Mô hình OSI là gì? Ý nghĩa của 7 tầng giao thức trong mô hình

Nhiều mô hình ra đời để mô tả các giao thức cũng như chức năng của mạng máy tính. Trong đó phải kể đến mô hình OSI đang được nhiều người quan tâm. Vậy mô hình OSI là gì? Có cấu trúc ra sao và vai trò như thế nào trong hệ thống mạng. Cùng Hoàng Hải tìm hiểu thông qua bài viết bên dưới nhé.

Mô hình OSI là gì?

OSI (Open Systems Interconnection Reference Model) hay còn gọi là mô hình kết nối hệ thống mở là khái niệm được Tổ chức tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đề xuất vào những năm 1980. Mô hình này cho phép các hệ thống khác nhau có thể giao tiếp dễ dàng thông qua các giao thức chuẩn nhằm tăng tính tương thích và tách biệt giữa các phần của một hệ thống mạng. Mô hình OSI được xem như ngôn ngữ phổ quát cho mạng máy tính. Nó tổ chức các giao thức truyền thông thành 7 tầng, mỗi một tầng giải quyết một phần hẹp của tiến trình truyền thông. Các lớp xếp chồng lên nhau, mỗi lớp xử lý một công việc cụ thể và giao tiếp với các lớp bên trên và bên dưới chính nó. 

Tại sao mô hình OSI lại quan trọng?

Mô hình OSI giúp kĩ sư tổ chức và mô hình hóa kiến trúc của các hệ thống kết nối mạng phức tạp bằng cách phân chia lớp hoạt động dựa trên chức năng chính. Bên cạnh đó, nó còn hỗ trợ chỉ định nhiệm vụ của giao thức giúp chuẩn hóa quá trình giao tiếp mạng, nắm bắt và phân tách hệ thống mà không cần phải hiểu biết về mọi khía cạnh của mô hình.  

Ưu và nhược điểm của mô hình OSI

Ưu điểm

Kiến trúc phân tầng: Việc phân thành 7 tầng riêng biệt của mô hình OSI giúp cho việc quản lý và bảo trì mạng trở nên dễ dàng hơn.

Tính độc lập: Các tầng trong mô hình hoạt động độc lập với nhau, điều này giúp cho việc tích hợp các giao thức mạng khác nhau trở nên dễ dàng hơn.

Tính linh hoạt: Mô hình OSI có thể được sử dụng trong nhiều loại mạng khác nhau, từ mạng LAN, WAN đến mạng Internet.

Nhược điểm

Mô hình OSI có thể phức tạp và khó triển khai, đặc biệt là đối với các mạng lớn.

Các lớp không thể hoạt động song song, mỗi lớp phải chờ để nhận dữ liệu từ lớp trước.

Đối với hệ thống mạng nhỏ và đơn giản, việc triển khai đầy đủ các tầng này có thể không cần thiết và gây lãng phí tài nguyên.

Mô hình OSI không được sử dụng rộng rãi như mô hình TCP/IP, do đó có thể gặp khó khăn trong việc tìm kiếm các tài nguyên và hỗ trợ cho mô hình này.

7 lớp của mô hình OSI là gì?

Để trực quan hóa mô hình này, chúng ta sẽ mô tả các lớp theo thứ tự từ trên xuống từ lớp ứng dụng đến lớp vật lý cuối cùng.

Lớp 7 – Lớp ứng dụng

Đây là lớp ở trên cùng của mô hình OSI cũng như là lớp tương tác trực tiếp với người dùng. Các ứng dụng phần mềm như trình duyệt web, email, dữ liệu đa phương tiện,… đều dựa vào lớp ứng dụng để bắt đầu trao đổi thông tin. Nó cung cấp các giao thức cho phép phần mềm gửi và nhận thông tin cũng như trình bày dữ liệu có ý nghĩa cho người dùng. Một số ví dụ về các giao thức lớp ứng dụng là Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP), Giao thức truyền tệp (FTP), Giao thức bưu điện (POP), Giao thức truyền thư đơn giản (SMTP) và Hệ thống tên miền (DNS).

