Mô hình OSI (OSI Model) là ngôn ngữ chung cho mạng máy tính được công nhận như một tiêu chuẩn quốc tế. Mô hình này chia các thiết bị mạng theo 7 tầng chức năng riêng biệt. Hiện, mô hình TCP/IP được sử dụng phổ biến nhưng OSI vãn đóng vai trò quan trọng nhờ ưu điểm về khả năng cô lập và khắc phục sự cố mạng tuyêt vời.
Khái niệm mô hình OSI là gì?
Mô hình OSI (viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Open Systems Interconnection) là khung mạng được thiết kế nhằm hỗ trợ việc giao tiếp giữa các ứng dụng và thiết bị qua nhiều lớp, cung cấp tiêu chuẩn kỹ thuật giúp phần mềm tương tác mượt mà qua mạng.
OSI được công bố chính thức bởi các công ty máy tính và được công nhận bởi Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO) và công nhận là một chuẩn mực quốc tế vào năm 1984. Đây là khung công nghệ do ISO phát triển nhằm tạo điều kiện cho sự giao tiếp giữa các hệ thống, thiết bị mạng thông qua việc áp dụng giao thức tiêu chuẩn.
Áp dụng việc phân chia hoạt động các lớp theo chức năng, mô hình OSI giúp phân loại và thiết kế cấu trúc cho các hệ thống mạng phức tạp một cách dễ dàng, mượt mà hơn. Đồng thời, mô hình này cũng xác định giao thức với từng nhiệm vụ, tiêu chuẩn hoá quy trình phát triển giao thức mạng, hỗ trợ phân tích hệ thống.
Những giao thức trong OSI
Giao thức hướng liên kết – Connection oriented
Trước khi tiến hành truyền dữ liệu, các thực thể trong cùng một tầng OSI trong hai hệ thống khác nhau phải tạo lập một liên kết logic chung.
Chúng tiến hành truyền tải thông tin, giao tiếp và thương lượng cùng nhau về các tập tham số sẽ dùng trong quá trình truyền tải dữ liệu, có thể là cắt bớt hoặc hợp nhất dữ liệu. Thiết lập này có vai trò nâng cao tính an toàn trong quá trình truyền tải dữ liệu.
Giao thức không liên kết – Connectionless
Với giao thức không liên kết, dữ liệu sẽ được truyền độc lập, không có bước tạo liên kết logic chung.
Chức năng của 7 tầng OSI
Mô hình OSI chia 7 tầng chức năng được xếp chồng lên nhau. Trong đó tầng 1 đến 4 là tầng thực hiện chức năng di chuyển dữ liệu. Còn các tầng cấp cao từ 5 – 7 chứa các dữ liệu ứng dụng, mỗi tầng có một chức năng chuyên biệt. Cụ thể vai trò của các tầng dữ liệu như sau.
Tầng 7: Ứng dụng
Tầng 7 (Application) là tầng trên cùng trong mô hình OSI, có vai trò xác định giao diện giữa người dùng cuối và môi trường. Đây là tầng duy nhất cho phép người dùng tương tác với mạng hoặc ứng dụng qua các tác vụ như đọc tin nhắn, hỗ trợ trình duyệt web, chuyển dữ liệu qua email…
Tầng 6: Trình bày
Tầng 6 (Presentation) liền kề tầng ứng dụng, có nhiệm vụ mã hoá dữ liệu và biến đổi (nén, dịch) các dữ liệu này thành định dạng chuẩn để các tầng khác có thể hiểu được. Nói một cách đơn giản, tầng 6 có vai trò đảm bảo các máy tính có định dạng dữ liệu khác nhau vẫn có thể trao đổi thông tin và dữ liệu một cách nhanh chóng thông qua cách thức giảm thiểu dữ liệu trước khi truyền đi.
Tầng 5: Tầng phiên
Tầng 5 (Session) trong mô hình OSI có nhiệm vụ thiết lập giao dịch, quản lý, duy trì và đồng bộ phiên nhằm đảm bảo thời gian mở của các phiên này đủ lâu để truyền tải hết dữ liệu đang được trao đổi. Quá trình này sử dụng token (điểm đồng bộ) để truyền dữ liệu, đồng bộ hoá và huỷ bỏ liên kết.
