Tất cả về Mô Hình OSI: 7 Tầng và chức năng cụ thể

Mô hình OSI là gì và tại sao nó quan trọng?

Mô hình OSI gồm 7 tầng là nền tảng chuẩn hóa giao thức mạng, ra đời vào năm 1984 bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) dưới mã ISO 7498. Mỗi tầng trong mô hình xử lý một chức năng cụ thể, từ việc truyền dữ liệu qua cáp cho đến mã hóa và giao tiếp trực tiếp với người dùng.

Tại thời điểm đó, việc các hãng công nghệ sử dụng giao thức độc quyền gây ra nhiều vấn đề về kết nối. OSI giải quyết mâu thuẫn này bằng cách tạo ra một cấu trúc chung giúp hệ thống khác nhau "nói chuyện" với nhau mà không cần thay đổi phần cứng.

Ngày nay, mặc dù TCP/IP chiếm ưu thế, nhưng OSI vẫn được sử dụng để giảng dạy và làm nền tảng lý thuyết trong việc khắc phục sự cố mạng. Bạn có thể không "thấy" mô hình OSI mỗi khi gửi một email hay livestream, nhưng các giao thức mà nó định nghĩa thì vẫn đang âm thầm vận hành mọi hoạt động mạng hàng ngày.

Mô hình OSI có mấy tầng?

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) gồm 7 tầng, mỗi tầng có vai trò và chức năng cụ thể để đảm bảo quá trình truyền dữ liệu trong mạng được diễn ra mượt mà. Từ tầng thấp nhất là tầng Vật lý cho đến tầng cao nhất là tầng Ứng dụng, mỗi tầng xử lý một phần của quá trình giao tiếp giữa các thiết bị mạng.

• Tầng 1: Vật lý (Physical Layer) – Truyền dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện, ánh sáng hoặc sóng vô tuyến.
• Tầng 2: Liên kết dữ liệu (Data Link Layer) – Đảm bảo dữ liệu được truyền không lỗi giữa các thiết bị trong cùng một mạng.
• Tầng 3: Mạng (Network Layer) – Quản lý định tuyến và chuyển tiếp gói dữ liệu qua các mạng khác nhau.
• Tầng 4: Giao vận (Transport Layer) – Đảm bảo dữ liệu được truyền một cách đáng tin cậy và nguyên vẹn.
• Tầng 5: Phiên (Session Layer) – Quản lý các phiên làm việc giữa các thiết bị mạng.
• Tầng 6: Trình bày (Presentation Layer) – Chuyển đổi dữ liệu thành định dạng có thể hiểu được giữa các hệ thống khác nhau.
• Tầng 7: Ứng dụng (Application Layer) – Tương tác trực tiếp với phần mềm ứng dụng để cung cấp các dịch vụ mạng như email, web.

Chức năng cụ thể của từng tầng trong mô hình OSI

Mô hình OSI gồm 7 tầng giúp hệ thống mạng giao tiếp ổn định và hiệu quả. Mỗi tầng có vai trò riêng biệt trong quá trình truyền tải dữ liệu. Dưới đây là phân tích chi tiết chức năng của từng tầng trong mô hình OSI:

Tầng 1: Vật lý (Physical Layer)

Đây là tầng thấp nhất, xử lý các tín hiệu điện, quang hoặc vô tuyến được truyền qua các phương tiện vật lý như cáp đồng trục, sợi quang, hoặc mạng không dây. Các thành phần phần cứng như card mạng, cáp và switch thuộc tầng này.

Tầng 2: Liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

Tầng này cung cấp truyền dữ liệu giữa hai nút mạng liền kề và thực hiện kiểm tra lỗi. Nó chuyển đổi dữ liệu thành các khung (frame) để truyền qua mạng vật lý. Ethernet là một trong những giao thức phổ biến ở tầng này.

Tầng 3: Mạng (Network Layer)

Tầng mạng thực hiện định tuyến và định địa chỉ các gói dữ liệu. Nó giúp dữ liệu đi đúng đường qua nhiều mạng khác nhau. Giao thức IP là giao thức chính ở tầng này, với chức năng định tuyến và định địa chỉ logic.

Tầng 4: Vận chuyển (Transport Layer)

Tầng vận chuyển đảm bảo dữ liệu được truyền đi một cách an toàn và đầy đủ. Nó chịu trách nhiệm phân chia dữ liệu thành các gói nhỏ và kiểm soát luồng dữ liệu để tránh tắc nghẽn. TCP (kết nối định hướng) và UDP (kết nối không định hướng) là các giao thức chính.

Tầng 5: Phiên (Session Layer)

Tầng này thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên kết nối giữa hai thiết bị. Nó đảm bảo rằng các giao tiếp được đồng bộ hóa và có thể khôi phục khi gặp sự cố. X.225 là giao thức quản lý phiên phổ biến.

