúp X.500, giao thức email X.400 và một số giao thức khác.

Các giao thức trong ngăn xếp OSI rất phức tạp và có các thông số kỹ thuật không rõ ràng. Các thuộc tính này là kết quả của chính sách chung của các nhà phát triển ngăn xếp, những người đã tìm cách tính đến tất cả các trường hợp và tất cả các công nghệ hiện có trong giao thức của họ. Về vấn đề này, chúng ta cũng phải bổ sung thêm những hậu quả của một số lượng lớn các thỏa hiệp chính trị không thể tránh khỏi khi áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế về một vấn đề cấp bách như việc xây dựng các mạng máy tính mở.

ngăn xếp TCP/IP

Sự phổ biến của hệ điều hành này đã dẫn đến việc áp dụng rộng rãi TCP, IP và các ngăn xếp giao thức khác. Ngày nay, ngăn xếp này được sử dụng để kết nối các máy tính trên Internet cũng như trong một số lượng lớn mạng công ty.

Ngăn xếp TCP/IP ở mức thấp hơn hỗ trợ tất cả các tiêu chuẩn phổ biến của lớp liên kết vật lý và dữ liệu: đối với mạng cục bộ - đó là Ethernet, Token Ring, FDDI, đối với mạng toàn cầu - các giao thức để làm việc trên đường dây quay số và thuê riêng tương tự SLIP , PPP, giao thức mạng lãnh thổ X.25 và ISDN.

Các giao thức chính của ngăn xếp, được đặt tên như vậy, là IP và TCP. Các giao thức này, theo thuật ngữ mô hình OSI, lần lượt thuộc về lớp mạng và lớp vận chuyển. IP đảm bảo rằng gói đi qua mạng tổng hợp và TCP đảm bảo độ tin cậy của việc phân phối.

Qua nhiều năm sử dụng trong mạng của nhiều quốc gia và tổ chức khác nhau, TCP/IP đã kết hợp một số lượng lớn các giao thức cấp ứng dụng. Chúng bao gồm các giao thức phổ biến như giao thức truyền tệp FTP, giao thức mô phỏng thiết bị đầu cuối telnet, giao thức thư SMTP được sử dụng trong e-mail Internet, dịch vụ siêu văn bản của dịch vụ WWW và nhiều giao thức khác.

Ngày nay, ngăn xếp TCP/IP là một trong những ngăn xếp giao thức truyền tải phổ biến nhất trong mạng máy tính.

Ngăn xếp IPX/SPX ( Novell) ( Trao đổi gói Internetwork (IPX và Trao đổi gói tuần tự, SPX),

Ngăn xếp này là ngăn xếp giao thức Novell ban đầu, được phát triển cho hệ điều hành mạng NetWare vào đầu những năm 80. Sự phổ biến của ngăn xếp IPX/SPX có liên quan trực tiếp đến hệ điều hành Novell NetWare, hệ điều hành này đã duy trì vị trí dẫn đầu thế giới trong một thời gian dài. số lượng hệ thống được cài đặt.

Nhiều tính năng của ngăn xếp IPX/SPX là do định hướng của các phiên bản đầu tiên của Hệ điều hành NetWare để hoạt động trong các mạng cục bộ nhỏ bao gồm các máy tính cá nhân có tài nguyên khiêm tốn. Các giao thức ngăn xếp IPX/SPX cho đến gần đây vẫn hoạt động tốt trong các mạng cục bộ và không tốt lắm trong các mạng công ty lớn, vì chúng làm quá tải các liên kết toàn cầu chậm với các gói quảng bá, vốn được một số giao thức trong ngăn xếp này sử dụng nhiều. Tình huống này, cũng như thực tế là ngăn xếp IPX/SPX là tài sản của Novell và cần có giấy phép để triển khai nó, đã hạn chế lĩnh vực hoạt động của nó trong các mạng NetWare trong một thời gian dài.

Ngăn xếp NetBIOS/SMB ( IBM và Microsoft )

Ngăn xếp này được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm của IBM và Microsoft. Ở cấp độ liên kết vật lý và dữ liệu, tất cả các giao thức phổ biến nhất đều được sử dụng: Ethernet, Token Ring, FDDI và các giao thức khác. Các giao thức NetBIOS và SMB hoạt động ở cấp độ cao hơn.

Giao thức NetBIOS cung cấp nhiều chức năng mạng hữu ích có thể được quy cho các lớp mạng, truyền tải và phiên của mô hình OSI, nhưng nó không cung cấp khả năng định tuyến gói. Điều này hạn chế việc sử dụng giao thức NetBIOS cho các mạng cục bộ không được chia mạng con và khiến nó không thể sử dụng trong các mạng tổng hợp.

Giao thức SMB (Khối tin nhắn máy chủ) thực hiện các chức năng của lớp phiên, lớp đại diện và lớp ứng dụng. SMB được sử dụng để triển khai các dịch vụ tệp cũng như dịch vụ in và nhắn tin giữa các ứng dụng.

Thông tin liên quan.

Bài giảng 3

Câu hỏi bài giảng 2.

1.PSTN được chia thành những hệ thống con nào?

2. PSTN có những cấp độ phân cấp nào?

3. TMgUS có liên quan như thế nào với TMnUS?

4. Chỉ số ABC dùng để làm gì trong mạng doanh nghiệp?

3. Kết nối được thiết lập trong các hệ thống có CC bằng phương tiện gì?

4. Kết nối mạng với CC là gì, logic hay vật lý?

5. Nút STP thực hiện chức năng gì trong quá trình báo hiệu qua SS số 7?

6. Nút mạng báo hiệu nào được cài đặt khi phục vụ kết nối ZUS-TMgUS với kênh SS số 7?

Để hợp lý hóa các nguyên tắc tương tác giữa các thiết bị trong mạng, Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã đề xuất mô hình truyền thông tham chiếu bảy cấp “Kết nối hệ thống mở” (OSI) hoặc (Kết nối hệ thống mở, OSI). Mô hình OSI trở thành cơ sở cho việc phát triển các tiêu chuẩn về khả năng tương tác giữa các hệ thống. Nó chỉ xác định sơ đồ thực hiện các nhiệm vụ cần thiết nhưng không cung cấp mô tả cụ thể về việc thực hiện chúng. Điều này được mô tả bằng các giao thức hoặc quy tắc cụ thể được thiết kế cho một công nghệ cụ thể, có tính đến mô hình OSI. Các lớp OSI có thể được triển khai bằng phần cứng hoặc phần mềm.

Có bảy lớp cơ bản của mô hình OSI (Hình 4.1). Οʜᴎ bắt đầu từ lớp vật lý và kết thúc bằng lớp ứng dụng. Mỗi cấp độ cung cấp dịch vụ cho cấp độ cao hơn. Cấp độ thứ bảy phục vụ người dùng trực tiếp.

Cơm. 4.1 Mô hình OSI-OS.

