So sánh mô hình TCP/IP và OSI trong mạng (networking)

Trong các bài viết trước, chứng ta đã tìm hiểu về Mô hình OSI và Mô hình TCP/IP. Hôm nay chúng ta sẽ đi sâu hơn về 2 mô hình này, đồng thời tìm hiểu sự khác nhau và giống nhau của 2 mô hình phổ biến trên.

Giao tiếp là chìa khóa trong cuộc sống hiện đại. Email, cuộc gọi điện thoại, cuộc gọi video là những ví dụ rõ ràng. Tuy nhiên, phát trực tuyến video, thương mại điện tử, eLearning, chơi game, v.v. cũng là một loại giao tiếp. Chúng ta đang thực hiện một số kiểu giao tiếp trong hầu hết các khía cạnh cuộc sống của chúng ta.

Giao tiếp thành công đòi hỏi tất cả các bên tham gia phải biết cách “nói chuyện” với nhau và quan trọng nhất, làm điều đó bằng cách sử dụng cùng một cách (cùng một “ngôn ngữ”), do đó các quy tắc chung phải được xác định và tuân theo.

Các quy tắc mạng và truyền thông được gọi là giao thức. Các giao thức sẽ đảm bảo rằng tất cả các thành phần mạng hiểu nhau.

Các giao thức này được thực hiện trong phần mềm và phần cứng có trong mỗi máy chủ và thiết bị mạng.

Tất cả các giao thức truyền thông được sử dụng trên một thiết bị sẽ tương tác để cung cấp thông tin liên lạc chất lượng và đáng tin cậy với các bên khác.

Một tập hợp các giao thức thường được gọi là một ngăn xếp. Một ngăn xếp minh họa các giao thức như một hệ thống phân cấp nhiều lớp.

Mỗi giao thức lớp cao hơn phụ thuộc vào các dịch vụ của các giao thức ở lớp thấp hơn.

Mô hình TCP / IP và mô hình tham chiếu OSI là hai ngăn xếp giao thức cơ bản được sử dụng bởi các thiết bị để giao tiếp trên mạng, chẳng hạn như Internet, Mạng cục bộ (LAN), v.v.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu những điểm giống và khác nhau giữa các mô hình TCP / IP và OSI.

Chúng ta sẽ bắt đầu với một bản trình bày ngắn gọn về từng cái. Sau đó, chúng ta sẽ tìm hiểu sự khác biệt và tương đồng khác nhau giữa chúng.

Bảng so sánh các tính năng chính

Trước tiên, chúng ta hãy xem bảng so sánh về các tính năng và đặc điểm chính của hai mô hình mạng.

​

Mô hình OSI

OSI là viết tắt của “Open System Interconnection”. Đó là một tiêu chuẩn được viết và duy trì bởi ISO (Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế), thường được gọi là Mô hình OSI.

Một mô hình tham chiếu hầu hết là một mô tả lý thuyết về tất cả các chức năng phải được hoàn thành để đảm bảo giao tiếp giữa hai điểm cuối.

Vì vậy, mục tiêu chính của mô hình tham chiếu là cung cấp sự hiểu biết rõ ràng về các chức năng và quy trình cần thiết cho truyền thông mạng.

Mô hình OSI được sử dụng để thiết kế mạng dữ liệu, thông số kỹ thuật hoạt động và xử lý sự cố.

Nó sử dụng lược đồ ngăn xếp (các lớp) để trình bày các chức năng mạng khác nhau. Như trong Hình 1, mô hình OSI xác định 7 lớp:

• Application
• Presentation
• Session
• Transport
• Network
• Data link
• Physical layer

​

Hình 1: The OSI model​

Bắt đầu từ trên cùng (Lớp 7: Ứng dụng) dữ liệu sẽ được tạo, xử lý và chuyển sang lớp tiếp theo.

Ở lớp dưới cùng (lớp vật lý) dữ liệu sẽ được biến đổi (hoặc mã hóa) thành tín hiệu truyền dẫn để đưa lên dây vật lý.

Quá trình này đề cập đến giai đoạn phát xạ của truyền thông.

Giai đoạn tiếp nhận sẽ là hoạt động đối xứng ngược lại. Nó bắt đầu trong lớp vật lý để giải mã tín hiệu dưới dạng dữ liệu nhị phân. Sau đó, nó kết thúc trên lớp ứng dụng.

Trong các phần sau, sẽ cung cấp mô tả ngắn gọn về từng lớp.

Lớp ứng dụng (Application)

Lớp ứng dụng chứa giao diện trực diện với người dùng.

Bất kỳ ứng dụng người dùng nào sẽ gửi hoặc nhận dữ liệu phải gọi một giao thức “lớp ứng dụng”.

Ví dụ: để truy cập trang web yêu thích, bạn cần sử dụng trình duyệt web trên smart phone của mình.

Bạn không thấy nhưng trình duyệt của bạn sử dụng giao thức HTTP hoặc HTTPS để gửi yêu cầu và nhận dữ liệu từ các trang web.

Các ứng dụng internet khác nhau sử dụng các giao thức khác nhau: FTP để truyền tệp, POP3 / SMTP để trao đổi email, SSH / Telnet hoặc RDP để truy cập từ xa, v.v.

