Bài giảng học phần mạng máy tính phần 4 ths huỳnh quốc bảo

5/5/2013

Kiến trúc phân tầng
Ví dụ
Tại sao phải phân tầng?

2

1

Ví dụ phân tầng
Phân tầng

VD: Tổ chức vận chuyển hàng không
Không phân tầng

Player
Speaker
Amplifier

Tất cả chức năng đều đặt cả
trong một khối
Khi muốn thay đổi:
Nâng cấp toàn bộ

Vé (soát)

Hành lý (kiểm tra)

Hành lý (khai báo)

Cửa (vào)

Cửa (ra)

Cất cánh

Hạ cánh
Bay

Bay

Cassette
Bộ dàn âm thanh

Vé (mua)

Bay, Transit

• Một chuỗi liên tiếp các bước
3

4


5/5/2013

Ví dụ phân tầng

KL: Vì sao phải phân tầng?

ticket (purchase)

ticket (complain)

baggage (check)

baggage (claim)

gates (load)

gates (unload)

gate

runway (land)

takeoff/landing

airplane routing

airplane routing

runway (takeoff)
airplane routing
Sân bay đi

airplane routing

airplane routing

Sân bay trung chuyển

• Đối với các hệ thống phức tạp: nguyên lý ”chia để trị” 
• Cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và 
quan hệ giữa chúng
• Cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống

ticket
baggage

• Thay đổi bên trong một bộ phận không ảnh hưởng đến 
các bộ phận khác
• e.g., Nâng cấp từ CD lên DVD player mà không phải 
thay loa.

Sân bay đến

Tầng: Mỗi tầng có nhiệm vụ cung cấp 1 dịch vụ
• Dựa trên các chức năng của chính tầng đó
• Dựa trên các dịch vụ cung cấp bởi tầng dưới

6

5

OSI - Open System Interconnection

Các mô hình tham chiếu
Mô hình OSI
Mô hình TCP/IP

Application layer

Tầng ứng dụng

Presentation layer

Tầng trình diễn

Session layer

Tầng phiên

Transport layer

Tầng giao vận

Network layer

Tầng mạng

Tầng liên kết dữ liệu

Data link layer

Tầng vật lý

Physical layer

Hệ thống cuối

7

Tầng mạng

Nút mạng
trung gian

Hệ thống cuối
8


5/5/2013

Phân chia các chức năng trong việc trao đổi thông tin
Bên gửi

Mô hình tham chiếu OSI

Bên nhận
Thông tin muốn
trao đổi

(Open Systems Interconnection)
Sự phát triển các chuẩn mạng và sự ra đời của mô hình tham chiếu OSI

Thông tin nhận được

Chuyển từ suy nghĩ
sang lời nói

Ngôn ngữ

Japanese?
English?

SNA

Chuẩn hóa

Ngôn ngữ

Các phương tiện truyền thông

•
•
•

Thư?
Điện thoại?
E-mail?

Khả năng kết nối
Khả năng phát triển
Đơn giản hóa

DECNET

TCP/IP

Việc trao đổi thông tin sẽ diễn ra

suôn sẻ nếu tại mỗi tầng, cùng một
phương tiện, chức năng được sử dụng
9

Mô hình OSI ( Open Systems Interconnection)

MOÂ HÌNH OSI (Open Systems Interconnection)

OSI ( Open Systems Interconnection) : Ra đời năm 1984 Là tập hợp các đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc mạng
dành cho việc kết nối các thiết bị không cùng chủng loại
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
01011101
Physical

Application
Các tầng thấp nhất định nghĩa các giao
tiếp vật lý và đặc trưng truyền tải điện tử.
Các tầng giữa định nghĩa cách thức các
thiết bị truyền thông, duy trì kết nối, kiểm
lỗi và điều khiển luồng tránh việc một
hệ thống phải nhận nhiều dữ liệu hơn
mức xử lý của nó. Các tầng cao nhất định
nghĩa cách thức các ứng dụng sử dụng
các dịch vụ của tầng thấp hơn.

