Mô hình OSI là gì? Vai trò, chức năng và cơ chế hoạt động của mô hình OSI

Mô hình OSI là một chủ đề thủ thuật máy tính được nhiều người quan tâm hiện nay, vậy vai trò, chức năng và cơ chế hoạt động của mô hình OSI như thế nào?. Trong bài viết này, Wifiruckus.com sẽ giải thích chi tiết nhiệm vụ và đơn vị dữ liệu giao thức của từng tầng trong mô hình này nhé!

Mô hình OSI là gì? Vai trò, chức năng và cơ chế hoạt động của mô hình OSI

Mô hình OSI là gì?

Mô hình OSI, viết tắt của “Open Systems Interconnection” là một mô hình tham chiếu cho việc thiết kế các giao thức mạng và cách chúng tương tác với nhau. Mô hình này được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO) và được công bố lần đầu vào năm 1984. Mục tiêu chính của mô hình OSI là tạo ra một chuẩn chung cho việc truyền thông mạng giúp các nhà sản xuất thiết bị mạng và phần mềm có thể tương thích với nhau một cách dễ dàng.

Mặc dù đã có nhiều mô hình tham chiếu khác được phát triển sau đó, nhưng mô hình OSI vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu và thiết kế các hệ thống mạng. Việc áp dụng nguyên lý của mô hình OSI giúp cho việc xây dựng và quản lý mạng trở nên hiệu quả hơn, đồng thời giúp cho việc phân tích và giải quyết sự cố trong mạng trở nên dễ dàng hơn.

Mô hình 7 tầng của Open Systems Interconnection

Các giao thức trong mô hình OSI

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một mô hình chuẩn hóa các giao thức mạng. Mô hình này chia quá trình truyền dữ liệu thành 7 tầng, mỗi tầng có các chức năng riêng. Có hai loại giao thức được sử dụng trong mô hình OSI:

• Giao thức hướng liên kết (Connection Oriented): Trước khi quá trình truyền tải dữ liệu bắt đầu được thực hiện, các chủ thể ở cùng một tầng trong hai hệ thống khác nhau cần tạo lập một liên kết logic chung. Các giao thức hướng liên kết cung cấp các dịch vụ như xác thực, kiểm soát lỗi và quản lý lưu lượng.
• Giao thức không liên kết (Connectionless): Các giao thức không liên kết không cần tạo lập liên kết logic trước khi truyền tải dữ liệu. Các giao thức này đơn giản chỉ gửi dữ liệu đi và không đảm bảo rằng dữ liệu sẽ được truyền tải thành công.

Giao thức hướng liên kết và không liên kết trong mô hình OSI

Chức năng của các tầng trong mô hình OSI là gì?

Mỗi tầng trong mô hình OSI đều có các chuẩn giao thức và dịch vụ cụ thể và chúng tương tác với nhau thông qua các giao diện chuẩn hóa. Việc chia nhỏ quá trình thành các tầng riêng biệt giúp cho việc thiết kế, triển khai và bảo trì mạng trở nên dễ dàng hơn, cũng như tạo ra sự linh hoạt và tương thích giữa các thiết bị và phần mềm từ các nhà sản xuất khác nhau.

Tầng Vật lý – Physical Layer

Giao thức ở tầng vật lý chịu trách nhiệm cho việc truyền các bit dữ liệu từ một thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối khác. Các giao thức này xác định các đặc điểm vật lý của kết nối mạng, chẳng hạn như điện áp, tần số và cách thức truyền các bit dữ liệu. Một số giao thức vật lý phổ biến bao gồm:

• Ethernet
• Token Ring
• FDDI
• Gigabit Ethernet
• 10 Gigabit Ethernet 

Giao thức ở tầng vật lý chịu trách nhiệm cho việc truyền các bit dữ liệu từ một thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối khác

Tầng Liên kết dữ liệu – Data Link Layer

Tầng Liên kết Dữ liệu (Data Link Layer) là tầng thứ hai trong mô hình OSI (Open Systems Interconnection) và là một phần quan trọng của kiến trúc mạng. Nhiệm vụ chính của tầng này là cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu an toàn và đáng tin cậy giữa hai máy tính ở cùng một mạng vật lý.

• Ethernet
• Token Ring
• FDDI
• PPP
• HDLC

Nhiệm vụ chính của tầng Data Link Layer là cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu an toàn và đáng tin cậy giữa hai máy tính ở cùng một mạng vật lý

Tầng Mạng – Network Layer

Giao thức ở tầng mạng chịu trách nhiệm cho việc định tuyến dữ liệu từ nguồn đến đích. Các giao thức này đảm bảo rằng dữ liệu được chuyển đến đúng máy tính trên mạng.

