Được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO) vào những năm 1980, mô hình OSI đã trở thành một tiêu chuẩn quan trọng trong việc xây dựng các hệ thống mạng, giúp hệ thống có tính tương thích cao và dễ dàng quản lý hơn. Vậy cụ thể mô hình OSI là gì? Mô hình OSI và TCP/IP khác nhau như thế nào? Các bạn hãy cùng Tino Group tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Mô hình OSI là gì?
Định nghĩa mô hình OSI
Mô hình OSI (Open Systems Interconnection, tạm dịch: Mô hình liên kết hệ thống mở) là một mô hình tham chiếu để mô tả cách thức truyền tải thông tin giữa các thiết bị trong một mạng máy tính.
Mô hình này được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO) và chia quá trình truyền tải thông tin qua mạng thành 7 tầng. Mỗi tầng đảm nhiệm một chức năng cụ thể và phụ thuộc vào các tầng trên và dưới của nó để hoạt động.
OSI được sử dụng như một tiêu chuẩn để đảm bảo tính tương thích và tương tác giữa các thiết bị khác nhau trong một mạng máy tính. Với mô hình OSI, các nhà phát triển và quản trị mạng có thể vận hành các hệ thống mạng đáp ứng được các yêu cầu về tính toàn vẹn, tin cậy, hiệu quả và an ninh trong truyền tải thông tin.
Lịch sử ra đời của mô hình OSI
Trước khi mô hình OSI ra đời, các nhà sản xuất thiết bị mạng và các tổ chức tiêu chuẩn đang sử dụng các mô hình khác nhau để mô tả các lớp giao tiếp trong mạng. Tuy nhiên, các mô hình này không đảm bảo tính tương thích và sự tương tác giữa các thiết bị khác nhau trong một mạng máy tính.
Vì vậy, ISO đã quyết định phát triển một mô hình với mục đích đưa ra một mô hình thống nhất và phổ quát hơn. Mô hình OSI được phát triển bởi ISO vào những năm 1970.
Mô hình OSI cũng gặp phải nhiều thách thức khi cố gắng đưa vào thực tế, bởi vì đa số các nhà sản xuất thiết bị và các tổ chức tiêu chuẩn đang sử dụng mô hình TCP/IP. Ban đầu, mô hình này chỉ được sử dụng trong một số ứng dụng quân sự và công nghiệp, nhưng sau đó đã được ứng dụng rộng rãi trong toàn bộ ngành công nghiệp mạng.
Cấu trúc của mô hình OSI
Mô hình OSI gồm 7 tầng, mỗi tầng có chức năng và nhiệm vụ riêng biệt, đồng thời hoạt động độc lập với nhau. Các tầng của mô hình OSI bao gồm:
- Tầng 1 – Tầng Vật lý (Physical layer): Chịu trách nhiệm về các vấn đề liên quan đến các thành phần vật lý của mạng như dây cáp, bộ chuyển đổi mạng (switch), modem, các tín hiệu và dòng điện.
- Tầng 2 – Tầng Liên kết dữ liệu (Data Link layer): Chịu trách nhiệm về việc gửi và nhận các khung dữ liệu, sử dụng địa chỉ vật lý (MAC Address) để xác định các thiết bị trong mạng.
- Tầng 3 – Tầng Mạng (Network layer): Chịu trách nhiệm về việc xác định đường đi tốt nhất để truyền tải dữ liệu từ thiết bị này tới thiết bị khác.
- Tầng 4 – Tầng Giao vận (Transport layer): Chịu trách nhiệm về việc chia nhỏ các gói tin dữ liệu thành các phân đoạn (segment) và điều khiển các luồng dữ liệu.
- Tầng 5 – Tầng Phiên (Session layer): Chịu trách nhiệm về việc thiết lập, duy trì và chấm dứt các phiên truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị.
- Tầng 6 – Tầng Trình diễn (Presentation layer): Chịu trách nhiệm về việc định dạng dữ liệu, mã hóa, giải mã dữ liệu để truyền tải qua mạng.
- Tầng 7 – Tầng Ứng dụng (Application layer): Là tầng cao nhất trong mô hình OSI, chịu trách nhiệm về việc cung cấp các dịch vụ cho người dùng như truyền tập tin, gửi email, truy cập Web, truyền tải dữ liệu giữa các ứng dụng.
Mô hình OSI hoạt động như thế nào?
Các tầng của mô hình OSI hoạt động theo cơ chế giao tiếp trên trục dọc, bằng cách thông qua các giao diện tầng (interface layer) để giao tiếp với tầng liền kề bên dưới hoặc bên trên. Cụ thể, các giao diện này sẽ cung cấp dịch vụ cho tầng tiếp theo, đồng thời sử dụng dịch vụ của tầng dưới.
