Khái niệm về “ngăn xếp giao thức truyền thông”. ngăn xếp OSI. Tóm tắt, mô hình OSI bảy lớp, ngăn xếp giao thức

Cơ sở phương pháp luận cho việc tiêu chuẩn hóa mạng máy tính là cách tiếp cận đa cấp để phát triển các công cụ tương tác mạng. Chính cách tiếp cận này là mô hình tương tác tiêu chuẩn OSI (Kết nối hệ thống mở) giữa các hệ thống mở. Nó được tạo ra vào đầu những năm 1980 dựa trên các đề xuất kỹ thuật của Viện Tiêu chuẩn Quốc tế ISO và đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của mạng máy tính.

Mô hình OSI xác định các lớp tương tác hệ thống khác nhau, đặt tên tiêu chuẩn cho chúng và chỉ định chức năng mà mỗi lớp sẽ thực hiện. Mô hình ISO/OSI được phát triển dựa trên kinh nghiệm thực tế sâu rộng thu được trong quá trình tạo ra các mạng máy tính, chủ yếu là mạng toàn cầu, vào những năm 1970.

Trong mô hình OSI (Hình 1.1), các phương tiện truyền thông được chia thành bảy lớp: ứng dụng, trình bày, phiên, vận chuyển, liên kết, vật lý và mạng. Mức cao nhất được áp dụng. Ở giai đoạn này, người dùng tương tác với hệ thống máy tính. Mức thấp nhất - vật lý - đảm bảo việc trao đổi tín hiệu giữa các thiết bị. Trao đổi dữ liệu trong hệ thống truyền thông xảy ra bằng cách di chuyển dữ liệu từ cấp trên xuống cấp dưới, sau đó truyền nó dọc theo đường truyền và cuối cùng phát lại dữ liệu trong máy tính của khách hàng do chuyển động từ cấp dưới lên cấp trên.

Để đảm bảo tính tương thích cần thiết, các giao thức tiêu chuẩn đặc biệt hoạt động ở từng cấp độ trong số bảy cấp độ kiến trúc mạng máy tính. Chúng là 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 mạng khác nhau.

Một tập hợp các giao thức được tổ chức theo thứ bậc đủ để đảm bảo sự tương tác của các nút trên mạng được gọi là ngăn xếp giao thức truyền thông. Cần phân biệt rõ ràng giữa mô hình OSI và ngăn xếp giao thức OSI. Mô hình OSI là một khung khái niệm để kết nối các hệ thống mở và ngăn xếp giao thức OSI là một tập hợp các đặc tả giao thức rất cụ thể cho bảy lớp khả năng tương tác được xác định trong mô hình OSI

Các giao thức truyền thông có thể được thực hiện trong cả phần mềm và phần cứng. Các giao thức cấp thấp hơn thường được triển khai bằng cách sử dụng kết hợp phần mềm và phần cứng, trong khi các giao thức cấp cao hơn thường được triển khai hoàn toàn bằng phần mềm.

Các mô-đun thực hiện các giao thức của các lớp lân cận và được đặt trong cùng một nút mạng cũng phải 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 được gọi là giao diện đa lớp. Một giao diện xác định một tập hợp các dịch vụ được cung cấp bởi một lớp nhất định cho lớp lân cận của nó. Về bản chất, giao thức và giao diện là những khái niệm tương tự nhau, nhưng theo truyền thống trong mạng, chúng được gán các phạm vi hoạt động khác nhau: giao thức xác định quy tắc tương tác của các mô-đun cùng cấp trong các nút khác nhau của mạng và giao diện xác định quy tắc cho sự tương tác của các mô-đun ở các cấp độ lân cận trong một nút.

Hãy xem xét cách thức trao đổi dữ liệu diễn ra trong mô hình OSI bảy lớp giữa hai người dùng mạng ở các thành phố khác nhau:

ở cấp độ ứng dụng, bằng cách sử dụng các ứng dụng đặc biệt, người dùng tạo một tài liệu (tin nhắn, bản vẽ, v.v.);

ở cấp độ đại diện, hệ điều hành (OS) trên máy tính của anh ta ghi lại vị trí chứa dữ liệu đã tạo (trong RAM, trong một tệp trên ổ cứng, v.v.) và cung cấp khả năng tương tác với cấp độ tiếp theo;

Ở cấp độ phiên, máy tính của người dùng tương tác với mạng cục bộ hoặc toàn cầu. Các giao thức ở cấp độ này kiểm tra quyền của người dùng để “lên sóng” và truyền tài liệu đến các giao thức của lớp vận chuyển;

Ở lớp vận chuyển, tài liệu được chuyển đổi thành dạng mà dữ liệu được cho là sẽ được truyền trên mạng đang được sử dụng. Do đó, tài liệu có thể được chia thành các gói nhỏ có kích thước tiêu chuẩn.

Lớp mạng xác định lộ trình di chuyển dữ liệu trong mạng. Ví dụ: nếu ở cấp độ truyền tải, dữ liệu được “cắt” thành các gói, thì ở cấp độ mạng, mỗi gói phải nhận được một địa chỉ mà nó sẽ được gửi độc lập với các gói khác;

Lớp liên kết là cần thiết để điều chỉnh các tín hiệu lưu chuyển ở lớp vật lý phù hợp với dữ liệu nhận được từ lớp mạng. Trong máy tính, các chức năng này được thực hiện bởi card mạng hoặc modem;

Việc truyền dữ liệu thực tế xảy ra ở lớp vật lý. Không có tài liệu, không có gói, thậm chí không có byte, chỉ có bit, tức là đơn vị cơ bản của biểu diễn dữ liệu. Các cơ sở lớp vật lý được đặt bên ngoài máy tính. Trong các mạng cục bộ sử dụng modem điện thoại, đó là các đường dây điện thoại, thiết bị chuyển mạch của tổng đài điện thoại, v.v.

Trên máy tính của người nhận thông tin, quá trình chuyển đổi ngược lại xảy ra - từ tín hiệu bit sang tài liệu bằng cách chuyển dần từ mức độ tương tác thấp hơn lên mức cao hơn.

Trao đổi thông tin là một quá trình đa chức năng. Các chức năng liên quan được nhóm lại theo mục đích và các nhóm này được gọi là "mức độ tương tác". Việc thống nhất các cấp độ cho phép bạn tạo các mạng không đồng nhất với cấu trúc liên kết phức tạp. Sự thống nhất dựa trên khái niệm về mô hình mạng tham chiếu. Mô hình như vậy chỉ mô tả thứ tự tương tác mạng, được triển khai dưới dạng ngăn xếp giao thức.

