Hiểu mô hình OSI là điều tối quan trọng đối với bất kỳ ai làm việc trong các lĩnh vực liên quan đến truyền thông mạng, CNTT hoặc an ninh mạng. Nó không chỉ giúp khắc phục sự cố mạng mà còn hỗ trợ thiết kế và triển khai các giải pháp mạng mới. Vậy mô hình OSI là gì? Hãy cùng LPTech tìm hiểu nhiệm vụ và chức năng 7 tầng OSI.

Mô Hình OSI là gì?

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một khung khái niệm tiêu chuẩn hóa các chức năng của một hệ thống liên lạc hoặc kết nối mạng.

Nó được Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) phát triển để tạo điều kiện thuận lợi cho tương tác giữa các hệ thống truyền thông đa dạng với các giao thức được tiêu chuẩn hóa.

Mô hình mô tả cách thông tin từ ứng dụng phần mềm trong một máy tính di chuyển qua phương tiện mạng đến ứng dụng phần mềm trong máy tính khác.

Mô hình OSI được chia thành 7 tầng, mỗi tầng có các nhiệm vụ và chức năng cụ thể liên quan đến giao tiếp mạng. Mỗi tầng giao tiếp với tầng ngay trên nó và tầng ngay bên dưới nó, tạo ra một ngăn xếp quản lý hiệu quả sự phức tạp của giao tiếp mạng.

Bằng cách hiểu mô hình OSI, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách các giao thức mạng hoạt động cùng nhau để cho phép giao tiếp giữa các hệ thống máy tính.

Tìm hiểu chi tiết về nhiệm vụ và chức năng của 7 tầng OSI

Các chức năng của 7 tầng OSI được sắp xếp từ tầng dưới cùng đến tầng trên cùng như sau:

Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application Layer)

Tầng ứng dụng là tầng thứ 7 và tầng trên cùng của mô hình OSI. Nó cung cấp một bộ giao diện cho các ứng dụng để truy cập các dịch vụ mạng. Tầng này gần người dùng cuối nhất, có nghĩa là cả tầng ứng dụng và người dùng tương tác trực tiếp với ứng dụng phần mềm.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này bao gồm:

• Chia sẻ tài nguyên và chuyển hướng thiết bị: Tầng ứng dụng cho phép người dùng trên các mạng từ xa làm việc cùng nhau thông qua việc chia sẻ tài nguyên và dịch vụ, đồng thời nó quản lý việc chuyển hướng thiết bị.
• Network Virtual Terminal: Đây là phiên bản phần mềm của thiết bị đầu cuối vật lý và cho phép người dùng đăng nhập vào máy chủ từ xa. Ứng dụng tạo phần mềm mô phỏng thiết bị đầu cuối tại máy chủ từ xa. Máy tính của người dùng giao tiếp với thiết bị đầu cuối phần mềm, phần mềm này sẽ giao tiếp với máy chủ và ngược lại.
• Truyền, Truy cập và Quản lý Tệp (FTAM): Một khía cạnh quan trọng của Tầng Ứng dụng là cho phép người dùng truy cập, truy xuất, quản lý và kiểm soát các tệp trong một máy tính từ xa.
• Dịch vụ thư: Tầng này cung cấp các dịch vụ email khác nhau như chuyển tiếp và lưu trữ email.
• Dịch vụ thư mục: Tầng này cung cấp các nguồn cơ sở dữ liệu phân tán và truy cập thông tin toàn cầu về các đối tượng và dịch vụ khác nhau.

Về bản chất, Tầng ứng dụng đóng vai trò là cửa sổ cho người dùng và quy trình ứng dụng truy cập các dịch vụ mạng. Về cơ bản, tầng này cho phép người dùng, dù là con người hay phần mềm, tương tác với ứng dụng hoặc mạng bất cứ khi nào cần thiết.