Tất cả đều là các giao thức của Lớp ứng dụng.

Lớp trình bày (Presentation)

Lớp này sẽ xử lý định dạng của dữ liệu được trao đổi giữa các giao thức của lớp trên (lớp ứng dụng).

Nó sẽ đồng bộ hóa định dạng sẽ sử dụng và các thông số cấu hình cần thiết theo từng bên.

Ví dụ: khi bạn đang phát trực tiếp video từ máy chủ phát trực tuyến yêu thích của mình, lớp này sẽ thương lượng và đặt các thông số phù hợp cho thiết bị của bạn: thông lượng dữ liệu, chất lượng hình ảnh, kích thước khung hình, mã hóa âm thanh, v.v.

Lớp phiên (Session)

Lớp phiên cung cấp tổ chức hộp thoại cho lớp trình bày. Có nghĩa là lớp này chịu trách nhiệm đồng bộ hóa thời gian giữa hai thiết bị trên giao tiếp.

Nó sẽ xác định các bước hộp thoại và các thao tác khác nhau cần thực hiện trong mỗi phần.

Ví dụ: khi bạn thực hiện cuộc gọi điện video, lớp phiên sẽ xử lý việc quay số, đổ chuông và đợi cho đến khi bên kia nhấc máy và trả lời cuộc gọi.

Lớp vận chuyển (Transport)

Bắt đầu từ trên cùng, lớp truyền tải sẽ là lớp đầu tiên xử lý giao tiếp TCP giữa hai thiết bị đầu cuối.

Các lớp trên chịu trách nhiệm định dạng và đồng bộ hóa dữ liệu.

Lớp này sẽ đảm bảo việc chuyển gói tin cậy, chuyển phân đoạn dữ liệu và lắp ráp lại cho từng giao tiếp riêng lẻ.

Ví dụ: nếu bạn đang tải xuống video, lớp truyền tải sẽ xác định kích thước của từng phân mảnh (được gọi là phân đoạn), trình tự của chúng và liệu chúng có cần xác minh tiếp nhận tại thiết bị đích hay không.

Lớp mạng (Network)

Các thiết bị được nhóm lại trong các mạng, sau đó các mạng được kết nối với nhau và cũng được nhóm lại để tạo thành các mạng lớn hơn được gọi là Hệ thống tự trị, đến lượt nó được kết nối để tạo thành Internet.

Thiết lập mạng phức tạp này cần một giao thức đặc biệt để tìm ra cách hoặc lộ trình tốt nhất từ thiết bị người gửi đến người nhận.

Lớp mạng sẽ chịu trách nhiệm cho chức năng này. Nó sẽ đảm bảo cho lớp truyền tải rằng mỗi phân đoạn sẽ được định tuyến thông qua thiết bị trung gian được gọi là bộ định tuyến để đến đích cuối cùng.

Lớp liên kết dữ liệu (Data link)

Lớp này tạo thành mức cơ bản của một mạng. Nó cung cấp các thủ tục để trao đổi khung dữ liệu giữa các thiết bị qua một phương tiện chung (thường là qua mạng Ethernet trong các mạng LAN).

Vì vậy, nó sẽ đảm bảo giao tiếp giữa các thiết bị trong cùng một mạng lớp 2.

Ví dụ: khi bạn cố gắng in một tệp bằng máy in văn phòng của mình, lớp liên kết dữ liệu sẽ đảm bảo rằng tất cả các khung đều được máy in nhận. Một khung sẽ là đơn vị được sử dụng để chia nhỏ dữ liệu trong lớp Liên kết dữ liệu.

Lớp vật lý (Physical layer)

Các giao thức lớp vật lý mô tả các chức năng cần thiết để xử lý việc truyền dữ liệu đến và đi từ một thiết bị mạng.

Các chức năng đó liên quan đến phần cứng NIC (Network Interface Card) và phương tiện được sử dụng. Truyền thông không dây và có dây rõ ràng sẽ cần các chức năng khác nhau.

Mô hình TCP / IP

Trong thập kỷ 1970, mô hình phân lớp đầu tiên cho mạng được tạo ra và bao gồm hai giao thức riêng biệt, đó là Giao thức điều khiển truyền và Giao thức Internet.

Phần đầu tiên (TCP) cung cấp một dịch vụ hướng kết nối đáng tin cậy, trong khi phần còn lại (IP) cung cấp một giao thức không kết nối.

Mô hình TCP / IP xác định bốn chức năng cơ bản cần được đảm bảo để mọi giao tiếp thành công.

Ngăn xếp giao thức TCP / IP tuân theo cấu trúc của mô hình này. Như thể hiện trong Hình 2 bên dưới, mô hình này xác định 4 lớp:

• Application
• Transport
• Internet
• Network Access

​

Hình 2: The TCP/IP Model​

Lớp ứng dụng (Application)

Lớp này sẽ xử lý tất cả các hoạt động liên quan đến ứng dụng. Điều này có nghĩa là việc tạo dữ liệu, định dạng và đồng bộ hóa hộp thoại được đảm bảo.