Trao đổi thông tin giữa các máy tính nối mạng là một nhiệm vụ rất phức tạp. Điều này là do có rất nhiều nhà sản xuất phần cứng và phần mềm hệ thống máy tính. Lối thoát duy nhất là thống nhất các phương tiện của các hệ thống giao tiếp, cụ thể là sử dụng hệ thống mở. Một hệ thống mở tương tác với các hệ thống khác dựa trên các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật chung được công bố rộng rãi.

Năm 1984 Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã đưa ra một tiêu chuẩn công nghiệp - mô hình tương tác hệ thống mở(Mô hình tham chiếu kết nối hệ thống mở - OSI/RM, trong tài liệu Liên Xô - EMVOS) để giúp các nhà cung cấp tạo ra phần cứng và phần mềm mạng tương thích. Theo mô hình này, các cấp độ sau được phân biệt (Hình 1):

Cơm. 1. Mô hình tham chiếu OSI

vật lý (Vật lý);
kênh (Liên kết dữ liệu);
mạng (Mạng);
vận tải (Transport);
phiên (Phiên);
đại diện (Trình bày);
áp dụng (Ứng dụng).

Theo mô hình tham chiếu OSI, các lớp này tương tác với nhau như trong Hình 2. 2. Như vậy, nhiệm vụ phức tạp trong việc trao đổi thông tin giữa các máy tính trên mạng được chia thành một số nhiệm vụ con tương đối độc lập và ít phức tạp hơn tương tác giữa các cấp độ liền kề.

Cơm. 2. Tương tác giữa các lớp OSI

Giao tiếp giữa các lớp của hai nút mạng ( tương tác ngang) được thực hiện theo các quy tắc thống nhất - giao thức tương tác

Trong một hệ thống tự trị, việc truyền dữ liệu giữa các cấp ( tương tác dọc) được thực hiện thông qua giao diện API

Ranh giới giữa các lớp phiên và lớp vận chuyển có thể được coi là ranh giới giữa các giao thức lớp ứng dụng và các giao thức lớp thấp hơn. Nếu các lớp ứng dụng, trình bày và phiên cung cấp các quy trình ứng dụng của phiên tương tác thì bốn lớp thấp hơn sẽ giải quyết các vấn đề về truyền tải dữ liệu.

Hai cấp độ thấp nhất - vật lý và kênh - được triển khai trong phần cứng và phần mềm, năm cấp độ cao hơn còn lại thường được triển khai trong phần mềm.

Khi truyền thông tin từ một tiến trình ứng dụng lên mạng tới lớp vật lý, nó sẽ được xử lý, bao gồm việc chia dữ liệu được truyền thành các khối riêng biệt, chuyển đổi dạng biểu diễn hoặc mã hóa dữ liệu trong khối và thêm vào mỗi khối tiêu đề(tiêu đề) ở cấp độ thích hợp (xem ví dụ). Mỗi tiêu đề mô tả giao thức xử lý dữ liệu được sử dụng và mỗi lớp coi là dữ liệu mà toàn bộ khối nhận được từ lớp trước, bao gồm cả tiêu đề đính kèm. Việc xây dựng mô hình tham chiếu này cho phép chúng ta đặt ra ( đóng gói) trong mỗi khối thông tin được truyền qua môi trường vật lý, thông tin cần thiết để chọn một chuỗi các giao thức để thực hiện các phép biến đổi ngược ở phía nhận.

Lớp vật lý

Lớp này xác định các đặc tính cơ, điện, thủ tục và chức năng của việc thiết lập, duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ thống đầu cuối. Lớp vật lý xác định các đặc điểm kết nối như mức điện áp, thời gian và tốc độ dữ liệu vật lý, khoảng cách truyền tối đa, thông số thiết kế đầu nối và các đặc điểm tương tự khác. Các tiêu chuẩn nổi tiếng RS-232-C, V.24 và IEEE 802.3 (Ethernet).

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu (lớp liên kết dữ liệu, lớp liên kết dữ liệu) chịu trách nhiệm truyền dữ liệu đáng tin cậy qua kênh vật lý, cụ thể là:

cung cấp địa chỉ vật lý (trái ngược với địa chỉ mạng hoặc địa chỉ logic);
cung cấp khả năng phát hiện lỗi trong quá trình truyền và phục hồi dữ liệu;
giám sát cấu trúc liên kết mạng và đảm bảo kỷ luật trong việc sử dụng kênh mạng của hệ thống cuối;
cung cấp thông báo về lỗi;
cung cấp việc phân phối có trật tự các khối dữ liệu và kiểm soát luồng thông tin.

Đối với mạng LAN, lớp liên kết được chia thành hai cấp độ con:

LLC (Kiểm soát liên kết logic) - cung cấp quyền kiểm soát liên kết logic, tức là. các chức năng thực tế của lớp liên kết;
MAC (Kiểm soát truy cập phương tiện) - cung cấp các phương pháp đặc biệt để truy cập phương tiện phân phối.

Lớp mạng

Lớp này cung cấp khả năng kết nối và lựa chọn tuyến đường giữa hai hệ thống đầu cuối được kết nối với các mạng con (phân đoạn) khác nhau, có thể được phân tách bằng nhiều mạng con và có thể nằm ở các vị trí địa lý khác nhau. Các giao thức định tuyến cho phép mạng các bộ định tuyến chọn các tuyến tối ưu trên các mạng con được kết nối với nhau.

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển cung cấp dịch vụ vận chuyển dữ liệu lên các lớp cao hơn, cụ thể là:

đảm bảo truyền tải dữ liệu đáng tin cậy thông qua mạng kết nối;
cung cấp cơ chế thiết lập, duy trì và chấm dứt có trật tự các kênh ảo;
cung cấp khả năng phát hiện và loại bỏ các lỗi vận chuyển;
đảm bảo rằng hệ thống cuối không bị quá tải với quá nhiều dữ liệu.

Nói cách khác, lớp vận chuyển cung cấp giao diện giữa các tiến trình và mạng, thiết lập các kênh logic giữa các tiến trình và đảm bảo việc truyền các khối thông tin qua các kênh này. Các kênh logic này được gọi là kênh truyền tải.