Mô hình OSI đóng vai trò là cơ sở cho việc tiêu chuẩn hóa trong toàn ngành công nghiệp mạng. Đồng thời, mô hình OSI là cơ sở phương pháp luận tốt để nghiên cứu công nghệ mạng. Mặc dù các mô hình khác đã được phát triển nhưng hầu hết các nhà cung cấp thiết bị mạng đều xác định sản phẩm của họ theo mô hình tham chiếu OSI.

Mô hình tham chiếu OSI giảm việc truyền thông tin trên mạng thành bảy nhiệm vụ phụ tương đối đơn giản. Mỗi trong số chúng tương ứng với mức độ được xác định chặt chẽ của mô hình OSI. Tuy nhiên, trong thực tế, một số phần cứng và phần mềm chịu trách nhiệm cho nhiều cấp độ cùng một lúc. Hai lớp thấp nhất của mô hình OSI được triển khai ở cả phần cứng và phần mềm. Năm cấp độ còn lại chủ yếu là phần mềm.

Mô hình tham chiếu OSI xác định mục đích của từng lớp và các quy tắc tương tác giữa các lớp (Bảng).

Cơm. Các cấp độ của mô hình VOS và các thuộc tính chính của chúng.

Mô hình OSI mô tả đường dẫn thông tin qua môi trường mạng từ một chương trình ứng dụng trên máy tính này đến chương trình khác trên máy tính khác. Trong trường hợp này, thông tin được truyền đi qua tất cả các cấp độ của hệ thống. Các cấp độ trên các hệ thống khác nhau không thể giao tiếp trực tiếp với nhau. Chỉ có trình độ vật lý mới có thể làm được điều này. Khi thông tin truyền xuống bên trong hệ thống, nó sẽ được chuyển đổi thành dạng thuận tiện cho việc truyền qua các kênh truyền thông vật lý. Tiêu đề địa chỉ được thêm vào thông tin được chuyển đổi này để cho biết đích đến. Sau khi người nhận nhận được thông tin này, nó sẽ chuyển qua tất cả các cấp lên trên cùng. Khi nó đi qua, thông tin được chuyển đổi về dạng ban đầu. Mỗi lớp của hệ thống phải dựa vào các dịch vụ được cung cấp bởi các lớp liền kề.

Ý tưởng chính của mô hình OSI là các lớp giống nhau trên các hệ thống khác nhau, không thể giao tiếp trực tiếp, sẽ hoạt động giống hệt nhau. Dịch vụ giữa các cấp độ tương ứng của các hệ thống khác nhau cũng phải giống nhau. Vi phạm nguyên tắc này có thể dẫn đến thực tế là thông tin được gửi từ hệ thống này sang hệ thống khác, sau tất cả các lần chuyển đổi, sẽ không giống với thông tin ban đầu. Dữ liệu đi qua các cấp độ có định dạng nhất định. Một tin nhắn thường được chia thành phần tiêu đề và phần thông tin. Định dạng cụ thể phụ thuộc vào mục đích chức năng của cấp độ thông tin hiện tại. Ví dụ: ở cấp độ mạng, khối thông tin bao gồm địa chỉ mạng và dữ liệu sau. Ngược lại, dữ liệu lớp mạng có thể chứa các tiêu đề từ các lớp cao hơn - các lớp vận chuyển, phiên, trình bày và ứng dụng. Cuối cùng, không phải cấp độ nào cũng cần có tiêu đề kèm theo. Một số lớp chỉ cần chuyển đổi dữ liệu vật lý mà chúng nhận được sang định dạng phù hợp với các lớp liền kề.

Mô hình tham chiếu OSI không xác định việc triển khai mạng. Nó chỉ mô tả chức năng của từng lớp và sơ đồ truyền dữ liệu chung trong mạng. Nó phục vụ như là cơ sở cho toàn bộ chiến lược mạng.

Giao thức và giao diện

Để đơn giản hóa việc thiết kế, phân tích và triển khai nhắn tin giữa các máy tính, quy trình này được chia thành một số nhiệm vụ phụ có liên quan theo thứ bậc.

Khi truyền tin nhắn, cả hai người tham gia trao đổi mạng phải tuân theo nhiều quy ước. Ví dụ: họ phải thống nhất về mức độ và hình dạng của tín hiệu điện, cách xác định độ dài của thông báo, thống nhất về phương pháp điều khiển, v.v. Các thỏa thuận phải giống nhau ở tất cả các cấp độ, từ mức truyền bit thấp nhất đến mức cao nhất. mức độ quyết định việc diễn giải thông tin. Các quy tắc chính thức xác định trình tự và định dạng của thông điệp ở một cấp độ được gọi là giao thức. Một tập hợp các giao thức được tổ chức theo thứ bậc thường được gọi là cây rơm các giao thức truyền thông.

Các giao thức của các lớp lân cận trên cùng một nút cũng tương tác với nhau theo các quy tắc được xác định rõ ràng mô tả định dạng của thông báo. Những quy tắc này thường được gọi giao diện. Một giao diện xác định một tập hợp các dịch vụ mà lớp bên dưới cung cấp cho lớp trên.

Mô hình OSI chỉ mô tả giao tiếp hệ thống chứ không mô tả ứng dụng của người dùng. Các ứng dụng triển khai các mẫu tương tác của riêng chúng bằng cách truy cập các cơ sở hệ thống.

Một ứng dụng có thể sử dụng các công cụ tương tác hệ thống không chỉ để tổ chức hội thoại với ứng dụng khác đang chạy trên máy khác mà còn để nhận các dịch vụ của một dịch vụ mạng cụ thể, chẳng hạn như truy cập các tệp từ xa, gửi thư hoặc in trên máy in dùng chung.

Giả sử rằng một ứng dụng đưa ra yêu cầu đối với lớp ứng dụng, ví dụ như đối với dịch vụ tệp. Dựa trên yêu cầu này, phần mềm cấp ứng dụng sẽ tạo ra một thông báo có định dạng chuẩn trong đó chứa thông tin dịch vụ (tiêu đề) và dữ liệu cần thiết. Thông báo này sau đó được gửi đến lớp trình bày. Lớp trình bày thêm tiêu đề của nó vào tin nhắn và chuyển kết quả xuống lớp phiên, lớp này sẽ thêm tiêu đề của nó, v.v. Cuối cùng, tin nhắn đến lớp vật lý thấp nhất, lớp này truyền trực tiếp nó dọc theo các đường truyền thông.

Khi một tin nhắn đến một máy khác qua mạng, nó sẽ di chuyển tuần tự từ cấp này sang cấp khác. Mỗi cấp độ phân tích, xử lý và loại bỏ tiêu đề của cấp độ đó, thực hiện các chức năng tương ứng và chuyển thông báo đến cấp độ tiếp theo. Theo quy định, có nhiều loại thiết bị trung gian khác nhau giữa các máy tương tác.

Mô hình OSI phân biệt hai loại giao thức cơ bản. Trong các giao thức từ thiết lập kết nối(Dịch vụ mạng hướng kết nối, CONS) trước khi trao đổi dữ liệu, trước tiên người gửi và người nhận phải thiết lập kết nối và có thể chọn giao thức mà họ sẽ sử dụng. Sau khi hoàn thành đoạn hội thoại, họ phải chấm dứt kết nối.