Nói cách khác, Lớp Ứng dụng TCP / IP tương đương với 3 Lớp trên cùng được xác định bởi Mô hình OSI (Ứng dụng + Trình bày + Phiên).

Lớp vận chuyển (Transport)

Điều này hỗ trợ giao tiếp giữa 2 thiết bị đầu cuối trên các mạng đa dạng.

Các ứng dụng có thể chọn các dịch vụ khác nhau để nâng cao tính năng phân phối cụ thể: độ trễ tối thiểu, lỗi tối thiểu hoặc tốc độ và băng thông cao.

Lớp Internet (Internet)

Nó chịu trách nhiệm định tuyến các đoạn dữ liệu (được gọi là gói tin) từ thiết bị người gửi đầu tiên cho đến khi đến người nhận.

Các gói của cùng một kênh liên lạc có thể sử dụng các đường dẫn khác nhau. Chúng sẽ được lắp ráp lại trước khi chuyển đến thiết bị cuối.

Lớp truy cập mạng (Network Access)

Nó kiểm soát các thiết bị phần cứng và phương tiện tạo ra mạng. Nó cung cấp các chức năng điện, cơ học và thủ tục để duy trì truyền dữ liệu và tín hiệu giữa bất kỳ thiết bị nào trong mạng.

So sánh: TCP / IP và OSI Model

Trong bài viết này, đã mô tả hai mô hình cơ bản được sử dụng trong mạng lưới: Mô hình OSI và Mô hình TCP / IP.

Bạn có thể thấy rõ rằng những mô hình đó có nhiều điểm chung và cung cấp vai trò gần như giống nhau. Nhưng nhìn kỹ chúng cũng có một số điểm khác biệt.

Trong phần này, chúng ta sẽ so sánh giữa chúng và làm nổi bật sự khác biệt và giống nhau của chúng.

Sự khác biệt giữa các mô hình TCP / IP và OSI

• Mô hình TCP / IP cũ hơn mô hình OSI
• Hai mô hình khác nhau về cách chúng phân chia các chức năng mạng khác nhau. Mô hình OSI cung cấp 7 lớp trong khi TCP / IP chỉ sử dụng 4 lớp để xác định ngăn xếp của nó. Hình 3 dưới đây cho thấy rõ ràng sự khác biệt giữa 2 ngăn xếp:
  • Lớp Ứng dụng TCP / IP bao gồm các chức năng khác nhau cung cấp các dịch vụ liên quan đến dữ liệu cho người dùng cuối. Các dịch vụ đó được cung cấp bởi 3 lớp trên trong Mô hình OSI (Ứng dụng + Trình bày + Phiên).
  • Lớp truy cập mạng trong mô hình TCP / IP xử lý quyền truy cập trung bình và kiểm soát phần cứng. Trong khi mô hình OSI chia chức năng này thành 2 lớp. Liên kết dữ liệu và vật lý.

​

Hình 3: Mapping between OSI and TCP/IP models​

• Mặc dù mô hình TCP / IP có vẻ đơn giản hơn OSI (do ít lớp hơn), điều này cũng có nghĩa là khó khắc phục sự cố hơn trong trường hợp có sự cố.
• Mô hình OSI là mô hình được ưa chuộng và sử dụng thường xuyên nhất khi thiết kế, triển khai và quản lý mạng máy tính.

Điểm giống nhau giữa các mô hình TCP / IP và OSI

Hình 3 ở trên cũng cho thấy những điểm tương đồng giữa 2 mô hình. Điểm tương đồng chính là ở các lớp mạng và truyền tải.

• OSI lớp 3 ánh xạ trực tiếp đến lớp Internet của mô hình TCP / IP. Trong cả hai mô hình, lớp này mô tả các giao thức đánh địa chỉ và định tuyến các gói dữ liệu thông qua các mạng đa dạng.
• OSI lớp 4 ánh xạ trực tiếp đến lớp truyền tải TCP / IP. Trong cả hai mô hình, lớp này cung cấp mô tả chung về các dịch vụ cần thiết để tập hợp và phân phối dữ liệu giữa hai thiết bị đầu cuối một cách đáng tin cậy.

• Cả hai mô hình giao thức đều cung cấp các cách kết nối mạng hợp lý và để giao tiếp giữa hai thiết bị đầu cuối qua các mạng hiện đại (chẳng hạn như Internet, v.v.).

Tóm lại

Các Mô hình TCP / IP và OSI giúp chúng ta hình dung cách các giao thức khác nhau hoạt động cùng nhau để kích hoạt truyền thông mạng.

Chúng mô tả hoạt động của các giao thức xảy ra trong mỗi lớp, cũng như sự tương tác với các lớp bên trên và bên dưới lẫn nhau.

Mô hình TCP / IP tập trung nhiều hơn vào các giao thức được sử dụng trong bộ của nó, trong khi Mô hình OSI là một mô hình tham chiếu. Nó mô tả các chức năng phải được hoàn thành tại một lớp cụ thể, nhưng không chỉ định chính xác cách một chức năng phải được hoàn thành.

Chúc các bạn thành công.

 

Thanks.