Lớp phiên

Lớp phiên thực hiện việc thiết lập, duy trì và chấm dứt phiên tương tác giữa các quy trình ứng dụng của người đăng ký. Lớp phiên đồng bộ hóa cuộc đối thoại giữa các đối tượng của lớp đại diện, xác định các điểm đồng bộ hóa để kiểm soát và phục hồi trung gian trong quá trình truyền tệp. Mức này cũng cho phép trao đổi dữ liệu ở chế độ do chương trình ứng dụng chỉ định hoặc cung cấp khả năng chọn chế độ trao đổi.

Ngoài chức năng điều khiển hộp thoại cơ bản, lớp phiên còn cung cấp các phương tiện cho lớp lựa chọn dịch vụ và thông báo ngoại lệ (các vấn đề về phiên, trình bày và lớp ứng dụng).

Cấp đại diện

Mức đại diện (mức trình bày dữ liệu) xác định cú pháp, định dạng và cấu trúc để trình bày dữ liệu được truyền đi (nhưng không ảnh hưởng đến ngữ nghĩa, ý nghĩa của dữ liệu). Để thông tin được gửi từ lớp ứng dụng của một hệ thống có thể đọc được ở lớp ứng dụng của hệ thống khác, lớp đại diện sẽ dịch giữa các định dạng trình bày thông tin đã biết bằng cách sử dụng định dạng trình bày thông tin thống nhất.

Do đó, lớp này cung cấp các hoạt động dịch vụ, được chọn ở lớp ứng dụng, để diễn giải dữ liệu được truyền và nhận: kiểm soát truyền thông, hiển thị dữ liệu và quản lý dữ liệu có cấu trúc. Dữ liệu dịch vụ này cho phép các loại thiết bị đầu cuối và thiết bị máy tính khác nhau được liên kết với nhau. Một ví dụ về giao thức ở lớp này là XDR.

Lớp ứng dụng

Không giống như các lớp khác, lớp ứng dụng—lớp OSI gần gũi nhất với người dùng—không cung cấp dịch vụ cho các lớp OSI khác, nhưng nó cung cấp các quy trình ứng dụng nằm ngoài phạm vi của mô hình OSI.

Lớp ứng dụng cung cấp hỗ trợ trực tiếp cho các quy trình ứng dụng và chương trình người dùng cuối (DBMS, trình xử lý văn bản, chương trình thiết bị đầu cuối ngân hàng, v.v.) và quản lý sự tương tác của các chương trình này với mạng dữ liệu:

xác định và thiết lập sự hiện diện của các đối tác truyền thông tiềm năng;
đồng bộ hóa các chương trình ứng dụng làm việc chung;
Thiết lập thỏa thuận về các thủ tục giải quyết lỗi và quản lý tính toàn vẹn thông tin;
xác định tính đầy đủ của các tài nguyên sẵn có cho kết nối được đề xuất.

Mô hình OSI không phải là một sự triển khai; nó chỉ gợi ý một trình tự tổ chức các tương tác giữa các thành phần hệ thống. Việc thực hiện các quy định này là ngăn xếp giao thức.

ngăn xếp giao thức

ngăn xếp OSI

Các giao thức của ngăn xếp OSI và sự phân bổ của chúng giữa các cấp độ của mô hình mạng được hiển thị trong Hình 2. 3.

Ngăn xếp NetBIOS/SMB

Microsoft và IBM đã cùng nhau phát triển các công cụ mạng cho máy tính cá nhân, vì vậy ngăn xếp giao thức NetBIOS/SMB là sản phẩm trí tuệ chung của họ. Các công cụ NetBIOS xuất hiện vào năm 1984 dưới dạng phần mở rộng mạng của các chức năng tiêu chuẩn của hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản (BIOS) của PC IBM dành cho chương trình mạng Mạng PC IBM, ở cấp độ ứng dụng (Hình 4) đã sử dụng giao thức SMB để triển khai các dịch vụ mạng.

Giao thức NetBIOS hoạt động ở ba cấp độ của mô hình tương tác hệ thống mở: mạng, truyền tải và phiên. NetBIOS có thể cung cấp mức dịch vụ cao hơn giao thức IPX và SPX nhưng không có khả năng định tuyến. Do đó, NetBIOS không phải là một giao thức mạng theo đúng nghĩa của từ này. NetBIOS chứa nhiều chức năng mạng hữu ích có thể được quy cho các lớp mạng, lớp vận chuyển và phiên, nhưng nó không thể được sử dụng để định tuyến các gói vì giao thức trao đổi khung NetBIOS không đưa ra khái niệm như mạng. Điều này hạn chế việc sử dụng giao thức NetBIOS cho các mạng cục bộ không được chia mạng con. NetBIOS hỗ trợ cả datagram và truyền thông dựa trên kết nối.

Giao thức SMB, tương ứng với mức độ ứng dụng và đại diện của mô hình OSI, quy định sự tương tác của máy trạm với máy chủ. Các chức năng SMB bao gồm các hoạt động sau:

Quản lý phiên. Tạo và ngắt kênh logic giữa máy trạm và tài nguyên mạng của máy chủ tệp.
Truy cập file. Một máy trạm có thể liên hệ với máy chủ tệp với các yêu cầu tạo và xóa thư mục, tạo, mở và đóng tệp, đọc và ghi vào tệp, đổi tên và xóa tệp, tìm kiếm tệp, nhận và đặt thuộc tính tệp cũng như khóa bản ghi.
Dịch vụ in ấn. Máy trạm có thể xếp hàng các tệp để in trên máy chủ và lấy thông tin về hàng đợi in.
Dịch vụ nhắn tin. SMB hỗ trợ nhắn tin đơn giản với các chức năng sau: gửi tin nhắn đơn giản; gửi tin nhắn quảng bá; gửi bắt đầu khối tin nhắn; gửi văn bản chặn tin nhắn; gửi kết thúc khối tin nhắn; chuyển tiếp tên người dùng; hủy chuyến hàng; lấy tên máy.