Tầng 6: Tầng trình bày (Presentation Layer)

Tầng Trình diễn là tầng thứ 6 của Mô hình OSI. Nó hoạt động như một trình dịch cho mạng và chịu trách nhiệm biểu diễn dữ liệu và định dạng mã. Tầng này đảm bảo rằng dữ liệu được truyền từ các tầng thấp hơn có thể được đọc bởi Tầng ứng dụng của hệ thống nhận.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này bao gồm:

• Dịch dữ liệu: Tầng trình bày dịch dữ liệu sang định dạng được tiêu chuẩn hóa để giao tiếp hiệu quả giữa các tầng khác nhau. Ví dụ: nó có thể chuyển đổi ASCII sang EBCDIC hoặc ngược lại.
• Nén dữ liệu: Để giảm thiểu số lượng bit được gửi qua mạng, tầng trình bày có thể nén dữ liệu. Tầng tương tự ở phía nhận sẽ giải nén dữ liệu.
• Mã hóa và giải mã dữ liệu: Vì mục đích bảo mật, Tầng trình bày có thể mã hóa dữ liệu trước khi truyền và giải mã dữ liệu khi nhận được.
• Chuyển đổi ký tự và chuỗi: Tầng trình bày quản lý cú pháp và ngữ nghĩa của việc trao đổi thông tin giữa hai hệ thống giao tiếp.

Về bản chất, tầng trình bày đóng vai trò là trình dịch, cho phép dữ liệu được trình bày ở định dạng mà hệ thống nhận có thể hiểu được. Nó đóng một vai trò thiết yếu trong việc chuẩn bị dữ liệu để truyền và xử lý dữ liệu nhận được.

Tầng 5: Tầng phiên (Session Layer)

Tầng Phiên là tầng thứ 5 của Mô hình OSI. Nó thiết lập, quản lý và kết thúc các phiên giữa hai máy chủ giao tiếp. Phiên là một loạt các tương tác giữa hai thiết bị giao tiếp xảy ra trong khoảng thời gian của một kết nối.

Tầng này đảm bảo truyền dữ liệu hoàn chỉnh từ nguồn đến đích và duy trì phiên cho đến khi hoàn tất.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này bao gồm:

• Thiết lập, bảo trì và kết thúc phiên: Tầng phiên thiết lập, điều phối và kết thúc các cuộc hội thoại, trao đổi và hộp thoại giữa các ứng dụng ở mỗi đầu. Nó liên quan đến thiết lập phiên, điều phối (điều chỉnh luồng dữ liệu) và các điều kiện kết thúc.
• Đồng bộ hóa: Tầng phiên cho phép thêm các điểm kiểm tra hoặc điểm đồng bộ hóa vào luồng dữ liệu. Điều này đặc biệt hữu ích trong trường hợp truyền dài, khi xảy ra sự cố, chỉ dữ liệu sau điểm kiểm tra cuối cùng cần được truyền lại.
• Điều khiển hộp thoại: Tầng phiên cho phép hai hệ thống tham gia vào hộp thoại. Nó cho phép giao tiếp giữa hai quá trình diễn ra ở chế độ bán song công (một chiều tại một thời điểm) hoặc song công hoàn toàn (hai chiều cùng một lúc).

Về bản chất, tầng phiên hoạt động giống như một nhạc trưởng, thiết lập các quy tắc tương tác giữa các thiết bị trước khi chúng giao tiếp, duy trì cuộc trò chuyện của chúng và quyết định thời điểm và cách thức chúng nên ngừng nói chuyện.

Tầng 4: Tầng vận chuyển (Transport Layer)

Tầng vận chuyển là tầng thứ 4 trong mô hình OSI. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý giao tiếp đầu cuối qua mạng. Tầng này đảm bảo rằng việc truyền dữ liệu đáng tin cậy, hiệu quả và không có lỗi từ điểm này sang điểm khác.