12

Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical


5/5/2013

MOÂ HÌNH OSI (Open Systems Interconnectio)

Cấu trúc phân lớp của mô hình OSI
7

Application

6

Presentation

5

Session



Layer 7: Application



Layer 6: Presentation



Layer 5: Session

4

Transport



Layer 4: Transport
Layer 3: Network

3



AddNetwork
Your Text



Layer 2: Data Link

2

Data Link



Layer 1: Physical

1

Physical

Chức năng :
Cung cấp giao tiếp giữa chương
trình ứng dụng cho người sử dụng
với hệ thống mạng
Trình bày các đặc tả kỹ thuật để
giải quyết vấn đề giao tiếp giữa
các chương trình ứng dụng với hệ
thống mạng
Ví dụ : Các ứng dụng HTTP,
Telnet, FTP, Mail

14

MOÂ HÌNH OSI
7

Application

6

Presentation

5

Session

4

Transport

3

Add Your Text
Network

2
1

Data Link
Physical

MOÂ HÌNH OSI
Chức năng : Đảm bảo các
dạng thức biễu diễn thông tin
của các ứng dụng sao cho các
hệ thống trên mạng có thể
“hiểu” được.
Trình bày các đặc tả kỹ thuật
các dạng thức biễu diễn thông

tin như : mã hoá, giải mã, nén,
các dạng thức file ảnh….
JPEG, ASCII, GIF, MPEG,
Encryption
15

7

Application

6

Presentation

5

Session

4

Transport

3

Add Your Text
Network

2

Data Link

1

Physical

Chức năng :
Thiết lập, quản lý, kết thúc các
“phiên” (session) giao dịch,
trao đổi dữ liệu trên mạng giữa
các ứng dụng
Trình bày các đặc tả kỹ thuật
thực hiện quá trình trên.

16


5/5/2013

MOÂ HÌNH OSI
7
6
5
4
3
2
1

Application
Presentation
Session

Transport
Add Your Text
Network
Data Link
Physical

MOÂ HÌNH OSI
Chức năng :
Đảm bảo độ tin cậy cho các gói
tin truyền tải trong mạng.
Trình bày các đặc tả kỹ thuật
thực hiện việc : Đánh thứ tự và
đảm bảo thứ tự truyền các gói tin,
ghép/tách dữ liệu từ các gói tin
đến từ một ứng dụng,chọn lựa
giao thức truyền nhận dữ liệu có
hay không cơ chế sửa lỗi.
Ví dụ : TCP,UDP…

7

Application

6

Presentation

5

Session

4

Transport

3

Add Your Text
Network

2

Data Link

1

Physical

17

MOÂ HÌNH OSI
7

Application

18

MOÂ HÌNH OSI
Mức móc nối dữ liệu (Data Link Layer)
Nhiệm vụ của mức này là tiến hành chuyển

đổi thông tin dưới dạng chuỗi các bit ở mức
mạng thành từng đoạn thông tin gọi là
frame. Sau đó đảm bảo truyền liên tiếp các
frame tới mức vật lý, đồng thời xử lý các
thông báo từ trạm thu gửi trả

7

Application

6

Presentation

5

Session

4

Transport

6

Presentation

5

Session

4

Transport

3

Add Your Text
Network

3

Add Your Text
Network

Data Link

2

Data Link

Physical

1

Physical

2
1

Chức năng :

Đảm bảo quá trình chuyển giao các
gói tin giữa các hệ thống trên mạng
thông qua việc xác định đường
dẫn, xử lý gói tin, chuyển giao gói
tin đên các hệ thống.
Trình bày các đặc điểm kỹ thuật về
địa chỉ logic cho các thiết bị mạng,
cơ chế định tuyến, các giao thức
định tuyến

19

Chức năng: Chuyển tải các dòng bit
không có cấu trúc trên đường truyền
vật lý. Đơn vị dữ liệu là các bit
Trình bày các đặc tả về điện và vật
lý của mạng : giao tiếp vật lý, đặc
tính điện của các giao tiếp, cự ly và
tốc độ truyền dữ liệu.