Nhóm giao thức thứ hai là các giao thức không có thiết lập trước khi kết nối(Dịch vụ mạng không kết nối, CLNS). Các giao thức như vậy còn được gọi là các giao thức datagram. Người gửi chỉ cần truyền tin nhắn khi nó sẵn sàng. Mạng sử dụng cả những giao thức đó và các giao thức khác.

Các lớp mô hình OSI

Khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm của danh mục "Mô hình tương tác hệ thống mở". 2017, 2018.

Đầu những năm 1980, một số tổ chức quốc tế 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 Kết nối hệ thống mở. Mô tả đầy đủ về mô hình này chiếm hơn 1000 trang văn bản.

Theo mô hình OSI, toàn bộ quá trình tương tác giữa các hệ thống trên mạng có thể được biểu diễn dưới dạng phân cấp gồm 7 cấp độ:

7. Cấp độ ứng dụng (Application).

6. Mức độ trình bày

5. Cấp độ phiên (Sission).

4. Lớp vận chuyển. 3. Lớp mạng. 2. Lớp liên kết dữ liệu. 1. Cấp độ thể chất (Physical).

Trước khi được gửi tới mạng, dữ liệu được chia thành các gói, thường được gọi là khung. Túi nhựa(khung) là một phần thông tin cơ bản được truyền giữa các nút mạng dưới dạng một tổng thể duy nhất. Gói đi qua tất cả các lớp và mỗi lớp thêm các tiêu đề - một số thông tin dịch vụ - vào gói. Khi một gói đến lớp vật lý, nó sẽ nhận được các tiêu đề từ tất cả các lớp. Lớp vật lý truyền gói tin cùng với các tiêu đề dọc theo đường truyền thông đến máy đích.

Khi một tin nhắn đến máy đích qua mạng, nó sẽ được lớp vật lý của nó nhận và tuần tự di chuyển lên từ lớp này sang lớp khác. Mỗi cấp độ phân tích và xử lý tiêu đề của cấp độ đó, thực hiện các chức năng tương ứng với cấp độ này, sau đó loại bỏ tiêu đề này và chuyển thông báo lên cấp độ cao hơn.

Các quy tắc tương tác trong một cấp độ được gọi là giao thức tương tác. Các quy tắc tương tác giữa các lớp mạng được gọi là giao diện xuyên lớp. Do đó, sự tương tác trong mạng ở một cấp độ được xác định bởi giao thức và các cấp độ liền kề theo chiều dọc tương tác với nhau thông qua giao diện giữa các lớp.

Nhiệm vụ của mỗi cấp độ thấp hơn, ví dụ N-1, là đảm bảo hoạt động của cấp độ cao hơn N-2.

Mô hình OSI phân biệt hai loại đối thoại giữa các nút để truyền thông tin.

1. Đối thoại với việc thiết lập kết nối. Khi sử dụng nó, trước tiên người gửi và người nhận phải thiết lập kết nối trước khi trao đổi dữ liệu. Sau khi hoàn thành cuộc đối thoại, họ phải chấm dứt kết nối này. Điện thoại là một ví dụ về tương tác dựa trên kết nối.

2. Đối thoại không cần thiết lập kết nối trước(đối thoại datagram). Trong trường hợp này, người gửi sẽ truyền tin nhắn khi nó sẵn sàng. Việc bỏ một lá thư vào hộp thư là một ví dụ.

1. Lớp vật lý- xử lý việc truyền bit qua các kênh truyền thông vật lý, chẳng hạn như cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp quang và các kênh khác. Mức này cũng liên quan đến các đặc tính của phương tiện truyền dữ liệu vật lý, chẳng hạn như khả năng chống nhiễu, trở kháng đặc tính, v.v. Ở cùng mức, các đặc tính của tín hiệu điện truyền thông tin được xác định: mức điện áp hoặc dòng điện của tín hiệu được truyền, loại mã hóa, tốc độ truyền tín hiệu. Các chức năng của lớp vật lý được thực hiện trên tất cả các thiết bị kết nối với mạng. Về phía máy tính, các chức năng của lớp vật lý được thực hiện bởi bộ điều hợp mạng.

2. Cấp độ liên kết dữ liệu.Ở lớp vật lý, các bit được gửi đơn giản. Điều này không tính đến việc trong một số mạng trong đó các đường truyền thông được sử dụng luân phiên bởi một số cặp máy tính tương tác, phương tiện truyền dẫn vật lý có thể bận. Do đó, một trong những nhiệm vụ của lớp liên kết là kiểm tra tính khả dụng của môi trường truyền dẫn. Một nhiệm vụ khác của lớp liên kết là thực hiện các cơ chế phát hiện và sửa lỗi. Để làm điều này, lớp liên kết dữ liệu nhóm các bit thành các bộ gọi là khung. Lớp liên kết đảm bảo rằng mỗi khung được truyền chính xác bằng cách đặt một chuỗi bit đặc biệt ở đầu và cuối mỗi khung để phân biệt nó, đồng thời tính toán tổng kiểm tra bằng cách xử lý tất cả các byte của khung theo một cách nhất định và thêm tổng kiểm tra . Khi một khung đến qua mạng, người nhận lại tính toán tổng kiểm tra của dữ liệu đã nhận và so sánh kết quả với tổng kiểm tra từ khung. Nếu chúng khớp nhau thì khung được coi là chính xác và được chấp nhận. Nếu tổng kiểm tra không khớp, một lỗi sẽ được ghi lại. Lớp liên kết dữ liệu không chỉ có thể phát hiện lỗi mà còn sửa chúng bằng cách truyền lại các khung bị hỏng.

3. Lớp mạng. Lớp mạng phục vụ việc hình thành một hệ thống truyền tải thống nhất kết hợp nhiều mạng.

Các giao thức lớp liên kết cung cấp khả năng phân phối dữ liệu giữa hai nút bất kỳ trong mạng với cấu trúc liên kết cụ thể: bus chung, hình sao, vòng. Các giao thức lớp mạng được sử dụng để gửi tin nhắn từ một mạng có cấu trúc liên kết này đến mạng có cấu trúc liên kết khác (từ mạng cục bộ này sang mạng cục bộ khác). Các mạng được kết nối với nhau bằng các thiết bị đặc biệt - bộ định tuyến.Để truyền tin nhắn từ người gửi trên một mạng đến người nhận trên mạng khác, bạn cần thực hiện một số lần chuyển tuyến giữa các mạng (điểm nóng), mỗi lần chọn tuyến thích hợp. Vì vậy, tuyến đường là một chuỗi các bộ định tuyến mà gói tin đi qua.

Bài toán chọn đường đi tốt nhất được gọi là lộ trình- một trong những nhiệm vụ chính của cấp độ mạng. Vấn đề này phức tạp bởi thực tế là con đường ngắn nhất không phải lúc nào cũng là con đường tốt nhất. Tiêu chí lựa chọn đường đi là: thời gian, tốc độ truyền dữ liệu, độ tin cậy đường truyền.

