Học tập‎ > ‎Mạng Máy Tính‎ > ‎

Các tầng trong bộ giao thức mạng TCP/IP

   Bộ giao thức TCP/IP, ngắn gọn là TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó. Bộ giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (Giao thức Điều khiển Giao vận) và IP (Giao thức Liên mạng). Chúng cũng là hai giao thức đầu tiên được định nghĩa.

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Về mặt lôgic, các tầng trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý.

   Mô hình OSI miêu tả một tập cố định gồm 7 tầng mà một số nhà sản xuất lựa chọn và nó có thể được so sánh tương đối với bộ giao thức TCP/IP. Sự so sánh này có thể gây nhầm lẫn hoặc mang lại sự hiểu biết sâu hơn về bộ giao thức TCP/IP.

Các tầng trong chồng giao thức của bộ giao thức TCP/IP

Bộ giao thức IP dùng sự đóng gói dữ liệu hòng trừu tượng hóa (thu nhỏ lại quan niệm cho dễ hiểu) các giao thức và các dịch vụ. Nói một cách chung chung, giao thức ở tầng cao hơn dùng giao thức ở tầng thấp hơn để đạt được mục đích của mình. Chồng giao thức Internet gần giống như các tầng cấp trong mô hình của Bộ quốc phòng Mỹ:


4 Tầng ứng dụng DNS, TFTP, TLS/SSL, FTP, HTTP, IMAP, IRC, NNTP, POP3, SIP, SMTP, SNMP, SSH,   
        TELNET,   ECHO, BitTorrent, RTP, PNRP, rlogin, ENRP, …
Các giao thức định tuyến như BGP và RIP, vì một số lý do, chạy trên TCP và UDP - theo thứ tự từng cặp: BGP dùng TCP, RIP dùng UDP - còn có thể được coi là một phần của tầng ứng dụng hoặc tầng mạng.

3 Tầng giao vận TCP, UDP, DCCP, SCTP, IL, RUDP, …
Các giao thức định tuyến như OSPF (tuyến ngắn nhất được chọn đầu tiên), chạy trên IP, cũng có thể được coi là một phần của tầng giao vận, hoặc tầng mạng. ICMP (Internet control message protocol| - tạm dịch là Giao thức điều khiển thông điệp Internet) và IGMP (Internet group management protocol - tạm dịch là Giao thức quản lý nhóm Internet) chạy trên IP, có thể được coi là một phần của tầng mạng.

2 Tầng mạng IP (IPv4, IPv6)
ARP (Address Resolution Protocol| - tạm dịch là Giao thức tìm địa chỉ) và RARP (Reverse Address Resolution Protocol - tạm dịch là Giao thức tìm địa chỉ ngược lại) hoạt động ở bên dưới IP nhưng ở trên tầng liên kết (link layer), vậy có thể nói là nó nằm ở khoảng trung gian giữa hai tầng.

1 Tầng liên kết Ethernet, Wi-Fi, Token ring, PPP, SLIP, FDDI, ATM, Frame Relay, SMDS, …

Những tầng gần trên nóc gần với người sử dụng hơn, còn những tầng gần đáy gần với thiết bị truyền thông dữ liệu. Mỗi tầng có mộtgiao thức để phục vụ tầng trên nó, và một giao thức để sử dụng dịch vụ của tầng dưới nó (ngoại trừ giao thức của tầng đỉnh và tầng đáy).

Cách nhìn các tầng cấp theo quan niệm: hoặc là cung cấp dịch vụ, hoặc là sử dụng dịch vụ, là một phương pháp trừu tượng hóa để cô lập các giao thức của tầng trên, tránh quan tâm đến thực chất của vấn đề, như việc truyền tải từng bit qua Ethernet chẳng hạn, và phát hiện xung đột (collision detection), trong khi những tầng dưới không cần phải biết đến chi tiết của mỗi một chương trình ứng dụng và giao thức của nó.

Sự trừu tượng hóa này cho phép những tầng trên cung cấp những dịch vụ mà các tầng dưới không thể làm được, hoặc cố ý không làm. Chẳng hạn IP được thiết kế với độ đáng tin cậy thấp, và được gọi là giao thức phân phát với khả năng tốt nhất (thay vì với "độ tin cậy cao" hoặc "đảm bảo nhất"). Điều đó có nghĩa là tất cả các tầng giao vận đều phải lựa chọn, hoặc là cung cấp dịch vụ đáng tin cậy, hoặc là không, và ở mức độ nào. UDP đảm bảo sự toàn vẹn của dữ liệu (bằng cách dùng kiểm tra tổng (checksum)), song không đảm bảo sự phân phát dữ liệu tới đích; TCP cung cấp cả hai, sự toàn vẹn của dữ liệu, và đảm bảo sự phân phát dữ liệu tới đích (bằng cách truyền tải lại gói dữ liệu, cho đến khi nơi nhận nhận được gói dữ liệu).Mô hình này còn thiếu sót một cái gì đó.