20


5/5/2013



Ví dụ về một quá trình đóng gói dữ liệu

Ví dụ về một quá trình đóng gói dữ liệu

Tương tác giữa các lớp trong mô hình OSI

Tương tác giữa các lớp trong mô hình OSI

Bước 1: Lớp vật lý đảm bảo đồng bộ bit, đặt các mẫu bit trong



buffer, thông báo cho lớp datalink về frame nhận được sau khi giải
mã tín hiệu từ chuỗi bit nhận được


thứ tự bằng thông tin ACK trong header và chuyển cho lớp session




frame, kiểm tra địa chỉ datalink, nếu đúng thì chuyển data giữa
header và trailer của frame lên software lớp 3


Bước 3 : Lớp network kiểm tra địa chỉ lớp 3, nếu đúng thì xử lý
tiếp và chuyển dữ liệu sau header lớp 3 cho software lớp 4

Bước 5 : Lớp session đảm bảo chuỗi các message đã nhận đầy đủ,
sau đó chuyển cho lớp presentation.

Bước 2 : Lớp datalink kiểm tra FCS trong trailer cua frame nhận
được để phát hiện lỗi trong truyền dẫn, nếu phát hiện lỗi thì loại bỏ

Bước 4 : Lớp transport khôi phục các đoạn dữ liệu đến theo đúng

Bước 6 : Lớp presentation chuyển đổi dữ liệu, chuyển cho lớp ứng
dụng.



Bước 7 : Lớp ứng dụng xử lý header cuối cùng chứa các thông tin
về các tham số chương trình ứng dụng giữa 2 host.


5/5/2013

Một số bộ giao thức kết nối mạng
TCP/IP

Mô hình phân tầng của Internet
quá trình gửi dữ liệu từ nguồn, qua nút trung gian (bộ định tuyến) rồi đến đích

:

Có khả năng liên kết nhiều loại máy tính khác nhau.
Là chuẩn Internet toàn cầu.
NetBEUI

:

Được cung cấp theo các sản phẩm của IBM, Microsoft
Không hỗ trợ định tuyến, chỉ sử dụng dựa vào mạng Microsoft

IPX/SPX

FTP

:

FTP
TCP

TCP

Sử dụng trong mạng Novell
IP

Nhỏ nhanh và hiệu quả trên các mạng cục bộ, có hỗ trợ định tuyến
DECnet

:

Giao thức độc quyền của hãng Digital Equipment Corporation

CAT5

Nguồn

Định nghĩa mô hình truyền thông qua LAN, MAN, WAN, có hỗ trợ định tuyến

IP

IP

10M

100M

CAT5

CAT5

100M/Ethernet
CAT5

Đích

Nút trung gian

26

Đóng gói dữ liệu (Encapsulation)
PDU: Protocol Data Unit – Đơn vị dữ liệu giao thức
Protocol N+1

Layer (N+1)

Gói quà

(N+1) PDU

Service interface
Protocol N

Trang trí

Layer (N)

PDU

HN

(N-1) PDU

HN

(N)

Service interface
Protocol N-1
Dán địa chỉ
địa chỉ

addr.

Layer (N-1)

HN-1

địa chỉ

27

28

5/5/2013

Họ giao thức TCP/IP và quá trình đóng gói

Protocol stack và quá trình đóng gói

• Bên gửi
• Mỗi tầng thêm vào các thông tin điều khiển vào phần đầu
gói tin (header) và truyền xuống tầng dưới

• Bên nhận

FTP

FTP

• Mỗi tầng xử lý gói tin dựa trên thông tin trong phần đầu,
sau đó bỏ phần đầu, lấy phần dữ liệu chuyển lên tầng trên.