Lớp mạng cũng giải quyết vấn đề đơn giản hóa việc đánh địa chỉ trong các mạng lớn, tạo ra các rào cản đáng tin cậy và linh hoạt đối với các lưu lượng không mong muốn giữa các mạng.

Giao thông là lượng thông tin được truyền qua mạng.

Địa chỉ của người nhận ở cấp độ mạng bao gồm một phần chính - số mạng và một phần nhỏ - số nút trong mạng này. Tất cả các nút trên cùng một mạng phải có cùng một phần địa chỉ cấp cao. Vì vậy, mạng ở cấp độ mạng - đây là tập hợp các nút có địa chỉ mạng chứa cùng số mạng.

4. Lớp vận chuyển. Trên đường đi từ người gửi đến người nhận, các gói tin có thể bị hỏng hoặc bị thất lạc. Lớp vận chuyển cung cấp cho các lớp trên - ứng dụng và phiên - việc truyền dữ liệu với mức độ tin cậy mà chúng yêu cầu. Mô hình OSI xác định 5 lớp dịch vụ khác nhau về chất lượng dịch vụ được cung cấp.

Việc lựa chọn loại dịch vụ phụ thuộc vào mức độ tin cậy của hệ thống truyền tải dữ liệu trong mạng, được cung cấp bởi các lớp nằm bên dưới lớp truyền tải. Ví dụ: nếu chất lượng của các kênh truyền dữ liệu rất cao và khả năng xảy ra lỗi thấp thì việc sử dụng một trong các dịch vụ nhẹ là hợp lý. Nếu phương tiện ở cấp độ thấp hơn ban đầu rất không đáng tin cậy thì nên chuyển sang dịch vụ vận tải phát triển nhất.

5. Lớp phiên- cung cấp quản lý đối thoại: ghi lại bên nào hiện đang hoạt động, cung cấp các công cụ đồng bộ hóa. Cái sau cho phép bạn chèn các điểm kiểm tra vào các lần chuyển dài để trong trường hợp thất bại, bạn có thể quay lại điểm kiểm tra cuối cùng thay vì bắt đầu lại từ đầu.

6. Cấp đại diện xử lý hình thức trình bày thông tin được truyền qua mạng mà không thay đổi nội dung của nó. Do lớp này, thông tin được truyền bởi lớp ứng dụng của một hệ thống luôn có thể hiểu được đối với lớp ứng dụng của hệ thống khác. Ở cấp độ này, sự khác biệt trong cách biểu diễn dữ liệu và mã ký tự (ví dụ: ASCII và EBCDIC) đã được khắc phục. Ở cấp độ này, việc mã hóa và giải mã dữ liệu cũng có thể được thực hiện để đảm bảo tính bí mật của thông tin được truyền đi.

7. Lớp ứng dụng chỉ đơn giản là một tập hợp các giao thức khác nhau với sự trợ giúp mà người dùng mạng có thể truy cập vào các tài nguyên được chia sẻ, chẳng hạn như tệp, máy in, v.v., đồng thời tổ chức công việc chung của họ.

Mô hình mạng OSI(Tiếng Anh) mở hệ thống sự kết nối nền tảng thẩm quyền giải quyết người mẫu- mô hình tham chiếu cơ bản cho sự tương tác của các hệ thống mở) - mô hình mạng của ngăn xếp giao thức mạng OSI/ISO.

Do sự phát triển kéo dài của các giao thức OSI, chồng giao thức chính hiện đang được sử dụng là TCP/IP, được phát triển trước khi áp dụng mô hình OSI và không có kết nối với nó.

cấp độ mô hình OSI

Trong tài liệu, thông thường nhất là bắt đầu mô tả các lớp của mô hình OSI từ lớp 7, được gọi là lớp ứng dụng, tại đó các ứng dụng người dùng truy cập mạng. Mô hình OSI kết thúc với lớp thứ nhất - vật lý, xác định các tiêu chuẩn mà các nhà sản xuất độc lập yêu cầu đối với phương tiện truyền dữ liệu:

loại phương tiện truyền dẫn (cáp đồng, cáp quang, vô tuyến, v.v.),

kiểu điều chế tín hiệu,

mức tín hiệu của các trạng thái logic rời rạc (không và một).

Bất kỳ giao thức nào của mô hình OSI đều phải tương tác với các giao thức ở lớp của nó hoặc với các giao thức cao hơn và/hoặc thấp hơn một đơn vị so với lớp của nó. Tương tác với các giao thức ở một cấp độ được gọi là ngang và với các cấp độ cao hơn hoặc thấp hơn - dọc. Bất kỳ giao thức nào của mô hình OSI chỉ có thể thực hiện các chức năng của lớp của nó và không thể thực hiện các chức năng của lớp khác, điều này không được thực hiện trong các giao thức của các mô hình thay thế.

Mỗi cấp độ, với một mức độ quy ước nào đó, tương ứng với toán hạng riêng của nó - một phần tử dữ liệu không thể phân chia về mặt logic, ở một cấp độ riêng biệt có thể được vận hành trong khuôn khổ của mô hình và các giao thức được sử dụng: ở cấp độ vật lý, đơn vị nhỏ nhất là một bit, ở cấp độ liên kết, thông tin được kết hợp thành các khung, ở cấp độ mạng - thành các gói ( datagram), khi truyền tải - thành các phân đoạn. Bất kỳ phần dữ liệu nào được kết hợp một cách hợp lý để truyền - khung, gói, datagram - đều được coi là một tin nhắn. Nói chung, các thông báo là toán hạng của các cấp độ phiên, đại diện và ứng dụng.

Các công nghệ mạng cơ bản bao gồm các lớp liên kết vật lý và dữ liệu.

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng (application layer) - cấp cao nhất của mô hình, đảm bảo sự tương tác của ứng dụng người dùng với mạng:

Cho phép ứng dụng sử dụng dịch vụ mạng:

• truy cập từ xa vào các tập tin và cơ sở dữ liệu,

  chuyển tiếp email;

chịu trách nhiệm truyền tải thông tin dịch vụ;

cung cấp cho ứng dụng thông tin lỗi;

tạo các truy vấn đến lớp trình bày.

Các giao thức cấp ứng dụng: RDP HTTP (Giao thức truyền siêu văn bản), SMTP (Giao thức truyền thư đơn giản), SNMP (Giao thức quản lý mạng đơn giản), POP3 (Giao thức bưu điện phiên bản 3), FTP (Giao thức truyền tệp), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET và những thứ khác.

Cấp điều hành

Cấp độ điều hành (cấp độ thuyết trình; tiếng Anh) bài thuyết trình lớp) cung cấp chuyển đổi giao thức và mã hóa/giải mã dữ liệu. Các yêu cầu ứng dụng nhận được từ lớp ứng dụng sẽ được chuyển đổi thành định dạng để truyền qua mạng ở lớp trình bày và dữ liệu nhận được từ mạng sẽ được chuyển đổi thành định dạng ứng dụng. Lớp này có thể thực hiện nén/giải nén hoặc mã hóa/giải mã dữ liệu cũng như chuyển hướng các yêu cầu đến tài nguyên mạng khác nếu chúng không thể được xử lý cục bộ.