Do số lượng lớn các ứng dụng sử dụng các chức năng API do NetBIOS cung cấp nên nhiều hệ điều hành mạng triển khai các chức năng này như một giao diện cho các giao thức truyền tải của chúng. NetWare có một chương trình mô phỏng các chức năng NetBIOS dựa trên giao thức IPX và có các phần mềm mô phỏng NetBIOS cho Windows NT và ngăn xếp TCP/IP.

ngăn xếp TCP/IP

Ngăn xếp TCP/IP, còn được gọi là ngăn xếp DoD và ngăn xếp Internet, là một trong những ngăn xếp giao thức truyền thông phổ biến nhất. Ngăn xếp được phát triển theo sáng kiến của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (DoD) để kết nối mạng ARPAnet thử nghiệm với các mạng vệ tinh khác như một tập hợp các giao thức chung cho môi trường điện toán không đồng nhất. Mạng ARPA hỗ trợ các nhà phát triển và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực quân sự. Trong mạng ARPA, việc liên lạc giữa hai máy tính được thực hiện bằng Giao thức Internet (IP), đây vẫn là giao thức chính trong ngăn xếp TCP/IP và xuất hiện trong tên của ngăn xếp.

Đại học Berkeley đã có đóng góp lớn cho sự phát triển của ngăn xếp TCP/IP bằng cách triển khai các giao thức ngăn xếp trong phiên bản HĐH UNIX của trường. Việc áp dụng rộng rãi hệ điều hành UNIX cũng dẫn đến việc áp dụng rộng rãi IP và các giao thức ngăn xếp khác. Ngăn xếp này cũng cung cấp năng lượng cho Internet, Lực lượng đặc nhiệm kỹ thuật Internet (IETF) của họ là người đóng góp chính cho việc phát triển các tiêu chuẩn ngăn xếp được xuất bản dưới dạng thông số kỹ thuật RFC.

Do ngăn xếp TCP/IP được phát triển trước khi ra đời mô hình kết nối các hệ thống mở ISO/OSI, mặc dù nó cũng có cấu trúc đa cấp, nên sự tương ứng của các cấp ngăn xếp TCP/IP với các cấp của mô hình OSI là khá có điều kiện. .

Cấu trúc của các giao thức TCP/IP được hiển thị trong Hình 2. 5. Giao thức TCP/IP được chia thành 4 cấp độ.

Thấp nhất (cấp IV) - cấp độ giao diện cổng - tương ứng với các lớp liên kết vật lý và dữ liệu của mô hình OSI. Cấp độ này trong các giao thức TCP/IP không được quy định nhưng hỗ trợ tất cả các tiêu chuẩn phổ biến của lớp liên kết vật lý và dữ liệu: đối với các kênh cục bộ, đó là Ethernet, Token Ring, FDDI, đối với các kênh toàn cầu - các giao thức riêng của chúng để hoạt động trên quay số tương tự- các đường truyền lên và thuê riêng SLIP/PPP, thiết lập các kết nối điểm-điểm thông qua các liên kết nối tiếp WAN và các giao thức WAN X.25 và ISDN. Một đặc điểm kỹ thuật đặc biệt cũng đã được phát triển để xác định việc sử dụng công nghệ ATM như một phương tiện truyền tải lớp liên kết dữ liệu.

Lớp tiếp theo (lớp III) là lớp liên mạng, xử lý việc truyền các gói dữ liệu bằng các mạng cục bộ khác nhau, mạng khu vực X.25, liên kết ad hoc, v.v. Là giao thức lớp mạng chính (theo mô hình OSI ) trong giao thức ngăn xếp được sử dụng IP, ban đầu được thiết kế như một giao thức để truyền các gói trong mạng tổng hợp bao gồm một số lượng lớn các mạng cục bộ được kết nối bởi cả kết nối cục bộ và toàn cầu. Do đó, giao thức IP hoạt động tốt trong các mạng có cấu trúc liên kết phức tạp, sử dụng hợp lý sự hiện diện của các hệ thống con trong đó và sử dụng tiết kiệm băng thông của các đường truyền tốc độ thấp. Giao thức IP là một giao thức datagram.

Mức độ liên mạng cũng bao gồm tất cả các giao thức liên quan đến việc biên soạn và sửa đổi các bảng định tuyến, chẳng hạn như các giao thức thu thập thông tin định tuyến. XÉ.(Giao thức định tuyến Internet) và OSPF(Mở đường dẫn ngắn nhất trước), cũng như Giao thức thông báo điều khiển Internet ICMP(Giao thức Thông báo Kiểm soát Internet). Giao thức thứ hai được thiết kế để trao đổi thông tin về các lỗi giữa bộ định tuyến và cổng, hệ thống nguồn và hệ thống đích, nghĩa là tổ chức phản hồi. Khi sử dụng các gói ICMP đặc biệt, có thông báo cho rằng không thể phân phối gói, thời gian tồn tại hoặc thời gian tập hợp gói từ các mảnh đã bị vượt quá, giá trị tham số bất thường, thay đổi trong tuyến chuyển tiếp và loại dịch vụ, trạng thái của hệ thống, v.v.

Cấp độ tiếp theo (cấp II) được gọi là cơ bản. Giao thức điều khiển truyền dẫn hoạt động ở cấp độ này TCP(Giao thức điều khiển truyền) và Giao thức gói dữ liệu người dùng UDP(Giao thức gói dữ liệu người dùng). Giao thức TCP cung cấp kết nối ảo ổn định giữa các tiến trình ứng dụng từ xa. Giao thức UDP đảm bảo việc truyền các gói ứng dụng bằng phương thức datagram, nghĩa là không thiết lập kết nối ảo và do đó yêu cầu ít chi phí hơn TCP.

Cấp cao nhất (cấp I) được gọi là ứng dụng. Qua nhiều năm sử dụng trong mạng của nhiều quốc gia và tổ chức khác nhau, ngăn xếp TCP/IP đã tích lũy được một số lượng lớn các giao thức và dịch vụ cấp ứng dụng: giao thức sao chép tệp FTP, giao thức điều khiển từ xa telnet và ssh, giao thức thư SMTP, dịch vụ siêu văn bản cho truy cập thông tin từ xa, chẳng hạn như WWW và nhiều thông tin khác. Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn một số giao thức ngăn xếp có liên quan chặt chẽ nhất đến các chủ đề của khóa học này.