  1. Trong liên kết đa điểm, với hệ thống điền địa chỉ riêng của mình (ví dụ như Ethernet), một giao thức để đối chiếu địa chỉ (address mapping protocol) là một cái cần phải có. Những giao thức như vậy được coi là ở dưới tầng IP, song lại ở trên hệ thống liên kết hiện có.
  2. ICMP và IGMP hoạt động bên trên IP song không truyền tải dữ liệu như UDP hoặc TCP.
  3. Thư viện SSL/TLS hoạt động trên tầng giao vận (sử dụng TCP) song ở dưới các giao thức trình ứng dụng.
  4. Ở đây, tuyến liên kết được coi như là một cái hộp kín. Nếu chúng ta chỉ bàn về IP thì việc này hoàn toàn có thể chấp nhận được (vì bản chất của IP là nó có thể truyền tải trên bất cứ cái gì), song nó chẳng giúp được gì mấy, khi chúng ta cân nhắc đến mạng truyền thông như một tổng thể.

Ví dụ thứ ba và thứ tư có thể được giải thích rõ hơn dùng mô hình OSI, trong khi hai ví dụ đầu tiên còn nhiều vấn đề phải đề cập đến.

So sánh với mô hình OSI

Bộ giao thức IP (và chồng giao thức tương ứng) đã được sử dụng, trước khi mô hình OSI được thành lập, và từ đó, rất nhiều lần trong sách in cũng như trong lớp học, chồng giao thức IP đã được so sánh với mô hình OSI rất nhiều lần. Các tầng cấp của OSI cũng thường được dùng để diễn tả chức năng của các thiết bị mạng.

Hai cái có liên quan ít nhiều, song không phải là hoàn toàn giống nhau. Điểm khác biệt đầu tiên dễ thấy nhất là số lượng của các tầng cấp. Mô hình của Bộ Quốc Phòng Mỹ (DoD model), với chồng giao thức IP, chỉ có bốn hoặc năm tầng (tầng liên kết có thể được coi như là một tầng riêng biệt, song cũng có thể được phân tách ra thành hai tầng, tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu, trong khi đómô hình OSI lại dùng bảy tầng. So sánh tên của chúng một cách chặt chẽ cho chúng ta thấy rằng, hai tầng "mới" có tên là tầng trình diễn và tầng phiên. Nhiều sự so sánh đã gộp hai tầng này lại vớitầng ứng dụng của OSI, và coi nó tương tự như tầng ứng dụng của giao thức IP.

Tương tự như chồng giao thức IP, các tầng dưới của mô hình OSI không có nhiều chức năng, đủ để nắm bắt được thực trạng công việc của bộ giao thức IP. Chẳng hạn, chúng ta cần phải có một "tầng liên kết mạng" gắn vào khoảng trống giữa tầng mạng và tầng giao vận, để chỉ ra nơi tồn tại của ICMP (Internet Control Message Protocol - Giao thức điều khiển thông điệp Internet) và IGMP(Internet Group Management Protocol - Giao thức quản lý nhóm Internet). Thêm vào đó, chúng ta cũng cần phải có một tầng ở giữa tầng mạng và tầng liên kết dữ liệu dành cho ARP (Address Resolution Protocol - Giao thức tìm địa chỉ) và RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Giao thức tìm địa chỉ ngược lại). Không những thế, nó còn chịu ảnh hưởng của việc thiết kế chỉ nhắm vào một cài đặt đơn giản của mạng lưới, với một tầng liên kết dữ liệu mà thôi (chẳng hạn người dùng ADSL dùng giao thức đường hầm (tunnelling protocol) để "đào hầm" thông vào mạng lưới của công ty liên hiệp, dùng IP trên PPTP, hơn là dùng IP trên PPPoA, thông qua liên kết ADSL).

Một ví dụ cho thấy mô hình OSI có tác dụng là việc chỉ ra nơi thích hợp nhất của SSL/TLS. Thông thường SSL/TLS được dùng như một giao thức phiên (session protocol), tức là một giao thức tầng cấp trên (upper layer protocol) dành cho TCP hoặc UDP, song lại là một giao thức tầng cấp dưới (lower layer protocol) đối với rất nhiều các giao thức khác (HTTP, SFTP v.v..), hoặc bất cứ một chương trình ứng dụng nào hoạt động trên một stunnel hoặc trên một mạng riêng ảo bảo an (secure virtual private network).

7Tầng ứng dụngHTTPSMTPSNMPFTPTelnetECHOSIPSSHNFSRTSPXMPPWhoisENRP
6Tầng trình diễnXDRASN.1SMBAFPNCP
5Tầng phiênASAPTLSSSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPCNetBIOSASP
4Tầng giao vậnTCPUDPRTPSCTPSPXATPIL
3Tầng mạngIPICMPIGMPIPXBGPOSPFRIPIGRPEIGRPARPRARPX.25
2Tầng liên kết dữ liệuEthernetToken ringHDLCFrame relayISDNATM802.11 WiFiFDDIPPP
1Tầng vật lý10BASE-T100BASE-T1000BASE-TSONET/SDHT-carrier/E-carrier, các tầng vật lý khác thuộc 802.11


Chim bồ câu đưa thư (Carrier pigeon) cũng có thể được nhóm vào tầng vật lý, song đây là cách dùng không được chấp nhận (ngoại tiêu chuẩn).

Có một vài những câu dễ nhớ để giúp các bạn nhớ được tên và trật tự của những tầng cấp trong mô hình OSI.

Các cài đặt

Hiện nay, một số hệ điều hành thương mại có bao gồm và cài đặt sẵn chồng TCP/IP. Đối với đa số người dùng, chúng ta không cần phải lùng tìm bản lập trình thực thi của nó. TCP/IP được bao gồm trong tất cả các phiên bản Unix thương mại và các phân phối của Linux, cũng như với Mac OS XMicrosoft Windows, và Windows Server.

Comments