Lớp trình bày thường là một giao thức trung gian để chuyển đổi thông tin từ các lớp lân cận. Điều này cho phép giao tiếp giữa các ứng dụng trên các hệ thống máy tính khác nhau một cách minh bạch đối với các ứng dụng. Lớp trình bày cung cấp định dạng và chuyển đổi mã. Định dạng mã được sử dụng để đảm bảo rằng ứng dụng nhận được thông tin cần xử lý phù hợp với nó. Nếu cần, lớp này có thể thực hiện dịch từ định dạng dữ liệu này sang định dạng dữ liệu khác.

Lớp trình bày không chỉ xử lý các định dạng và cách trình bày dữ liệu mà còn xử lý các cấu trúc dữ liệu được các chương trình sử dụng. Do đó, lớp 6 cung cấp khả năng tổ chức dữ liệu khi nó được gửi.

Để hiểu cách thức hoạt động của nó, hãy tưởng tượng rằng có hai hệ thống. Một cái sử dụng mã trao đổi thông tin nhị phân mở rộng EBCDIC để biểu diễn dữ liệu, ví dụ, đây có thể là máy tính lớn của IBM và cái kia sử dụng mã trao đổi thông tin tiêu chuẩn Mỹ ASCII (hầu hết các nhà sản xuất máy tính khác đều sử dụng nó). Nếu hai hệ thống này cần trao đổi thông tin thì cần có một lớp trình bày sẽ thực hiện chuyển đổi và dịch giữa hai định dạng khác nhau.

Một chức năng khác được thực hiện ở lớp trình bày là mã hóa dữ liệu, được sử dụng trong trường hợp cần thiết để bảo vệ thông tin được truyền khỏi bị người nhận trái phép nhận. Để hoàn thành nhiệm vụ này, các quy trình và mã trong lớp trình bày phải thực hiện chuyển đổi dữ liệu.

Các tiêu chuẩn của lớp trình bày cũng xác định cách thể hiện hình ảnh đồ họa. Vì những mục đích này, định dạng PICT có thể được sử dụng - một định dạng hình ảnh được sử dụng để truyền đồ họa QuickDraw giữa các chương trình. Một định dạng biểu diễn khác là định dạng tệp hình ảnh TIFF được gắn thẻ, thường được sử dụng cho các hình ảnh raster có độ phân giải cao. Tiêu chuẩn lớp trình bày tiếp theo có thể được sử dụng cho đồ họa là tiêu chuẩn JPEG.

Có một nhóm tiêu chuẩn cấp độ trình bày khác xác định cách trình bày các đoạn âm thanh và phim. Điều này bao gồm Giao diện nhạc cụ điện tử (MIDI) để thể hiện âm nhạc kỹ thuật số, được phát triển bởi tiêu chuẩn MPEG của Nhóm chuyên gia hình ảnh chuyển động.

Các giao thức lớp trình bày: AFP - Giao thức lưu trữ của Apple, ICA - Kiến trúc điện toán độc lập, LPP - Giao thức trình bày nhẹ, NCP - Giao thức lõi NetWare, NDR - Trình bày dữ liệu mạng, XDR - Trình bày dữ liệu bên ngoài, X.25 PAD - Giao thức trình biên dịch/trình phân tách gói .

Lớp phiên

Cấp độ phiên phiên họp lớp) đảm bảo duy trì phiên giao tiếp, cho phép các ứng dụng tương tác với nhau trong thời gian dài. Lớp này quản lý việc tạo/chấm dứt phiên, trao đổi thông tin, đồng bộ hóa tác vụ, xác định quyền truyền dữ liệu và duy trì phiên trong thời gian ứng dụng không hoạt động.

Các giao thức lớp phiên: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (Giao thức lớp phiên OSI (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Giao thức xác thực mật khẩu), PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (Giao thức điều khiển phiên), ZIP (Giao thức thông tin vùng), SDP (Giao thức ổ cắm trực tiếp)..

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển chuyên chở lớp) được thiết kế để đảm bảo truyền dữ liệu đáng tin cậy từ người gửi đến người nhận. Tuy nhiên, mức độ tin cậy có thể rất khác nhau. Có nhiều loại giao thức lớp vận chuyển, từ các giao thức chỉ cung cấp các chức năng vận chuyển cơ bản (ví dụ: chức năng truyền dữ liệu không có xác nhận), đến các giao thức đảm bảo rằng nhiều gói dữ liệu được phân phối đến đích theo trình tự thích hợp, ghép nhiều dữ liệu. luồng, cung cấp cơ chế kiểm soát luồng dữ liệu và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu nhận được. Ví dụ: UDP bị giới hạn trong việc giám sát tính toàn vẹn của dữ liệu trong một datagram và không loại trừ khả năng mất toàn bộ gói hoặc sao chép gói, làm gián đoạn thứ tự nhận gói dữ liệu. TCP đảm bảo việc truyền dữ liệu liên tục đáng tin cậy, không bao gồm mất dữ liệu; hoặc sự gián đoạn thứ tự đến hoặc sao chép của chúng, có thể phân phối lại dữ liệu bằng cách chia nhỏ các phần lớn dữ liệu thành các đoạn và ngược lại, hợp nhất các đoạn thành một gói.

Các giao thức lớp vận chuyển: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Giao thức điều khiển truyền), UDP (Giao thức gói dữ liệu người dùng).

Lớp mạng

Lớp mạng mạng lớp) được thiết kế để xác định đường truyền dữ liệu. Chịu trách nhiệm dịch các địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý, xác định các tuyến đường ngắn nhất, chuyển đổi và định tuyến, giám sát các vấn đề và tắc nghẽn trong mạng.

Các giao thức lớp mạng định tuyến dữ liệu từ nguồn đến đích. Các thiết bị (bộ định tuyến) hoạt động ở cấp độ này thường được gọi là thiết bị cấp ba (dựa trên số cấp độ trong mô hình OSI).

Các giao thức lớp mạng: IP/IPv4/IPv6 (Giao thức Internet), IPX, X.25, CLNP (giao thức mạng không kết nối), IPsec (Bảo mật Giao thức Internet). Giao thức định tuyến - RIP, OSPF.

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu dữ liệu liên kết lớp) được thiết kế để đảm bảo sự tương tác của các mạng ở cấp độ vật lý và kiểm soát các lỗi có thể xảy ra. Nó đóng gói dữ liệu nhận được từ lớp vật lý, được trình bày dưới dạng bit, thành khung, kiểm tra tính toàn vẹn của chúng và nếu cần, sửa lỗi (tạo yêu cầu lặp lại cho khung bị hỏng) và gửi chúng đến lớp mạng. Lớp liên kết dữ liệu có thể giao tiếp với một hoặc nhiều lớp vật lý, giám sát và quản lý sự tương tác này.