Giao thức SNMP(Giao thức quản lý mạng đơn giản) được sử dụng để tổ chức quản lý mạng. Vấn đề quản lý ở đây được chia thành hai vấn đề. Nhiệm vụ đầu tiên liên quan đến việc chuyển giao thông tin. Các giao thức truyền thông tin điều khiển xác định quy trình tương tác giữa máy chủ và chương trình máy khách đang chạy trên máy chủ của quản trị viên. Chúng xác định các định dạng tin nhắn được trao đổi giữa máy khách và máy chủ, cũng như các định dạng cho tên và địa chỉ. Thách thức thứ hai liên quan đến dữ liệu được kiểm soát. Các tiêu chuẩn quy định dữ liệu nào sẽ được lưu trữ và tích lũy trong cổng, tên của dữ liệu này và cú pháp của những tên này. Tiêu chuẩn SNMP xác định thông số kỹ thuật cho cơ sở dữ liệu thông tin quản lý mạng. Thông số kỹ thuật này, được gọi là Cơ sở thông tin quản lý (MIB), xác định các thành phần dữ liệu mà máy chủ hoặc cổng phải lưu trữ và các hoạt động được phép trên chúng.

Giao thức truyền tập tin FTP(Giao thức truyền tệp) thực hiện truy cập tệp từ xa. Để đảm bảo việc truyền tải đáng tin cậy, FTP sử dụng giao thức hướng kết nối TCP làm phương tiện truyền tải. Ngoài giao thức truyền file, FTP còn cung cấp các dịch vụ khác. Điều này mang lại cho người dùng cơ hội tương tác tương tác với một máy từ xa, ví dụ, anh ta có thể in nội dung các thư mục của nó; FTP cho phép người dùng chỉ định loại và định dạng của dữ liệu sẽ được lưu trữ. Cuối cùng, FTP xác thực người dùng. Trước khi truy cập tệp, giao thức yêu cầu người dùng cung cấp tên người dùng và mật khẩu.

Trong ngăn xếp TCP/IP, FTP cung cấp bộ dịch vụ tệp toàn diện nhất nhưng cũng là dịch vụ lập trình phức tạp nhất. Các ứng dụng không yêu cầu đầy đủ khả năng của FTP có thể sử dụng một giao thức khác tiết kiệm chi phí hơn, Giao thức truyền tệp đơn giản. TFTP(Giao thức truyền tệp tầm thường). Giao thức này chỉ thực hiện truyền tệp và việc vận chuyển được sử dụng đơn giản hơn TCP, giao thức không kết nối - UDP.

Giao thức telnet cung cấp khả năng truyền một luồng byte giữa các tiến trình, cũng như giữa một tiến trình và thiết bị đầu cuối. Thông thường, giao thức này được sử dụng để mô phỏng thiết bị đầu cuối máy tính từ xa.

Câu hỏi kiểm soát

Mô hình OSI dùng để làm gì?
Liệt kê các lớp của mô hình OSI
Lớp ứng dụng của mô hình OSI giải quyết những vấn đề gì?
Lớp trình bày của mô hình OSI giải quyết những vấn đề gì?
Lớp vận chuyển của mô hình OSI giải quyết những nhiệm vụ gì?
Lớp mạng của mô hình OSI giải quyết những vấn đề gì?
Lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI giải quyết những vấn đề gì?
Lớp vật lý của mô hình OSI giải quyết những vấn đề gì?
Mô hình OSI trao đổi dữ liệu giữa các lớp như thế nào?
"ngăn xếp giao thức" là gì

Địa chỉ thường trú của trang này:

Tất cả các ngăn xếp này, ngoại trừ SNA ở cấp độ thấp hơn - liên kết vật lý và dữ liệu - đều 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.

ngăn xếp osi

Mô hình OSI là một khung khái niệm để kết nối các hệ thống mở và ngăn xếp OSI là một tập hợp các đặc tả giao thức rất cụ thể.

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.

Do tính phức tạp của chúng, các giao thức OSI yêu cầu nhiều sức mạnh xử lý của CPU, khiến chúng phù hợp hơn với các máy mạnh hơn là mạng máy tính cá nhân.

ngăn xếp tcp/ip

Ngăn xếp TCP/IP được phát triển theo sáng kiến của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ hơn 20 năm trước để kết nối mạng ARPAnet thử nghiệm với các mạng khác dưới dạng một tập hợp các giao thức chung cho môi trường điện toán không đồng nhất. Đóng góp lớn cho sự phát triển của ngăn xếp TCP/IP, được đặt tên theo các giao thức IP và TCP phổ biến, được thực hiện bởi các chuyên gia từ Đại học Berkeley, những người đã triển khai các giao thức ngăn xếp trong phiên bản hệ điều hành UNIX. 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 cấp độ 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. 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.

Những gì có thể được sử dụng trong các mạng lớn là khả năng phân mảnh các gói. Thật vậy, một mạng tổng hợp phức tạp thường bao gồm các mạng được xây dựng trên các nguyên tắc hoàn toàn khác nhau. Mỗi mạng này có thể đặt giá trị riêng cho độ dài tối đa của một đơn vị dữ liệu được truyền (khung). Trong trường hợp này, khi di chuyển từ mạng này có độ dài tối đa lớn hơn sang mạng khác có độ dài tối đa nhỏ hơn, có thể cần phải chia khung được truyền thành nhiều phần. Giao thức IP của ngăn xếp TCP/IP giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả.

Một hệ thống đánh địa chỉ linh hoạt giúp đưa các mạng công nghệ khác vào Internet dễ dàng hơn so với các giao thức khác có mục đích tương tự.

Ngăn xếp TCP/IP sử dụng rất ít khả năng phát sóng. Thuộc tính này đơn giản là cần thiết khi làm việc trên các kênh liên lạc chậm điển hình của mạng lãnh thổ.

Việc triển khai chức năng mạnh mẽ của ngăn xếp giao thức TCP/IP đòi hỏi nỗ lực tính toán đáng kể. Hệ thống đánh địa chỉ linh hoạt và việc từ chối phát sóng dẫn đến sự hiện diện trong mạng IP của nhiều dịch vụ tập trung khác nhau như DNS, DHCP, v.v. Mỗi dịch vụ này giúp đơn giản hóa việc quản trị mạng và cấu hình thiết bị, nhưng đồng thời, bản thân nó cũng yêu cầu chặt chẽ. được sự quan tâm của các nhà quản trị.

ngăn xếp giao thức

Ngăn xếp giao thức là một tập hợp các giao thức mạng được tổ chức theo cấp bậc ở nhiều cấp độ khác nhau, đủ để tổ chức và đảm bảo sự tương tác của các nút trong mạng. 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, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA và OSI. Tất cả các ngăn xếp này, ngoại trừ SNA, ở cấp độ thấp hơn - liên kết vật lý và dữ liệu - sử dụng cùng các giao thức được chuẩn hóa tốt Ethemet, Token Ring, FDDI và một số giao thức khác, cho phép 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.