Khi các tín hiệu được truyền từ một thiết bị mạng đến thiết bị mạng khác, chúng phải đi qua tất cả các tầng trong mô hình OSI. Tại mỗi tầng, dữ liệu được xử lý và thêm các thông tin điều khiển (control information) để đảm bảo tính toàn vẹn và độ tin cậy của dữ liệu trong quá trình truyền tải.
Một điểm quan trọng của mô hình OSI là cho phép các nhà sản xuất thiết bị mạng khác nhau có thể tương thích với nhau. Vì vậy, khi một thiết bị mạng mới được thiết kế sẽ phải tuân thủ các chuẩn của tầng cụ thể trong mô hình OSI.
Ví dụ:
Khi một ứng dụng trên thiết bị muốn gửi dữ liệu đến ứng dụng trên một thiết bị khác, quá trình truyền tải dữ liệu sẽ diễn ra theo thứ tự sau:
- Dữ liệu được chuyển đến Tầng 7 để đóng gói trong một thông điệp (message).
- Tầng 7 truyền thông điệp đó cho Tầng 6 để dữ liệu được mã hóa và định dạng cho phù hợp với chuẩn dữ liệu của các thiết bị khác nhau.
- Tầng 6 tiếp tục chuyển thông điệp cho Tầng 5, nơi chúng sẽ thiết lập phiên truyền thông với thiết bị đích.
- Tầng 5 sau đó truyền thông điệp cho Tầng 4 để chia thành các đoạn dữ liệu nhỏ hơn và đánh số để đảm bảo tính toàn vẹn cũng như xác định thứ tự truyền tải.
- Tầng 4 chuyển các đoạn dữ liệu đó cho Tầng 3 để chúng được đóng gói trong các gói tin (packet) và định tuyến để đến thiết bị đích.
- Sau đó, Tầng 3 sẽ truyền các gói tin cho Tầng 2, nơi mà chúng được chuyển thành khung (frame) để được truyền tải qua mạng.
- Cuối cùng, Tầng 2 truyền các khung đó cho Tầng 1 , nơi mà chúng được chuyển thành tín hiệu điện hoặc ánh sáng để truyền tải qua mạng.
Ưu điểm nhược điểm của mô hình OSI
Ưu điểm
- Mô hình định nghĩa rõ ràng các tầng trong mạng, giúp cho việc phân tích, thiết kế và triển khai mạng trở nên dễ dàng hơn.
- Giúp cho các thiết bị và phần mềm mạng được phát triển độc lập, đồng thời đảm bảo tính tương thích và tính hiệu quả khi sử dụng với các thiết bị mạng khác.
- Cung cấp khung nhìn tổng quan về các chức năng của mạng, giúp người quản trị mạng dễ dàng kiểm soát và xử lý các vấn đề xảy ra trong mạng. Ngoài ra, OSI còn giúp xác định được vị trí của các lỗi khi xảy ra.
- Không bị phụ thuộc vào một công nghệ cụ thể nào, cho phép phát triển đa dạng các công nghệ mạng.
Nhược điểm
- Mô hình OSI quá phức tạp và chi tiết, dẫn đến việc khó thực hiện trong thực tế. Điển hình là không phù hợp cho việc triển khai trên các thiết bị có tài nguyên hạn chế, như các thiết bị IoT.
- Được thiết kế trước thời đại Internet nên bị hạn chế trong việc đáp ứng được nhu cầu của các ứng dụng Internet hiện nay.
- Không đưa ra hướng dẫn cụ thể về việc triển khai và vận hành mạng nên không giúp cho người quản trị mạng giải quyết các vấn đề cụ thể trong thực tế.
- Việc thực hiện đầy đủ các tầng trong mô hình OSI có thể gây ra hiện tượng tăng độ trễ và giảm hiệu suất của hệ thống.
Ứng dụng của mô hình OSI
Mô hình OSI có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực mạng máy tính. Trong đó, các ứng dụng chính bao gồm:
- Hỗ trợ thiết kế mạng: Mô hình OSI cung cấp một framework cho các nhà thiết kế mạng để xác định các yêu cầu của mạng và các thiết bị cần phải tuân theo.
- Giáo dục và đào tạo: Mô hình OSI được sử dụng trong giáo dục và đào tạo như một công cụ giảng dạy để giúp sinh viên hiểu được cách hoạt động của mạng.
- Hỗ trợ truyền thông: Các chuẩn truyền thông như X.25 và Frame Relay được phát triển dựa trên mô hình OSI.
- Hỗ trợ phát triển phần mềm: Mô hình OSI cung cấp một framework để phát triển phần mềm mạng, giúp cho các nhà phát triển có thể tạo ra các ứng dụng mạng chất lượng cao.
So sánh mô hình OSI và TCP/IP
Đôi nét về mô hình TCP/IP
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là một mô hình tham chiếu cho việc truyền thông mạng. Mô hình này ra đời từ những năm 1970 và hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống mạng lớn như Internet, mạng LAN, mạng WAN và mạng riêng ảo (VPN).