Hai giao thức chính ở tầng này là giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP) cung cấp giao tiếp định hướng kết nối và đáng tin cậy, và Giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP) cung cấp giao tiếp không kết nối và nhanh hơn.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này bao gồm:

• Địa chỉ điểm dịch vụ: Tiêu đề tầng vận chuyển bao gồm một loại địa chỉ được gọi là địa chỉ điểm dịch vụ (hoặc số cổng) để phân biệt các ứng dụng khác nhau trên thiết bị.
• Phân đoạn và tập hợp lại: Một luồng dữ liệu lớn được chia thành các phần nhỏ hơn ở cuối người gửi. Những phần nhỏ hơn này, được gọi là các phân đoạn, được lắp ráp lại ở đầu máy thu.
• Kiểm soát kết nối: Tầng vận chuyển có thể thiết lập giao tiếp hướng kết nối hoặc giao tiếp không kết nối tùy thuộc vào giao thức được sử dụng (TCP cho hướng kết nối, UDP cho không kết nối).
• Kiểm soát luồng: Tương tự như Tầng liên kết dữ liệu, Tầng vận chuyển cũng sử dụng kiểm soát luồng để ngăn người nhận tràn ngập dữ liệu.
• Kiểm soát lỗi: Tầng vận chuyển thực hiện kiểm tra lỗi bằng cách sử dụng tổng kiểm tra trong tiêu đề và cung cấp xác nhận nhận dữ liệu thành công. Nếu phát hiện lỗi, bên nhận yêu cầu truyền lại.

Về bản chất, Tầng vận chuyển đóng vai trò là bộ điều khiển lưu lượng kỹ thuật số, quản lý việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị và đảm bảo dữ liệu đến chính xác và theo thứ tự.

Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer)

Tầng Mạng là tầng thứ 3 trong Mô hình OSI. Nó chịu trách nhiệm chính cho việc định tuyến dữ liệu, chuyển tiếp gói và xử lý tắc nghẽn mạng. Tầng này đảm bảo rằng các gói dữ liệu được truyền từ nguồn đến đích, có khả năng qua nhiều mạng (liên mạng).

Một trong những thành phần quan trọng nhất của tầng này là Giao thức Internet (IP), xác định sơ đồ địa chỉ cho các thiết bị và cho phép tạo một mạng ảo gồm các nút được đặt chồng lên trên mạng vật lý.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này bao gồm:

• Địa chỉ logic: Mọi thiết bị trên mạng đều có một địa chỉ logic (như địa chỉ IP) được Tầng mạng sử dụng để xác định thiết bị nguồn và đích. Các địa chỉ được thêm vào trong tiêu đề của các gói để chỉ định người gửi và người nhận.
• Định tuyến và chuyển tiếp: Tầng Mạng xác định đường dẫn tốt nhất để truyền các gói dữ liệu từ nguồn đến đích. Quá trình này liên quan đến việc quyết định dữ liệu tuyến đường nào sẽ đi từ nguồn đến đích dựa trên các yếu tố như điều kiện mạng, mức độ ưu tiên của dịch vụ và các yếu tố khác.
• Liên mạng: Tầng mạng tạo điều kiện giao tiếp giữa các mạng khác nhau trong trường hợp thiết bị nguồn và đích không nằm trên cùng một mạng.
• Kiểm soát tắc nghẽn: Nếu có quá nhiều gói trong mạng cùng một lúc, nó có thể dẫn đến tắc nghẽn. Tầng mạng giúp kiểm soát các tình huống như vậy và ngăn ngừa mất gói.
• Trình tự gói: Nếu các gói đến không theo trình tự, Tầng mạng sẽ sắp xếp lại chúng dựa trên số thứ tự của chúng.

Về bản chất, Tầng mạng hoạt động như một bộ điều khiển mạng, quản lý các hoạt động của mạng và định tuyến dữ liệu đến đích một cách liền mạch.

Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu 

Tầng Liên kết Dữ liệu (Data Link Layer) nó thiết lập và kiểm soát việc truyền dữ liệu qua tầng vật lý, tạo thành một liên kết đáng tin cậy giữa hai nút được kết nối trực tiếp. Tầng này đảm bảo rằng dữ liệu được gửi từ Tầng vật lý của một thiết bị được nhận chính xác tại Tầng vật lý của thiết bị khác.