Tất cả các giao thức có trong ngăn xếp đều được phát triển bởi một nhà sản xuất, nghĩa là chúng có thể hoạt động nhanh chóng và hiệu quả nhất có thể.

Một điểm quan trọng trong hoạt động của thiết bị mạng, đặc biệt là bộ điều hợp mạng, là sự ràng buộc của các giao thức. Nó cho phép bạn sử dụng các ngăn xếp giao thức khác nhau khi bảo trì một bộ điều hợp mạng. Ví dụ: bạn có thể sử dụng đồng thời các ngăn xếp TCP/IP và IPX/SPX. Nếu đột nhiên xảy ra lỗi khi cố gắng thiết lập kết nối với người nhận bằng ngăn xếp đầu tiên thì việc chuyển sang sử dụng giao thức từ ngăn xếp tiếp theo sẽ tự động xảy ra. Một điểm quan trọng trong trường hợp này là thứ tự ràng buộc, vì nó ảnh hưởng rõ ràng đến việc sử dụng giao thức này hoặc giao thức khác từ các ngăn xếp khác nhau.

Bất kể có bao nhiêu bộ điều hợp mạng được cài đặt trong máy tính, việc liên kết có thể được thực hiện theo kiểu “một với một số” hoặc “nhiều với một”, nghĩa là, một ngăn xếp giao thức có thể được gắn với một số bộ điều hợp cùng một lúc hoặc nhiều ngăn xếp với một bộ điều hợp .

NetWare là một hệ điều hành mạng và một tập hợp các giao thức mạng được sử dụng trong hệ thống này để tương tác với các máy khách được kết nối với mạng. Các giao thức mạng của hệ thống dựa trên ngăn xếp giao thức XNS. NetWare hiện hỗ trợ các giao thức TCP/IP và IPX/SPX. Novell NetWare phổ biến vào những năm 80 và 90 do tính hiệu quả cao hơn so với các hệ điều hành đa năng. Hiện nay đây là công nghệ đã lỗi thời.

Ngăn xếp giao thức XNS (Giao thức truyền tải Internet của Dịch vụ Mạng Xerox) được Xerox phát triển để truyền dữ liệu qua mạng Ethernet. Gồm 5 cấp độ.

Cấp độ 1 - phương tiện truyền dẫn - thực hiện các chức năng của lớp liên kết vật lý và dữ liệu trong mô hình OSI:

* quản lý trao đổi dữ liệu giữa thiết bị và mạng;

* định tuyến dữ liệu giữa các thiết bị trên cùng một mạng.

Lớp 2 - internetwork - tương ứng với lớp mạng trong mô hình OSI:

* quản lý trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị nằm trên các mạng khác nhau (cung cấp dịch vụ datagram theo mô hình IEEE);

* mô tả cách dữ liệu truyền qua mạng.

Lớp 3 - lớp vận chuyển - tương ứng với lớp vận chuyển trong mô hình OSI:

* cung cấp liên lạc end-to-end giữa nguồn dữ liệu và đích.

Cấp độ 4 - điều khiển - tương ứng với cấp độ phiên và đại diện trong mô hình OSI:

* kiểm soát việc trình bày dữ liệu;

* quản lý quyền kiểm soát tài nguyên thiết bị.

Cấp độ 5 - ứng dụng - tương ứng với các cấp độ cao nhất trong mô hình OSI:

* cung cấp các chức năng xử lý dữ liệu cho các tác vụ ứng dụng.

Ngăn xếp giao thức TCP/IP (Giao thức điều khiển truyền/Giao thức Internet) là loại phổ biến và có chức năng nhất hiện nay. Nó hoạt động trong các mạng cục bộ ở mọi quy mô. Ngăn xếp này là ngăn xếp chính trên Internet toàn cầu. Hỗ trợ ngăn xếp được triển khai trên các máy tính chạy hệ điều hành UNIX. Kết quả là sự phổ biến của giao thức TCP/IP đã tăng lên. Ngăn xếp giao thức TCP/IP bao gồm khá nhiều giao thức hoạt động ở các cấp độ khác nhau, nhưng nó có tên như vậy nhờ hai giao thức - TCP và IP.

TCP (Giao thức điều khiển truyền) là giao thức truyền tải được thiết kế để kiểm soát việc truyền dữ liệu trong mạng bằng cách sử dụng ngăn xếp giao thức TCP/IP. IP (Giao thức Internet) là giao thức lớp mạng được thiết kế để phân phối dữ liệu qua mạng tổng hợp bằng cách sử dụng một trong các giao thức truyền tải, chẳng hạn như TCP hoặc UDP.

Cấp thấp hơn của ngăn xếp TCP/IP sử dụng các giao thức truyền dữ liệu tiêu chuẩn, cho phép sử dụng nó trong các mạng sử dụng bất kỳ công nghệ mạng nào và trên các máy tính có bất kỳ hệ điều hành nào.

Giao thức TCP/IP ban đầu được phát triển để sử dụng trong các mạng toàn cầu, đó là lý do tại sao nó cực kỳ linh hoạt. Đặc biệt, nhờ khả năng phân mảnh các gói dữ liệu, bất chấp chất lượng của kênh liên lạc, trong mọi trường hợp đều đến được người nhận. Ngoài ra, nhờ sự hiện diện của giao thức IP, việc truyền dữ liệu giữa các phân đoạn mạng khác nhau trở nên khả thi.

Nhược điểm của giao thức TCP/IP là sự phức tạp trong quản trị mạng. Do đó, để mạng hoạt động bình thường, cần có các máy chủ bổ sung, chẳng hạn như DNS, DHCP, v.v., việc duy trì hoạt động của chúng chiếm phần lớn thời gian của quản trị viên hệ thống. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Quản trị hệ thống và mạng. tái bản lần thứ 2. năm 2009. 944с

Ngăn xếp giao thức IPX/SPX (Trao đổi gói Internetwork/Trao đổi gói tuần tự) được Novell phát triển và sở hữu. Nó được phát triển để đáp ứng nhu cầu của hệ điều hành Novell NetWare, hệ điều hành này cho đến gần đây vẫn chiếm một trong những vị trí hàng đầu trong số các hệ điều hành máy chủ.