TCP

TCP

IP

IP
Ex：HTTP header

Data

Application

Application

TCP

TCP

IP

IP

Network Interface

Network Interface

Physical

Physical

TCP header
IP header
Ethernet Frame

Signal

Ethernet/10M

Data

Sender

CAT5

10M

IP

IP
10G

CAT5 WDM

Ethernet/100M

10G

WDM CAT5

Intermediate node

End node

CAT5

End node

Dữ liệu - payload

30

29

Receiver

Protocol stack và quá trình đóng gói

Protocol stack và quá trình đóng gói

FTP

FTP

FTP

FTP

TCP

TCP

TCP

TCP

IP

IP
Ethernet/10M

CAT5

End node

10M

IP
10G

10G

CAT5 WDM

WDM CAT5

Intermediate node
TCP header

IP

IP

Ethernet/100M

Ethernet/10M

CAT5

CAT5

End node

End node

IP
10M

CAT5 WDM

31

Ethernet/100M

10G

WDM CAT5

Intermediate node

IP header TCP header

Dữ liệu - payload

IP

IP
10G

CAT5

End node
Dữ liệu - payload
32


5/5/2013

Protocol stack và quá trình đóng gói
FTP

FTP

TCP

TCP

IP

IP

Ethernet/100M

Ethernet/10M

FTP
TCP

IP

IP
Ethernet/10M

CAT5

10M

IP
10G

CAT5 WDM

10G

WDM CAT5

Intermediate node

End node

Ethernet header IP header TCP header

Protocol stack và quá trình đóng gói

CAT5

CAT5

FTP
TCP

IP
10M

Dữ liệu - payload

10G

CAT5 WDM

Ethernet/100M

10G

WDM CAT5

Intermediate node

End node

End node

IP

IP

IP header TCP header

CAT5

End node
Dữ liệu - payload

33

Protocol stack và quá trình đóng gói

34

Protocol stack và quá trình đóng gói

FTP

FTP

FTP

FTP

TCP

TCP

TCP

TCP

IP

IP

Ethernet/10M

CAT5

End node
WDM header

10M

IP
10G

CAT5 WDM

10G

WDM CAT5

Intermediate node

IP header TCP header

IP

IP

Ethernet/100M

Ethernet/10M

CAT5

CAT5

End node

End node
Dữ liệu - payload

IP
10M

CAT5 WDM

Ethernet/100M

10G

WDM CAT5

Intermediate node

IP header TCP header
35

IP

IP
10G

CAT5

End node
Dữ liệu - payload
36


5/5/2013

Protocol stack và quá trình đóng gói
FTP

FTP

TCP

TCP

IP

IP

Ethernet/100M

Ethernet/10M

FTP
TCP

IP

IP
Ethernet/10M

CAT5

10M

IP
10G

CAT5 WDM

10G

WDM CAT5

Intermediate node

End node

Ethernet header IP header TCP header

Protocol stack và quá trình đóng gói

CAT5

CAT5

FTP

TCP

IP
10M

Dữ liệu - payload

10G

CAT5 WDM

Ethernet/100M

10G

WDM CAT5

Intermediate node

End node

End node

IP

IP

IP header TCP header

CAT5

End node
Dữ liệu - payload

37

Protocol stack và quá trình đóng gói

38

Protocol stack và quá trình đóng gói

FTP

FTP

FTP

FTP

TCP

TCP

TCP

TCP

IP

IP
Ethernet/10M

CAT5

End node

10M

IP
10G

CAT5 WDM

10G

WDM CAT5

Intermediate node

TCP header

IP

IP

Ethernet/100M

Ethernet/10M

CAT5

CAT5

End node

End node
Dữ liệu - payload

IP
10M

IP

IP
10G

CAT5 WDM

Ethernet/100M

10G

WDM CAT5

Intermediate node

CAT5

End node

Dữ liệu - payload

39

40


5/5/2013

Tóm tắt: ưu điểm của kiến trúc phân tầng
• Chia nhỏ cho phép xác định dễ dàng chức năng
mỗi tầng
• Các tầng hoạt động độc lập
• Tầng trên chỉ quan tâm đến việc sử dụng tầng dưới mà
không quan tâm đến các tầng xa hơn
• Cho phép định nghĩa giao diện chung giữa các tầng

• Khả năng mở rộng
• Mềm dẻo, linh hoạt với các công nghệ mới
• Trao đổi giữa các tầng đồng mức
• Có thể cải tiến hệ thống bằng cách thay thế một công nghệ
mới của tầng tương ứng : ISDN→ADSL→FTTH、IPv4→IPv6

• Nếu không phân tầng
• Khi muốn thay đổi, phải làm toàn bộ…
41