Đặc tả IEEE 802 chia lớp này thành hai lớp con: MAC. phương tiện truyền thông truy cập điều khiển) quy định quyền truy cập vào phương tiện vật lý dùng chung, LLC (eng. điều khiển liên kết logic) cung cấp dịch vụ lớp mạng.

Công tắc, cầu nối và các thiết bị khác hoạt động ở cấp độ này. Các thiết bị này sử dụng địa chỉ lớp 2 (theo số lớp trong mô hình OSI).

Các giao thức lớp liên kết - ARCnet, ATMEthernet, Chuyển mạch bảo vệ tự động Ethernet (EAPS), IEEE 802.2, Mạng LAN không dây IEEE 802.11, LocalTalk, (MPLS), Giao thức điểm-điểm (PPP), Giao thức điểm-điểm qua Ethernet (PPPoE ), StarLan, Vòng mã thông báo, Phát hiện liên kết một chiều (UDLD), x.25.

Lớp vật lý

Trình độ thể chất thuộc vật chất lớp) - mức thấp nhất của mô hình, xác định phương thức truyền dữ liệu, được trình bày dưới dạng nhị phân, từ thiết bị (máy tính) này sang thiết bị (máy tính) khác. Chúng truyền tín hiệu điện hoặc quang vào một đài phát thanh cáp hoặc vô tuyến và theo đó, nhận và chuyển đổi chúng thành các bit dữ liệu theo phương pháp mã hóa tín hiệu số.

Hub, bộ lặp tín hiệu và bộ chuyển đổi phương tiện cũng hoạt động ở cấp độ này.

Các chức năng của lớp vật lý được triển khai trên tất cả các thiết bị được kết nối với mạng. Về phía máy tính, các chức năng của lớp vật lý được thực hiện bởi bộ điều hợp mạng hoặc cổng nối tiếp. Lớp vật lý đề cập đến các giao diện vật lý, điện và cơ khí giữa hai hệ thống. Lớp vật lý xác định các loại phương tiện truyền dữ liệu như cáp quang, cặp xoắn, cáp đồng trục, liên kết dữ liệu vệ tinh, v.v. Các loại giao diện mạng tiêu chuẩn liên quan đến lớp vật lý là: V.35, RS-232, RS-485, Đầu nối RJ-11, RJ-45, AUI và BNC.

Giao thức lớp vật lý: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,Giao diện vô tuyến GSMum ,ITU và ITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

Họ TCP/IP

Họ TCP/IP có ba giao thức truyền tải: TCP, tuân thủ đầy đủ OSI, cung cấp xác minh việc nhận dữ liệu; UDP, chỉ tương ứng với lớp truyền tải khi có cổng, đảm bảo việc trao đổi các gói dữ liệu giữa các ứng dụng, nhưng không. không đảm bảo việc nhận dữ liệu; và SCTP, được thiết kế để khắc phục một số thiếu sót của TCP và bổ sung một số cải tiến. (Có khoảng hai trăm giao thức nữa trong họ TCP/IP, trong đó nổi tiếng nhất là giao thức dịch vụ ICMP, được sử dụng cho nhu cầu vận hành nội bộ; phần còn lại cũng không phải là giao thức truyền tải).

Dòng IPX/SPX

Trong họ IPX/SPX, các cổng (được gọi là ổ cắm hoặc ổ cắm) xuất hiện trong giao thức lớp mạng IPX, cho phép trao đổi các gói dữ liệu giữa các ứng dụng (hệ điều hành dành riêng một số ổ cắm cho chính nó). Ngược lại, giao thức SPX bổ sung cho IPX tất cả các khả năng khác của lớp vận chuyển tuân thủ đầy đủ OSI.

Là địa chỉ máy chủ, IPX sử dụng mã định danh được hình thành từ số mạng bốn byte (được gán bởi bộ định tuyến) và địa chỉ MAC của bộ điều hợp mạng.

Mô hình TCP/IP (5 lớp)

Lớp ứng dụng (5) hoặc lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ hỗ trợ trực tiếp các ứng dụng của người dùng, ví dụ: phần mềm truyền tệp, truy cập cơ sở dữ liệu, thư điện tử và dịch vụ ghi nhật ký máy chủ. Cấp độ này kiểm soát tất cả các cấp độ khác. Ví dụ: nếu người dùng đang làm việc với bảng tính Excel và quyết định lưu tệp công việc vào thư mục riêng của mình trên máy chủ tệp mạng thì lớp ứng dụng sẽ đảm bảo rằng tệp được chuyển từ máy tính làm việc sang ổ đĩa mạng một cách minh bạch đối với người dùng. .

Lớp vận chuyển (4) (Lớp vận chuyển)đảm bảo việc phân phối các gói tin không bị lỗi và mất mát cũng như theo trình tự yêu cầu. Ở đây, dữ liệu truyền đi được chia thành các khối, được đặt trong các gói và dữ liệu nhận được sẽ được khôi phục từ các gói. Có thể phân phối gói cả khi thiết lập kết nối (kênh ảo) và không. Lớp vận chuyển là lớp ranh giới và là cầu nối giữa ba lớp trên cùng, có tính ứng dụng cao và ba lớp dưới cùng, có tính đặc thù mạng cao.

Lớp Mạng (3) (Lớp Mạng) chịu trách nhiệm đánh địa chỉ các gói và dịch tên logic (địa chỉ logic, chẳng hạn như địa chỉ IP hoặc địa chỉ IPX) sang địa chỉ MAC của mạng vật lý (và ngược lại). Ở cùng cấp độ, vấn đề chọn tuyến đường (đường dẫn) mà gói được chuyển đến đích của nó đã được giải quyết (nếu có một số tuyến đường trong mạng). Ở cấp độ mạng, các thiết bị mạng trung gian phức tạp như bộ định tuyến hoạt động.

Lớp kênh (2) hoặc lớp điều khiển đường truyền (Lớp liên kết dữ liệu) chịu trách nhiệm tạo các gói (khung) thuộc loại tiêu chuẩn cho một mạng nhất định (Ethernet, Token-Ring, FDDI), bao gồm các trường điều khiển ban đầu và cuối cùng. Tại đây, quyền truy cập mạng được kiểm soát, lỗi truyền được phát hiện bằng cách tính toán tổng kiểm tra và các gói bị lỗi sẽ được gửi lại đến người nhận. Lớp liên kết dữ liệu được chia thành hai lớp con: LLC trên và MAC dưới. Các thiết bị mạng trung gian như switch hoạt động ở cấp độ liên kết dữ liệu.

Lớp vật lý (1) (Physical Layer)– đây là cấp độ thấp nhất của mô hình, chịu trách nhiệm mã hóa thông tin được truyền thành các mức tín hiệu được chấp nhận trong phương tiện truyền dẫn được sử dụng và giải mã ngược. Nó cũng xác định các yêu cầu đối với đầu nối, đầu nối, kết nối điện, nối đất, chống nhiễu, v.v. Ở lớp vật lý, các thiết bị mạng như bộ thu phát, bộ lặp và bộ lặp lặp hoạt động.