Các giao thức IPX và SPX hoạt động lần lượt ở lớp mạng và lớp vận chuyển của mô hình ISO/OSI và do đó bổ sung cho nhau một cách hoàn hảo.

Giao thức IPX có thể truyền dữ liệu bằng các gói dữ liệu sử dụng thông tin định tuyến mạng. Tuy nhiên, để truyền dữ liệu dọc theo tuyến đường đã tìm thấy, trước tiên phải thiết lập kết nối giữa người gửi và người nhận. Đây là những gì giao thức SPX hoặc bất kỳ giao thức truyền tải nào khác hoạt động song song với IPX.

Thật không may, ngăn xếp giao thức IPX/SPX ban đầu được thiết kế để phục vụ các mạng nhỏ, do đó việc sử dụng nó trong các mạng lớn là không hiệu quả: việc sử dụng quá mức việc phát sóng trên các đường truyền tốc độ thấp là không thể chấp nhận được.

Ở các lớp liên kết vật lý và dữ liệu, ngăn xếp OSI hỗ trợ các giao thức Ethernet, Token Ring, FDDI, cũng như các giao thức LLC, X.25 và ISDN, nghĩa là nó sử dụng tất cả các giao thức lớp thấp hơn phổ biến được phát triển bên ngoài ngăn xếp , giống như hầu hết các ngăn xếp khác. Lớp mạng bao gồm Giao thức mạng hướng kết nối (CONP) và Giao thức mạng không kết nối (CLNP) tương đối hiếm được sử dụng. Các giao thức định tuyến của ngăn xếp OSI là ES-IS (Hệ thống cuối - Hệ thống trung gian) giữa hệ thống cuối và hệ thống trung gian và IS-IS (Hệ thống trung gian - Hệ thống trung gian) giữa các hệ thống trung gian. Lớp vận chuyển của ngăn xếp OSI che giấu sự khác biệt giữa các dịch vụ mạng hướng kết nối và không kết nối để người dùng nhận được chất lượng dịch vụ mong muốn bất kể lớp mạng cơ bản. Để cung cấp điều này, lớp vận chuyển yêu cầu người dùng chỉ định chất lượng dịch vụ mong muốn. Các dịch vụ lớp ứng dụng cung cấp khả năng truyền tập tin, mô phỏng thiết bị đầu cuối, dịch vụ thư mục và thư. Trong số này, phổ biến nhất là dịch vụ thư mục (chuẩn X.500), thư điện tử (X.400), giao thức đầu cuối ảo (VTP), giao thức truyền, truy cập và quản lý tệp (FTAM), giao thức chuyển tiếp và quản lý công việc (JTM) .

Một ngăn xếp giao thức khá phổ biến được phát triển bởi IBM và Microsoft, nhằm mục đích sử dụng trong các sản phẩm của các công ty này. Giống như TCP/IP, các giao thức tiêu chuẩn như Ethernet, Token Ring và các giao thức khác hoạt động ở cấp độ liên kết vật lý và dữ liệu của ngăn xếp NetBIOS/SMB, giúp bạn có thể sử dụng nó cùng với bất kỳ thiết bị mạng đang hoạt động nào. Ở các cấp cao hơn, các giao thức NetBIOS (Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản mạng) và SMB (Khối tin nhắn máy chủ) hoạt động.

Giao thức NetBIOS được phát triển vào giữa những năm 80 của thế kỷ trước, nhưng sớm được thay thế bằng giao thức NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) chức năng hơn, cho phép trao đổi thông tin rất hiệu quả trong các mạng bao gồm không quá 200 máy tính.

Để trao đổi dữ liệu giữa các máy tính, tên logic được sử dụng và được gán động cho các máy tính khi chúng được kết nối với mạng. Trong trường hợp này, bảng tên được phân bổ cho từng máy tính trên mạng. Nó cũng hỗ trợ làm việc với tên nhóm, cho phép bạn truyền dữ liệu đến nhiều người nhận cùng một lúc.

Ưu điểm chính của giao thức NetBEUI là tốc độ và yêu cầu tài nguyên rất thấp. Nếu bạn cần tổ chức trao đổi dữ liệu nhanh trong một mạng nhỏ bao gồm một phân đoạn duy nhất thì không có giao thức nào tốt hơn cho việc này. Ngoài ra, kết nối được thiết lập không phải là yêu cầu bắt buộc để gửi tin nhắn: nếu không có kết nối, giao thức sẽ sử dụng phương thức datagram, trong đó tin nhắn được trang bị địa chỉ của người nhận và người gửi và “cất cánh”, di chuyển từ máy tính này sang máy tính khác.

Tuy nhiên, NetBEUI cũng có một nhược điểm đáng kể: nó hoàn toàn không có khái niệm định tuyến gói, do đó việc sử dụng nó trong các mạng tổng hợp phức tạp không có ý nghĩa gì. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Máy tính, mạng và hệ thống viễn thông Moscow 2009. 292 giây

Đối với giao thức SMB (Khối tin nhắn máy chủ), nó được sử dụng để tổ chức hoạt động mạng ở ba cấp độ cao nhất - cấp độ phiên, bản trình bày và ứng dụng. Khi bạn sử dụng nó, bạn có thể truy cập vào các tệp, máy in và các tài nguyên mạng khác. Giao thức này đã được cải tiến nhiều lần (ba phiên bản đã được phát hành), giúp có thể sử dụng nó ngay cả trong các hệ điều hành hiện đại như Microsoft Vista và Windows 7. Giao thức SMB là phổ biến và có thể hoạt động song song với hầu hết mọi giao thức truyền tải , chẳng hạn như TCP/IP và SPX.

Ngăn xếp giao thức DECnet (Mạng của Tập đoàn Thiết bị Kỹ thuật số) chứa 7 lớp. Mặc dù có sự khác biệt về thuật ngữ, các lớp DECnet rất giống với các lớp mô hình OSI. DECnet triển khai khái niệm kiến trúc mạng DNA (Kiến trúc mạng kỹ thuật số), do DEC phát triển, theo đó các hệ thống máy tính không đồng nhất (máy tính thuộc các loại khác nhau), hoạt động trong các hệ điều hành khác nhau, có thể được kết hợp thành các mạng máy tính và thông tin phân tán theo địa lý.