Một số giao thức mạng phổ biến bao gồm:

• IP
• IPv6
• IGRP
• OSPF

Giao thức ở tầng mạng chịu trách nhiệm cho việc định tuyến dữ liệu từ nguồn đến đích

Tầng Giao vận – Transport Layer

Giao thức ở tầng vận chuyển chịu trách nhiệm cho việc phân chia dữ liệu thành các gói và đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải thành công. Các giao thức này cũng cung cấp các dịch vụ như xác thực, kiểm soát lỗi và quản lý lưu lượng. Một số giao thức vận chuyển phổ biến bao gồm:

• TCP
• UDP

Tầng Phiên – Session Layer

Giao thức ở tầng phiên chịu trách nhiệm cho việc thiết lập và quản lý các phiên truyền dữ liệu giữa hai hệ thống. Các giao thức này đảm bảo rằng các hệ thống có thể giao tiếp với nhau một cách hiệu quả. Một số giao thức phiên phổ biến bao gồm:

• NetBIOS
• RPC

Tầng Trình diễn – Presentation Layer

Giao thức ở tầng trình bày chịu trách nhiệm cho việc mã hóa và giải mã dữ liệu. Các giao thức này đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải ở định dạng mà các hệ thống có thể hiểu được. Một số giao thức trình bày phổ biến bao gồm:

• JPEG
• PNG
• GIF
• HTML

Tầng Ứng dụng – Application Layer

Giao thức ở tầng ứng dụng cung cấp các dịch vụ cho các ứng dụng người dùng. Các giao thức này chịu trách nhiệm cho việc giao tiếp giữa các ứng dụng trên các hệ thống khác nhau. Một số giao thức ứng dụng phổ biến bao gồm:

• HTTP
• FTP
• SMTP
• POP3

Ưu và nhược điểm của mô hình OSI

Ưu điểm của mô hình OSI

1. Phân chia rõ ràng các tầng: Mô hình OSI phân chia quá trình truyền thông dữ liệu thành các tầng riêng biệt, giúp cho việc phát triển, sửa đổi và duy trì hệ thống mạng trở nên dễ dàng hơn.
2. Tiêu chuẩn hóa: Mỗi tầng trong mô hình OSI đều có các chuẩn giao thức riêng biệt, giúp cho việc tương tác giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau trở nên thuận lợi và hiệu quả.
3. Tính linh hoạt: Mô hình OSI cho phép thay đổi hoặc nâng cấp các tầng một cách độc lập mà không ảnh hưởng đến các tầng khác, giúp cho việc cải thiện hiệu suất và tính bảo mật của hệ thống mạng.

Hạn chế và vấn đề của mô hình OSI

1. Phức tạp: Với 7 tầng chức năng khác nhau, mô hình OSI có thể trở nên phức tạp và khó hiểu đối với nhiều người.
2. Không linh hoạt: Mặc dù mô hình OSI cho phép thay đổi và nâng cấp từng tầng độc lập, nhưng việc thực hiện thay đổi này có thể gây ra sự không đồng nhất giữa các thiết bị và ứng dụng sử dụng các chuẩn giao thức khác nhau.
3. Hiệu suất: Do sự phân chia rõ ràng các chức năng vào từng tầng, có thể dẫn đến việc truyền thông dữ liệu trở nên chậm chạp và không hiệu quả trong một số trường hợp.

Tại sao mô hình OSI lại quan trọng

Một trong những lý do quan trọng khiến mô hình OSI trở nên quan trọng là việc nó cung cấp một cách tiếp cận logic và có cấu trúc để hiểu về cách thức hoạt động của mạng. Bằng cách phân chia các chức năng và trách nhiệm vào từng tầng khác nhau, người dùng có thể dễ dàng theo dõi và xác định vấn đề khi xảy ra sự cố giúp việc quản lý, bảo trì và cải thiện hiệu suất của hệ thống mạng trở nên dễ dàng hơn.

Mô hình OSI cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và chuẩn hóa các giao thức mạng. Bằng việc xác định rõ ràng các chức năng của mỗi tầng, các nhà phát triển có thể dễ dàng phối hợp và phát triển các giao thức mới một cách hiệu quả giúp tăng tính tương thích giữa các thiết bị và ứng dụng từ các nhà sản xuất khác nhau, từ đó tạo ra sự linh hoạt và lựa chọn đa dạng cho người dùng. Ngoài ra, mô hình OSI còn đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo và giáo dục người mới vào ngành công nghệ thông tin và mạng máy tính.

Trong bối cảnh công nghệ thông tin ngày càng phát triển và sự phức tạp của các hệ thống mạng ngày càng tăng, việc hiểu và áp dụng mô hình OSI đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và quản lý các hệ thống mạng hiện đại. Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống mà còn giúp tạo ra sự đồng nhất và tương thích giữa các thiết bị và ứng dụng khác nhau. Do đó, mô hình OSI vẫn luôn giữ vai trò quan trọng và không thể thiếu trong ngành công nghiệp mạng máy tính ngày nay.