Tầng 6: Trình bày (Presentation Layer)

Tầng này đảm bảo dữ liệu được chuyển đổi sang định dạng phù hợp giữa ứng dụng và mạng. Nó cũng xử lý mã hóa, giải mã và nén dữ liệu, giúp bảo mật thông tin và tối ưu dung lượng. Ví dụ, SSL giúp mã hóa dữ liệu khi giao tiếp trực tuyến.

Tầng 7: Ứng dụng (Application Layer)

Đây là tầng gần gũi với người dùng nhất, cung cấp các dịch vụ mạng cho các ứng dụng như trình duyệt web, email, và dịch vụ chia sẻ tệp. Các giao thức thường gặp bao gồm HTTP (truy cập web), SMTP (gửi email), và FTP (truyền tệp tin).

Case Study: Ứng dụng mô hình OSI trong Thực Tế

Một ví dụ tiêu biểu cho việc áp dụng mô hình OSI vào thực tế là tại doanh nghiệp A chuyên cung cấp dịch vụ thương mại điện tử. Khi khách hàng báo lỗi không thể truy cập vào website, đội ngũ kỹ thuật đã nhanh chóng sử dụng phương pháp phân lớp của OSI để tìm ra nguyên nhân gốc rễ.

Tầng vật lý (Physical Layer): Đội ngũ kiểm tra kết nối cáp và thiết bị mạng, đảm bảo rằng không có sự cố về phần cứng.
Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer): Sau khi loại trừ các vấn đề vật lý, nhóm kỹ thuật phát hiện một vấn đề với địa chỉ MAC trên hệ thống switch dẫn đến việc kết nối bị từ chối.
Tầng mạng (Network Layer): Kiểm tra cấu hình IP cho thấy một xung đột địa chỉ IP gây gián đoạn luồng dữ liệu giữa các máy chủ và router.
Tầng vận chuyển (Transport Layer): Sau khi sửa lỗi IP, họ kiểm tra các giao thức TCP/UDP để đảm bảo dữ liệu được truyền đúng cách, không bị mất gói hoặc lỗi kiểm tra.
Tầng phiên (Session Layer): Tiếp đó, nhóm kiểm tra các phiên làm việc giữa máy chủ và thiết bị người dùng để đảm bảo rằng không có ngắt quãng do lỗi đăng nhập.
Tầng trình bày (Presentation Layer) và ứng dụng (Application Layer): Cuối cùng, kiểm tra định dạng dữ liệu và ứng dụng cho thấy cần cập nhật phiên bản phần mềm web để đảm bảo tương thích.

Sự khác biệt giữa Mô hình OSI và Mô hình TCP/IP

Hai mô hình OSI và TCP/IP là nền tảng quan trọng trong mạng máy tính, nhưng chúng có những điểm khác biệt đáng kể về cấu trúc, cách tiếp cận và ứng dụng thực tế.

1. Cấu trúc tầng

• Mô hình OSI: Gồm 7 tầng, từ tầng vật lý đến tầng ứng dụng, giúp phân chia rõ ràng các chức năng mạng.
• Mô hình TCP/IP: Chỉ có 4 tầng, gộp các chức năng của OSI lại thành từng tầng lớn hơn, đơn giản hóa trong việc triển khai thực tế.

2. Mục đích phát triển

• OSI: Được phát triển như một mô hình lý thuyết để chuẩn hóa giao tiếp mạng, phù hợp cho việc giảng dạy và tìm hiểu về mạng.
• TCP/IP: Được thiết kế để phục vụ cho mạng Internet, nhấn mạnh vào việc triển khai thực tế và hiệu quả trong truyền dữ liệu.

3. Độ tin cậy và xử lý lỗi

• OSI: Ít tập trung vào việc xử lý lỗi ở từng tầng, khiến các ứng dụng cần phải tự quản lý lỗi.
• TCP/IP: Có cơ chế xử lý lỗi tích hợp, đặc biệt là giao thức TCP đảm bảo việc truyền dữ liệu tin cậy.

4. Khả năng thay thế giao thức

• OSI: Linh hoạt hơn trong việc thay thế hoặc cập nhật giao thức mà không ảnh hưởng đến toàn bộ mô hình.
• TCP/IP: Khó thay thế giao thức vì các tầng được tích hợp chặt chẽ với nhau.

5. Ứng dụng thực tế

• OSI: Chủ yếu được dùng trong giáo dục và phân tích hệ thống mạng.
• TCP/IP: Là tiêu chuẩn chính của mạng Internet và được áp dụng rộng rãi trong các mạng hiện đại.

Tìm hiểu mô hình OSI ngay hôm nay để nâng cao hiệu suất và bảo mật cho doanh nghiệp. Truy cập Thiết Kế Website để có thêm nhiều kiến thức hữu ích!