Tầng ứng dụng có chức năng chính là cung cấp dịch vụ và giao diện để người dùng có thể tương tác và sử dụng. Cụ thể, nó cung cấp cơ chế xác định và thiết lập kết nối với các ứng dụng và dịch vụ mạng, xử lý yêu cầu và phản hồi, quản lý phiên làm việc và truyền tải dữ liệu giữa người dùng và mạng.

Lớp 6 – Lớp trình bày

Lớp trình bày chịu trách nhiệm chuẩn bị dữ liệu cho lớp ứng dụng. Nó có nhiệm vụ dịch, mã hóa và nén dữ liệu để dữ liệu được nhận chính xác ở đầu bên kia. 

Hai thiết bị giao tiếp với nhau nhưng sử dụng 2 giao thức khác nhau. Lúc này lớp trình bày sẽ thực hiện nhiệm vụ dịch dữ liệu thành ngôn ngữ mà lớp ứng dụng có thể hiểu được. Hoặc các thiết bị liên lạc qua kết nối được mã hóa, lớp 6 sẽ thêm mã hóa ở đầu người gửi đồng thời giải mã hóa ở đầu người nhận và truyền đến lớp ứng dụng.

Cuối cùng, lớp trình bày cũng chịu trách nhiệm nén dữ liệu mà nó nhận được từ lớp ứng dụng trước khi gửi đến lớp 5.

Lớp 5 – Lớp phiên

Lớp này thực hiện nhiệm vụ đóng mở giao tiếp giữa hai thiết bị. Khoảng thời gian giữa lúc mở và đóng gọi là các phiên. Lớp phiên đảm bảo rằng phiên vẫn mở đủ lâu để truyền tất cả dữ liệu được trao đổi và sau đó đóng phiên ngay lập tức để tránh lãng phí tài nguyên.

Bên cạnh đó, khi gặp sự cố xảy ra lớp phiên còn có thể giúp cho việc kết nối không bị gián đoạn bằng cách đặt ra các điểm yêu cầu. Ví dụ, cần truyền một tệp 100MB và lớp phiên đạt điểm yêu cầu là sau mỗi 5MB. Lúc này, trong trường hợp mất kết nối sau khi truyền 53MB thì khi hoạt động lại bình thường phiên có thể được tiếp tục từ điểm yêu cầu cuối cùng nghĩa là chỉ cần truyền thêm 50MB nữa để quá trình truyền thông tin hoàn thành.

Lớp 4 – Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển lấy dữ liệu được truyền trong lớp phiên và chia nó thành các “phân đoạn” trước khi gửi đến lớp 3. Nó có nhiệm vụ tập hợp lại các phân đoạn ở đầu nhận biến nó trở thành dữ liệu mà lớp phiên có thể sử dụng. Lớp vận chuyển còn chịu trách nhiệm cho việc kiểm soát luồng, kiểm soát lỗi. Lớp vận chuyển thực hiện kiểm soát luồng, gửi dữ liệu với tốc độ phù hợp với tốc độ kết nối của thiết bị nhận và kiểm soát lỗi, kiểm tra xem dữ liệu có được nhận không chính xác hay không và nếu không thì yêu cầu lại.

Lớp 3 – Lớp mạng

Hai chức năng chính của lớp mạng là phân chia gói và định tuyến gói. Lớp mạng sẽ phân chia các phân đoạn thành các đơn vị nhỏ hơn gọi là các gói mạng và sau đó tập hợp nó lại. Lớp mạng cũng tìm đường vật lý tốt nhất để dữ liệu đến đích an toàn. Lớp mạng sử dụng địa chỉ mạng (thường là địa chỉ Giao thức Internet) để định tuyến các gói đến nút đích. Nếu hai thiết bị giao tiếp nằm trên cùng một mạng thì lớp mạng là không cần thiết.