Nhờ đó, khi xảy ra sự cố, hội thoại có thể được khôi phục từ một điểm đồng bộ hoá đã thoả thuận.
Tầng 4: Vận chuyển
Tầng 4 (Transport layer) có vai trò xử lý các phân đoạn dữ liệu và đảm bảo tính an toàn trong quá trình truyền dữ liệu. Đồng thời, tầng này cũng chịu trách nhiệm kiểm soát luồng, điều khiển lưu lượng dữ liệu để đảm bảo dữ liệu truyền chính xác, nguyên vẹn.
Tầng 3: Tầng mạng
Tầng 3 (Network) có nhiệm vụ tạo điều kiện tốt nhất đáp ứng yêu cầu của tầng 4 và đặt ra yêu cầu đối với tầng 2, đảm bảo quá trình truyền dữ liệu giữa hai mạng khác nhau hoạt động hiệu quả.
Hiểu một cách đơn giản, dữ liệu ở tầng 3 trong mô hình OSI sẽ được chia thành các gói nhỏ nhằm hạn chế tình trạng kích thước dữ liệu vượt quá dung lượng tối đa cho phép, sau đó thực hiện gán gói dữ liệu đã chia nhỏ theo thứ tự nhận dạng và truyền đi.
Còn ở phía máy nhận, tầng 3 sẽ chịu trách nhiệm kiểm tra thứ tự nhận dạng để ghép các gói nhỏ thành dữ liệu hoàn chỉnh như ban đầu.
Các thiết bị router, gateway đều nằm ở tầng 3 trong mô hình OSI.
Tầng 2: Liên kết
Tầng 2 (Data link) có nhiệm vụ thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu và kiểm soát lưu lượng, lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. Các gói dữ liệu sẽ được mã hoá và giải mã thành các bit ở tầng này.
Tầng 1: Vật lý
Tầng vật lý (Physical layer) chịu trách nhiệm xác định các chức năng, thủ tục về điện, cơ, quang để kích hoạt, duy trì và giải phóng kết nối vật lý giữa các hệ thống mạng. Đồng thời, tầng vật lý còn cung cấp các tài nguyên phần cứng để gửi và nhận dữ liệu.
Quá trình xử lý dữ liệu
Từ máy gửi
- Tầng 7: Người dùng gửi dữ liệu vào máy tính dưới định dạng văn bản hoặc hình ảnh
- Tầng 6: Tiếp nhận thông tin, mã hoá và nén lại dữ liệu
- Tầng 5: Xử lý và bổ sung các thông tin cần thiết
- Tầng 4: Chia dữ liệu thành các gói nhỏ và bổ sung thông tin để tăng tính bảo mật
- Tầng 3: Tiếp tục chia nhỏ dữ liệu thành nhiều gói thông tin và vận chuyển theo tuyến đường định sẵn.
- Tầng 2: Gói thông tin được cắt nhỏ thành các frame và bổ sung thêm các gói tin chứa dữ liệu nhằm hỗ trợ công việc kiểm tra tại đầu máy nhận.
- Tầng 1: Chuyển tiếp các frame thành bit nhị phân và đưa lên công cụ truyền dẫn tới máy nhận.
Đến máy nhận
- Tầng 1: Kiểm tra đồng bộ dữ liệu và đưa chuỗi bit nhị phân nhận từ máy gửi vào phần đệm.
- Tầng 2: Kiểm tra lỗi các frame dữ liệu nhằm huỷ bỏ frame lỗi và chuyển tiếp frame không lỗi đến tầng tiếp theo.
- Tầng 3: Kiểm tra địa chỉ gói tin, nếu chính xác sẽ gở bỏ header và chuyển tiếp.
- Tầng 4: Xử lý lỗi và hỗ trợ phục hồi bằng việc gửi các gói tin ACK, NAK.
- Tầng 5: Kiểm tra tính nguyên vẹn của gói tin.
- Tầng 6: Chuyển đổi định dạng dữ liệu.
- Tầng 7: Nhận dữ liệu từ tầng 6 và gỡ bỏ nốt phần Header, kết thúc quá trình tiếp nhận dữ liệu.