Tầng liên kết dữ liệu được chia thành 2 tầng con: Kiểm soát liên kết hợp lý (LLC) quản lý giao tiếp giữa các thiết bị và Kiểm soát truy cập phương tiện (MAC) kiểm soát cách thiết bị có quyền truy cập vào dữ liệu và quyền truyền dữ liệu đó.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này là:

• Đồng bộ hóa khung: Tầng Liên kết Dữ liệu đóng gói các bit thô từ Tầng Vật lý vào các khung (đơn vị dữ liệu có cấu trúc), thêm tiêu đề và đoạn giới thiệu để tạo ranh giới khung.
• Xác định địa chỉ vật lý: Nó thêm tiêu đề vào khung để xác định địa chỉ vật lý của người gửi và/hoặc người nhận khung khi nó được sử dụng trong mạng cục bộ.
• Kiểm soát luồng: Nếu tốc độ dữ liệu được lấy bởi người nhận thấp hơn tốc độ được tạo ra ở người gửi, Tầng liên kết dữ liệu sẽ áp đặt cơ chế kiểm soát luồng để tránh quá tải cho người nhận.
• Kiểm soát lỗi: Bằng cách thêm đoạn giới thiệu ở cuối khung, Tầng liên kết dữ liệu đảm bảo phát hiện và sửa lỗi, do đó tạo điều kiện cho giao tiếp đáng tin cậy và không có lỗi.
• Kiểm soát truy cập: Khi hai hoặc nhiều thiết bị được kết nối với cùng một liên kết, các giao thức của Tầng liên kết dữ liệu được sử dụng để xác định thiết bị nào có quyền kiểm soát liên kết tại bất kỳ thời điểm nào.

Về bản chất, Tầng liên kết dữ liệu đóng vai trò là cầu nối quan trọng, đảm bảo truyền dữ liệu liền mạch từ nút này sang nút khác qua tầng vật lý.

Tầng 1: Tầng vật lý (Physical Layer)

Tầng Vật lý là tầng đầu tiên và cơ bản nhất của Mô hình OSI. Nó chịu trách nhiệm cho kết nối vật lý thực tế giữa các thiết bị. Tầng này liên quan đến tất cả các khía cạnh cần thiết để truyền dòng bit thô qua phương tiện vật lý.

Vai trò của tầng vật lý bao gồm xác định các thông số kỹ thuật điện và vật lý cho các thiết bị. Nó xác định cách bố trí các chân, điện áp, thông số kỹ thuật của cáp, bộ tập trung, bộ lặp, bộ điều hợp mạng, bộ điều hợp bus chủ, v.v.

Các nhiệm vụ và chức năng chính được thực hiện bởi tầng này là:

• Kiểm soát phương tiện vật lý: Tầng vật lý quản lý cách máy tính kết nối với phương tiện mạng (như cáp đồng trục, cáp quang hoặc tần số vô tuyến không dây).
• Quản lý tốc độ bit: Nó kiểm soát tốc độ truyền dữ liệu, đảm bảo rằng các bit được gửi theo trình tự xác định và ở tốc độ chấp nhận được.
• Chuyển đổi dữ liệu: Tầng vật lý chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số thành tín hiệu phù hợp với phương tiện truyền dẫn. Đối với kết nối có dây, nó có thể là tín hiệu điện, đối với mạng không dây, đó có thể là tín hiệu vô tuyến và đối với cáp quang, đó có thể là tín hiệu ánh sáng.
• Định nghĩa chế độ truyền: Nó xác định hướng của luồng tín hiệu giữa hai thiết bị được liên kết - chế độ đơn công, bán song công hoặc song công hoàn toàn.

Về bản chất, tầng vật lý đóng vai trò là sứ giả của mô hình OSI, mang dữ liệu qua các kênh đến đầu nhận.

LỜI KẾT

Trên đây là tổng quan thông tin về mô hình OSI là gì? Đồng thời phân tích chi tiết nhiệm vụ và chức năng từng tầng trong mô hình OSI. Bằng cách hiểu mô hình OSI, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về sự phức tạp và phức tạp của thế giới mạng, cho phép chúng ta thiết kế, triển khai và quản lý mạng hiệu quả hơn. Hy vọng rằng những thông tin trong bài viết này sẽ hữu ích cho mục đích tìm kiếm của bạn.