Mô hình Kết nối hệ thống mở (OSI), hay mô hình ISO/OSI, xác định rõ ràng các lớp kết nối hệ thống khác nhau, đặt cho chúng các tên tiêu chuẩn và chỉ định công việc mà mỗi lớp nên làm.

Mô hình OSI chia giao tiếp thành bảy lớp hoặc nhiều lớp. Mỗi cấp độ đề cập đến một khía cạnh cụ thể của sự tương tác. Như vậy, bài toán tương tác được chia thành 7 bài toán cụ thể, mỗi trong số đó có thể được giải quyết độc lập với những cái khác. Mỗi lớp duy trì giao diện với các lớp trên và dưới.

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 có định dạng chuẩn, chứa thông tin dịch vụ (tiêu đề) và có thể cả dữ liệu được truyền đi. Thông báo này sau đó được chuyển tiếp đến cấp độ đại diện. Lớp trình bày thêm tiêu đề của nó vào tin nhắn và chuyển kết quả xuống lớp phiên, sau đó lớp này sẽ thêm tiêu đề của nó, v.v. Một số triển khai giao thức cung cấp rằng thông báo không chỉ chứa tiêu đề mà còn chứa phần giới thiệu. Cuối cùng, tin nhắn đến lớp vật lý thấp nhất, lớp này thực sự truyền nó dọc theo đường truyền thông.

Khi một tin nhắn đến máy khác qua mạng, nó sẽ di chuyển tuần tự xuống lên từ cấp này đến cấp khác. Mỗi cấp độ phân tích, xử lý và loại bỏ tiêu đề của cấp độ đó, thực hiện các chức năng tương ứng với một cấp độ nhất định và truyền thông điệp lên cấp độ cao hơn.

Chức năng lớp mô hình ISO/OSI

MỨC VẬT LÝ. Lớp này xử lý việc truyền các bit qua cáp đồng trục, cáp xoắn đôi hoặc cáp quang.

Đặc điểm của phương tiện truyền dữ liệu vật lý: băng thông, khả năng chống ồn, trở kháng đặc tính và những thứ khác.

Ở cùng cấp Đặc điểm của tín hiệu điện được xác định, chẳng hạn như yêu cầu về mức điện áp hoặc dòng điện của tín hiệu truyền đi, loại mã hóa, tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, đây các loại đầu nối và mục đích của từng tiếp điểm đều được chuẩn hóa. Từ phía máy tính Các chức năng của lớp vật lý được thực hiện bởi bộ điều hợp mạng hoặc cổng nối tiếp.

CẤP KÊNH.Ở lớp vật lý, các bit được gửi đơn giản. Điều này không tính đến việc môi trường truyền vật lý có thể đang bận. Vì vậy, một trong những nhiệm vụ của lớp liên kết là kiểm tra tính sẵn sàng của phương tiện truyền dẫn. Một nhiệm vụ khác của lớp liên kết là thực hiện cơ chế phát hiện và sửa lỗi. Để làm điều này ở cấp độ liên kết các bit được nhóm thành các bộ, được gọi là khung.

Lớp liên kết dữ liệu đảm bảo truyền chính xác từng khung, đặt một chuỗi bit đặc biệt ở đầu và cuối mỗi khung để đánh dấu nó, đồng thời tính toán tổng kiểm tra và thêm tổng kiểm tra vào khung. Khi khung đến, người nhận lại tính toán tổng kiểm tra của dữ liệu nhận được và so sánh kết quả với tổng kiểm tra từ khung. Nếu chúng khớp nhau, khung được coi là chính xác và được chấp nhận. Nếu tổng kiểm tra không khớp, một lỗi sẽ được ghi lại.

Mặc dù lớp liên kết cung cấp khả năng phân phối khung giữa hai nút bất kỳ trên mạng cục bộ nhưng nó chỉ thực hiện như vậy trong mạng với cấu trúc liên kết được xác định hoàn toàn về các kết nối - vòng, sao hoặc bus.

Trong máy tính Các chức năng của lớp liên kết được triển khai chung bởi các bộ điều hợp mạng và trình điều khiển của chúng.

CẤP MẠNG. Cấp độ này phục vụ hình thành hệ thống giao thông thống nhất, hợp nhất một số mạng với các nguyên tắc truyền thông tin khác nhau giữa các nút cuối.

“Mạng” là tập hợp các máy tính được kết nối với nhau theo một trong các cấu trúc liên kết điển hình tiêu chuẩn và sử dụng một trong các giao thức lớp liên kết được xác định cho cấu trúc liên kết này để truyền dữ liệu.

Nhiệm vụ chính của lớp mạng là chọn tuyến đường tốt nhất. Phụ thuộc: thời gian truyền dữ liệu dọc theo tuyến đường này, dung lượng kênh liên lạc, cường độ lưu lượng, độ tin cậy truyền dẫn.

Ở cấp độ mạng, hai loại giao thức được xác định. Loại đầu tiên đề cập đến định nghĩa về các quy tắc truyền gói dữ liệu của nút cuối từ nút đến bộ định tuyến và giữa các bộ định tuyến. Đây là những giao thức thường được nhắc đến khi mọi người nói về các giao thức lớp mạng. Lớp mạng cũng bao gồm một loại giao thức khác gọi là giao thức trao đổi thông tin định tuyến. Bằng cách sử dụng các giao thức này, bộ định tuyến sẽ thu thập thông tin về cấu trúc liên kết của các kết nối mạng.

Các giao thức lớp mạng được triển khai bởi các mô-đun phần mềm hệ điều hành, cũng như phần mềm và phần cứng bộ định tuyến.

CẤP ĐỘ VẬN CHUYỂN. Công việc của lớp vận chuyển là cung cấp các ứng dụng hoặc các lớp trên của ngăn xếp - ứng dụng và phiên - truyền dữ liệu với cùng mức độ tin cậy mà họ yêu cầu. Mô hình OSI xác định năm loại dịch vụ được cung cấp bởi lớp vận chuyển. Các loại dịch vụ này khác nhau về chất lượng dịch vụ được cung cấp: tính khẩn cấp, khả năng khôi phục thông tin liên lạc bị gián đoạn, tính sẵn có của các phương tiện ghép kênh nhiều kết nối giữa các giao thức ứng dụng khác nhau thông qua một giao thức truyền tải chung và quan trọng nhất là khả năng phát hiện và sửa các lỗi truyền dẫn, chẳng hạn như biến dạng, mất và sao chép gói.

CẤP PHIÊN. Lớp phiên cung cấp khả năng quản lý cuộc hội thoại để ghi lại bên nào hiện đang hoạt động và cũng cung cấp phương tiện đồng bộ hóa. Cái sau cho phép bạn chèn các điểm kiểm tra vào các lần chuyển dài để trong trường hợp thất bại, bạn có thể quay lại điểm kiểm tra cuối cùng, thay vì bắt đầu lại từ đầu. Trong thực tế, rất ít ứng dụng sử dụng lớp phiên và hiếm khi được triển khai.