Giao thức SNA (Kiến trúc mạng hệ thống) của IBM được thiết kế để liên lạc từ xa với các máy tính lớn và chứa 7 lớp. SNA dựa trên khái niệm máy chủ và cung cấp khả năng truy cập đầu cuối từ xa vào các máy tính lớn của IBM. Đặc điểm phân biệt chính của SNA là khả năng mỗi thiết bị đầu cuối truy cập vào bất kỳ chương trình ứng dụng nào của máy chủ. Kiến trúc mạng hệ thống được triển khai trên cơ sở phương thức truy cập viễn thông ảo (VTAM) trong máy chủ. VTAM quản lý tất cả các liên kết và thiết bị đầu cuối truyền thông, trong đó mỗi thiết bị đầu cuối có quyền truy cập vào tất cả các chương trình ứng dụng.

Ngăn xếp giao thức truyền thông tiêu chuẩn

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 và 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, cho phép 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.

Có sự phân biệt rõ ràng giữa mô hình OSI và ngăn xếp OSI. Trong khi mô hình OSI là một bản thiết kế mang tính khái niệm về cách các hệ thống mở kết nối với nhau thì ngăn xếp OSI là một tập hợp các đặc tả giao thức rất cụ thể. 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. Ở các cấp độ 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 cấp 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 RTAM, 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 của ngăn xếp OSI được đặc trưng bởi sự phức tạp và mơ hồ lớn về các thông số kỹ thuật. 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 sử dụng cũng như tất cả các công nghệ hiện có và mới nổi trong giao thức của họ.

ngăn xếp OSI- tiêu chuẩn quốc tế, độc lập với nhà sản xuất. Nó được chính phủ Hoa Kỳ hỗ trợ trong chương trình GOSIP, theo đó tất cả các mạng máy tính

được cài đặt trong các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ sau năm 1990 phải hỗ trợ trực tiếp ngăn xếp OSI hoặc cung cấp phương tiện để di chuyển sang ngăn xếp đó trong tương lai. Một trong những nhà sản xuất lớn nhất hỗ trợ OSI là AT&T, mạng Stargroup của họ hoàn toàn dựa trên nền tảng này.

ngăn xếp TCP/IPđược phát triển theo sáng kiến của Bộ Quốc phòng Mỹ cách đây hơn 20 năm. Đại học Berkeley đã có đóng góp lớn cho sự phát triển của ngăn xếp TCP/IP, được đặt tên theo các giao thức IP và TCP phổ biến, bằng cách triển khai các giao thức ngăn xếp trong phiên bản HĐH UNIX của nó. 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.

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.

Ngày nay, ngăn xếp TCP/IP là một trong những ngăn xếp giao thức truyền tải phổ biến nhất trong mạng máy tính. Chỉ riêng Internet đã kết nối khoảng 10 triệu máy tính trên khắp thế giới tương tác với nhau bằng cách sử dụng ngăn xếp giao thức TCP/IP.

Sự phát triển nhanh chóng về mức độ phổ biến của Internet cũng dẫn đến những thay đổi trong cán cân quyền lực trong thế giới các giao thức truyền thông - các giao thức TCP/IP mà Internet được xây dựng trên đó đã bắt đầu nhanh chóng đẩy lùi kẻ dẫn đầu không thể tranh cãi trong những năm qua - Novell's Ngăn xếp IPX/SPX. Giờ đây, bất kỳ hệ điều hành công nghiệp nào cũng nhất thiết phải bao gồm việc triển khai phần mềm của ngăn xếp này trong gói phân phối của nó.

Mặc dù các giao thức TCP/IP được liên kết chặt chẽ với Internet và mỗi đội máy tính Internet trị giá hàng triệu đô la đều chạy trên cơ sở ngăn xếp này, nhưng có một số lượng lớn các mạng cục bộ, công ty và lãnh thổ không trực tiếp là một phần của Internet. cũng sử dụng giao thức TCP/IP. Để phân biệt chúng với Internet, các mạng này được gọi là mạng TCP/IP hoặc đơn giản là mạng IP.

Bởi vì ngăn xếp TCP/IP ban đầu được thiết kế cho Internet toàn cầu nên nó có nhiều tính năng mang lại lợi thế cho nó so với các giao thức khác khi xây dựng các mạng bao gồm truyền thông diện rộng. Đặc biệt, một tính năng rất hữu ích giúp giao thức này có thể áp dụng được trong các mạng lớn là khả năng phân mảnh các gói tin. Thật vậy, một mạng tổng hợp lớn thường bao gồm các mạng được xây dựng trên các nguyên tắc hoàn toàn khác nhau. Mỗi mạng này có thể đặt giá trị riêng cho độ dài tối đa của một đơn vị dữ liệu được truyền (khung). Trong trường hợp này, khi di chuyển từ một mạng có độ dài tối đa lớn hơn sang mạng có độ dài tối đa ngắn hơn, có thể cần phải chia khung được truyền thành nhiều phần. Giao thức IP của ngăn xếp TCP/IP giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả.

Một tính năng khác của công nghệ TCP/IP là hệ thống đánh địa chỉ linh hoạt, giúp đưa các mạng công nghệ khác vào Internet dễ dàng hơn so với các giao thức khác có mục đích tương tự. Thuộc tính này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng ngăn xếp TCP/IP để xây dựng các mạng không đồng nhất lớn.

Ngăn xếp TCP/IP sử dụng rất ít khả năng phát sóng. Thuộc tính này thực sự cần thiết khi làm việc trên các kênh liên lạc chậm đặc trưng của mạng lãnh thổ.

Tuy nhiên, như mọi khi, bạn phải trả giá cho những lợi ích bạn nhận được và cái giá phải trả ở đây là yêu cầu cao về tài nguyên và sự phức tạp của việc quản lý mạng IP. Chức năng mạnh mẽ của ngăn xếp giao thức TCP/IP đòi hỏi chi phí tính toán cao để thực hiện. Hệ thống địa chỉ linh hoạt và việc từ chối phát sóng dẫn đến sự hiện diện trong mạng IP của nhiều dịch vụ tập trung khác nhau như DNS, DHCP, v.v. Mỗi dịch vụ này đều nhằm mục đích hỗ trợ quản trị mạng, bao gồm hỗ trợ cấu hình thiết bị, nhưng đồng thời bản thân thời gian đòi hỏi sự quan tâm chặt chẽ của các quản trị viên.