Mô hình OSI ứng dụng trong mô hình thiết kế IoT

Ứng dụng của mô hình OSI

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một mô hình tham chiếu được sử dụng để mô tả cách mà các hệ thống mạng hoạt động. Mô hình này chia quá trình truyền thông mạng thành 7 tầng, mỗi tầng đảm nhận một phần công việc cụ thể để đảm bảo truyền thông diễn ra hiệu quả. Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của mô hình OSI trong thực tế:

1. Hướng dẫn phát triển và thiết kế mạng: Mô hình OSI cung cấp một cái nhìn tổng quan về cách thức hoạt động của mạng, từ đó hướng dẫn cho việc phát triển và thiết kế các hệ thống mạng mới. Việc áp dụng mô hình này giúp đảm bảo tính tương thích và hiệu quả của hệ thống mạng.
2. Hỗ trợ trong vấn đề gỡ lỗi: Với việc chia quá trình truyền thông thành nhiều tầng khác nhau, mô hình OSI giúp dễ dàng xác định nguyên nhân của sự cố và gỡ lỗi trong quá trình truyền thông mạng. Mỗi tầng đều có chức năng cụ thể, từ đó giúp tìm ra lỗi một cách nhanh chóng và chính xác.
3. Định rõ trách nhiệm của từng tầng: Mô hình OSI giúp xác định rõ vai trò và trách nhiệm của từng tầng trong quá trình truyền thông giúp việc phân chia công việc và quản lý mạng trở nên dễ dàng hơn, từ đó tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống mạng.
4. Hỗ trợ trong việc phát triển các giao thức mạng: Mô hình OSI hỗ trợ trong việc phát triển và cải tiến các giao thức mạng, đảm bảo tính tương thích và hiệu quả của các giao thức mới được phát triển.
5. Tiêu chuẩn hóa trong ngành công nghiệp: Mô hình OSI đảm bảo tính nhất quán và tương thích giữa các hệ thống mạng khác nhau, từ đó giúp ngành công nghiệp mạng phát triển ổn định và bền vững.

Ví dụ truyền dữ liệu theo mô hình OSI

Để cung cấp một ví dụ dễ hiểu về cách truyền dữ liệu theo mô hình OSI, hãy xem xét quá trình truyền tệp từ một máy tính nguồn đến một máy tính đích trong một mạng Ethernet.

Tầng Vật lý

• Tín hiệu vật lý được truyền từ máy tính nguồn đến máy tính đích thông qua các thiết bị mạng như switch hoặc router.

Tầng Liên kết dữ liệu

• Các frame được gửi qua mạng Ethernet từ máy tính nguồn đến máy tính đích.
• Frame được gửi qua mạng Ethernet từ máy tính nguồn đến máy tính đích.
• Frame được chia thành các gói dữ liệu nhỏ hơn gọi là các frame và gắn thêm thông tin địa chỉ MAC (Media Access Control) của máy tính nguồn và máy tính đích vào frame.

Tầng Mạng

• Các segment được gửi đến địa chỉ IP của máy tính đích.
• Tầng này thêm thông tin địa chỉ IP (Internet Protocol) vào các segment. Địa chỉ IP xác định máy tính nguồn và máy tính đích trong mạng.

Tầng Giao vận

• Các segment được chia nhỏ tệp tin hình ảnh thành các đơn vị dữ liệu nhỏ hơn, gọi là các segment. Các segment được đánh số thứ tự để đảm bảo tính toàn vẹn và đúng thứ tự trong quá trình truyền.

Tầng Phiên

• Tầng này thiết lập phiên giao tiếp giữa máy tính A và máy tính B. Nó xác định và duy trì các thông tin phiên như định danh và thông tin điều khiển.

Tầng Trình diễn

• Tầng này chịu trách nhiệm mã hóa tệp tin hình ảnh thành một định dạng chuẩn, ví dụ như JPEG. Điều này đảm bảo rằng dữ liệu được chuẩn hóa trước khi truyền.

Tầng Ứng dụng

• Người dùng muốn truyền tệp tin hình ảnh từ máy tính A đến máy tính B.

Cách sắp xếp này được sắp xếp theo thứ tự từ tầng vật lý đến tầng ứng dụng, theo thứ tự mà dữ liệu được truyền trong mô hình OSI. Tại máy tính đích, quá trình truyền dữ liệu xảy ra theo cách ngược lại, các frame được nhận và giải nén để khôi phục tệp tin hình ảnh ban đầu.

Ví dụ trực quan truyền dữ liệu theo mô hình OSI 

Tổng kết

Mô hình OSI đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và triển khai các mạng máy tính. Bằng cách phân chia công việc thành các tầng khác nhau và xác định rõ ràng vai trò, chức năng của từng tầng, mô hình OSI giúp đảm bảo việc truyền thông dữ liệu diễn ra một cách hiệu quả và an toàn. Bài viết đến đây là kết thúc, cảm ơn bạn đã chú ý theo dõi!