MỨC ĐỘ TRÌNH BÀY. Lớp này cung cấp sự đảm bảo rằng thông tin được truyền tải bởi lớp ứng dụng sẽ được lớp ứng dụng trong hệ thống khác hiểu được. Nếu cần, lớp trình bày sẽ chuyển đổi các định dạng dữ liệu thành một số định dạng trình bày phổ biến và tại nơi tiếp nhận sẽ thực hiện chuyển đổi ngược lại. Bằng cách này, các lớp ứng dụng có thể khắc phục được sự khác biệt về cú pháp trong cách biểu diễn dữ liệu. Ở cấp độ này, việc mã hóa và giải mã dữ liệu có thể được thực hiện, nhờ đó tính bí mật của việc trao đổi dữ liệu được đảm bảo cho tất cả các dịch vụ ứng dụng cùng một lúc.

CẤP ĐỘ ỨNG DỤNG. Lớp ứng dụng thực sự chỉ là một tập hợp các giao thức khác nhau cho phép người dùng mạng truy cập các tài nguyên được chia sẻ như tệp, máy in hoặc các trang Web siêu văn bản và cộng tác, chẳng hạn như thông qua giao thức email. Đơn vị dữ liệu mà lớp ứng dụng hoạt động thường được gọi là tin nhắn.

Các lớp giao thức khác nhau của máy chủ và máy khách không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp qua lớp vật lý. Chuyển dần từ cấp trên xuống cấp dưới, dữ liệu liên tục được biến đổi và bổ sung dữ liệu được phân tích bằng giao thức của các cấp tương ứng ở phía bên cạnh. Điều này tạo ra hiệu ứng tương tác ảo giữa các cấp độ. Cùng với dữ liệu mà máy khách gửi đến máy chủ, nhiều thông tin dịch vụ cũng được truyền đi (địa chỉ máy khách hiện tại, ngày giờ yêu cầu, phiên bản hệ điều hành, quyền truy cập vào dữ liệu được yêu cầu, v.v.).

Tất cả các dịch vụ Internet hiện đại đều dựa trên kết nối ảo. Việc chuyển tiếp tin nhắn từ máy chủ đến máy khách có thể đi qua hàng chục máy tính khác nhau. Điều này hoàn toàn không có nghĩa là trên mọi máy tính, một tin nhắn phải trải qua tất cả các cấp độ - nó chỉ cần “tăng” lên lớp mạng (xác định địa chỉ) khi nhận và lại “giảm” xuống cấp độ vật lý khi truyền. Trong trường hợp này, dịch vụ nhắn tin dựa trên kết nối ảo lớp mạng và các giao thức tương ứng của nó . Internet là sự kết hợp của các mạng (Mạng máy tính toàn cầu). Internet có thể được hiểu theo nghĩa vật lý là hàng triệu máy tính được kết nối với nhau bằng đủ loại đường truyền, tạo thành một “không gian” thông tin, trong đó có sự chuyển động liên tục của các luồng thông tin được trộn lẫn giữa các máy tính với nhau. tạo nên các nút mạng và được lưu trữ một thời gian trên đĩa cứng của chúng.

Internet hiện đại dựa trên việc sử dụng các giao thức TCP/IP. TCP/IP không phải là một giao thức mạng mà là hai giao thức nằm ở các cấp độ khác nhau. Giao thức TCP là giao thức lớp vận chuyển. Anh ấy kiểm soát nó. thông tin được chuyển giao như thế nào. Giao thức IP có thể định địa chỉ. Nó thuộc lớp mạng và xác định nơi xảy ra quá trình truyền.

Theo giao thức TCP, dữ liệu đã gửi được “cắt” thành các gói nhỏ, sau đó mỗi gói được đánh dấu để chứa dữ liệu cần thiết cho việc lắp ráp chính xác tài liệu trên máy tính của người nhận. Hai máy tính được kết nối với nhau bằng một kết nối vật lý có thể đồng thời hỗ trợ một số kết nối TCP, giống như hai máy chủ có thể truyền đồng thời nhiều gói TCP từ nhiều máy khách đến nhau theo cả hai hướng trên cùng một đường truyền.

Bản chất của giao thức - IP (Giao thức Internet) là mỗi người tham gia World Wide Web phải có địa chỉ (địa chỉ IP) duy nhất của riêng mình. Nếu không có điều này, chúng ta không thể nói về việc phân phối chính xác các gói TCP đến nơi làm việc mong muốn. Địa chỉ này được thể hiện rất đơn giản - bằng bốn byte, ví dụ: 195.38.46.11. Cấu trúc của địa chỉ IP được tổ chức theo cách mà mỗi máy tính mà bất kỳ gói TCP nào đi qua đều có thể xác định từ bốn số này mà “hàng xóm” gần nhất của nó cần chuyển tiếp gói để nó “gần” hơn với người nhận. Do số lần truyền hữu hạn nên gói TCP sẽ đến được người nhận. Các điều kiện liên lạc và dung lượng đường truyền đều được tính đến. Việc giải quyết các câu hỏi về cái gì được coi là “gần hơn” và cái gì là “xa hơn” được giải quyết bằng các công cụ đặc biệt - bộ định tuyến. Vai trò của bộ định tuyến trong mạng có thể được thực hiện bằng máy tính chuyên dụng hoặc bằng một chương trình đặc biệt chạy trên mạng. máy chủ nút.

Vì một byte chứa tới 256 giá trị khác nhau nên về mặt lý thuyết, hơn bốn tỷ địa chỉ IP duy nhất có thể được biểu thị bằng bốn byte (256 trừ một số địa chỉ được sử dụng làm địa chỉ dịch vụ). Trong thực tế, do đặc thù của việc đánh địa chỉ một số loại mạng cục bộ, số lượng địa chỉ có thể có là khoảng hai tỷ, nhưng theo tiêu chuẩn hiện đại thì đây là một giá trị khá lớn.

Tùy thuộc vào mục tiêu và mục tiêu cụ thể của họ, khách hàng Mạng lưới sử dụng các dịch vụ họ cần. Các dịch vụ khác nhau có các giao thức khác nhau. Chúng được gọi là các giao thức ứng dụng. Sự tuân thủ của họ được đảm bảo và hỗ trợ bởi các chương trình đặc biệt. Vì vậy, để sử dụng bất kỳ dịch vụ Internet nào, bạn cần cài đặt trên máy tính của mình một chương trình có thể hoạt động bằng giao thức của dịch vụ này. Những chương trình như vậy được gọi là chương trình máy khách hoặc đơn giản là máy khách.

Để truyền tệp trên Internet, một giao thức ứng dụng đặc biệt, FTP (Giao thức truyền tệp), được sử dụng. Theo đó, để nhận file từ Internet, bạn phải:

Có một chương trình trên máy tính của bạn là máy khách FTP (máy khách FTP);

Thiết lập kết nối với máy chủ cung cấp dịch vụ FTP (FTP server).

Một ví dụ khác: để sử dụng email, bạn phải tuân theo các giao thức gửi và nhận tin nhắn. Để làm được điều này, bạn cần có một chương trình (ứng dụng thư) và thiết lập kết nối với máy chủ thư. Điều tương tự cũng đúng với các dịch vụ khác.