Mô hình TCP/IP có 4 tầng, gồm tầng Mạng (Network), tầng Giao vận (Transport), tầng Ứng dụng (Application) và tầng Liên kết dữ liệu (Data Link). Mỗi tầng có các chức năng và đặc điểm riêng, cùng với các giao thức định nghĩa những quy tắc truyền thông giữa các thiết bị mạng.
Nhìn chung, mô hình TCP/IP được coi là mô hình tham chiếu chủ đạo trong lĩnh vực mạng và được sử dụng rộng rãi trong thực tế do tính đơn giản và hiệu quả của nó.
Mô hình OSI và TCP/IP khác biệt như thế nào?
Số tầng và chức năng
Mô hình OSI bao gồm 7 tầng, còn TCP/IP chỉ có 4 tầng.
Các tầng trong mô hình OSI được thiết kế để phân chia các chức năng mạng một cách rõ ràng và độc lập. Trong khi đó, các tầng trong mô hình TCP/IP thường phụ trách nhiều chức năng khác nhau. Ví dụ, tầng Giao vận của mô hình TCP/IP đảm nhiệm cả chức năng điều khiển lỗi và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu, trong khi các chức năng này được phân chia thành hai tầng khác nhau trong mô hình OSI.
Giao thức
Cả mô hình OSI và TCP/IP đều định nghĩa các giao thức truyền thông. Tuy nhiên, các giao thức trong mô hình OSI không được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Mặc khác, giao thức trong mô hình TCP/IP như TCP, UDP, IP, ICMP, ARP, DHCP và DNS được sử dụng rộng rãi trên Internet và các mạng khác.
Tính cơ sở hạ tầng
Mô hình OSI được thiết kế trên cơ sở hạ tầng phần cứng và phần mềm khá phức tạp. Trong khi đó, mô hình TCP/IP được thiết kế dựa trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có và có thể hoạt động trên nhiều loại phần cứng và phần mềm khác nhau.
Sự phổ biến
Mô hình TCP/IP được sử dụng rộng rãi hơn so với mô hình OSI trong các mạng hiện đại và Internet. Nhiều hệ thống và thiết bị mạng hỗ trợ trực tiếp mô hình TCP/IP, trong khi mô hình OSI hiếm khi được sử dụng.
Ngoài ra, TCP/IP cũng được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tính linh hoạt và tốc độ cao như truyền dữ liệu trực tuyến, trò chơi trực tuyến và các ứng dụng truyền dữ liệu trực tiếp. Trong khi đó, OSI được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính toán chính xác và chính quy.
Tóm lại, mô hình OSI và TCP/IP đều đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế, triển khai và quản lý mạng máy tính. Mặc dù mỗi mô hình có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng chúng đều được sử dụng để giải quyết các vấn đề khác nhau trong mạng. Việc hiểu và áp dụng đúng mô hình phù hợp là điều rất quan trọng đối với các nhà quản lý mạng, giúp họ tối ưu hóa hiệu quả hoạt động và đảm bảo an toàn và bảo mật tốt nhất cho tổ chức của mình.
Những câu hỏi thường gặp
Tại sao mô hình OSI không có tính tương thích bằng TCP/IP?
Mô hình OSI được thiết kế cho các hệ thống mạng có quy mô lớn, trong khi TCP/IP được sử dụng phổ biến trong các mạng nhỏ và cả mạng lớn. Nếu các thiết bị mạng không hỗ trợ các tầng của mô hình OSI, chúng sẽ không thể hoạt động.
Mô hình OSI hay TCP/IC ra đời trước?
Mô hình OSI được ra đời vào năm 1984, trong khi đó TCP/IP được phát triển từ những năm 1970 và trở thành giao thức chính của Internet vào những năm 1980. Tuy nhiên, do sự phổ biến của TCP/IP và tính ứng dụng cao trong thực tế, mô hình OSI đã không được sử dụng rộng rãi như mong đợi ban đầu và dần dần trở thành một lý thuyết thực nghiệm hơn là một tiêu chuẩn thực tế.
Mô hình OSI do ai tạo ra?
Mô hình OSI được tạo ra bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO – International Organization for Standardization). Không có thông tin cụ thể về nhà phát triển mô hình này.
Tại sao mô hình OSI thích hợp cho phát triển phần mềm?
Trong mô hình OSI, các tầng độc lập với nhau, do đó khi phát triển phần mềm mạng, các nhà phát triển có thể tập trung vào một tầng cụ thể mà không cần quan tâm đến các tầng khác.
Điều này giúp cho việc phát triển phần mềm mạng dễ dàng hơn và tăng tính linh hoạt trong quá trình phát triển. Ngoài ra, mô hình OSI cũng cung cấp một framework để các nhà sản xuất thiết bị mạng có thể tuân thủ để đảm bảo tính tương thích và giao tiếp giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau.