Lớp 2 – Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu sẽ lấy thông tin từ lớp mạng truyền xuống sau đó chia nhỏ chúng thành các khung. Và chức năng của nó cũng tương tự như lớp mạng tuy nhiên lớp liên kết dữ liệu khác ở chỗ là tạo điều kiện truyền dữ liệu giữa hai thiết bị trên cùng một mạng. Lớp này gồm 2 thành phần: điều khiển liên kết logic (LLC) và kiểm soát truy cập MAC. LLC giúp xác định các giao thức mạng, thực hiện kiểm tra lỗi và đồng bộ hóa các khung. Kiểm soát truy cập MAC sử dụng địa chỉ MAC để kết nối các thiết bị truyền và nhận dữ liệu.

Lớp 1 – Lớp vật lý

Lớp vật lý bao gồm các thiết bị vật lý liên quan đến việc truyền dữ liệu gồm cáp và bộ chuyển mạch. Nhiệm vụ của lớp này xác định đầu nối cáp và chịu trách nhiệm truyền dữ liệu thô gồm chuỗi 0 và 1.

Bảng tóm tắt mô hình OSI

Tên lớp	Nhiệm vụ	Giao thức
Lớp 7 – Lớp ứng dụng	Đồng bộ hóa giao tiếp với con người và môi trường mạng	Ứng dụng
Lớp 6 – Lớp trình bày	Chuẩn bị dữ liệu cho lớp ứng dụng gồm dịch, mã hóa và nén dữ liệu	Giao thứcbiến đổi mã
Lớp 5 – Lớp phiên	Kiểm soát các phiên hội thoại giữa các thiết bị	Giao thức phiên
Lớp 4 – Lớp vận chuyển	Nhận dữ liệu từ lớp mạng chia thành các gói tin nhỏ và chuyển cho lớp ứng dụng; kiểm soát luồng, kiểm soát lỗi	Giao thức giao vận
Lớp 3 – Lớp mạng	Phân chia các phân đoạn thành các gói và tìm đường vật lý tốt nhất để dữ liệu đến đích	Giao thức mạng
Lớp 2 – Lớp liên kết dữ liệu	Truyền dữ liệu giữa hai thiết bị trên cùng một mạng	Kiểm soát
Lớp 1 – Lớp vật lý	Thiết lập kết nối vật lý giữa các thiết bị	Giao diện DTE – DCE

So sánh mô hình  OSI với TCP/IP

TCP/IP là mô hình được lựa chọn để thay thế cho mô hình OSI trong việc mô tả sự vận hành của hệ thống mạng. Mặc dù OSI được sử dụng phổ biến trong giáo dục, nhưng hiện nay mô hình TCP/IP đang được sử dụng rộng rãi hơn. Vậy sự giống và khác nhau của 2 mô hình này là gì?

Giống nhau:

Cả 2 đều có kiến trúc phân lớp cung cấp sự tổ chức hệ thống để mô tả và triển khai các chức năng mạng.

Lớp mạng và lớp vận chuyển đổi đều có ở cả 2 mô hình và chức năng của chúng cũng tương tự nhau. 

Cả 2 đều sử dụng kĩ thuật chia nhỏ tin thành các gói để truyền và tái lập dữ liệu ở đích giúp đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong việc chuyển gói dữ liệu.

Khác nhau:

	Mô hình OSI	Mô hình TCP/IP
Số tầng	7	4
Độ phổ biến	Ít sử dụng, thường chỉ tham khảo	Tin cậy và phổ biến hơn
Tính liên kết	Mỗi tầng có nhiệm vụ cụ thể và không có sự kết hợp giữa chúng	Có sự kết hợp giữa tầng trình bày và tầng phiên
Chiều liên kết	Theo chiều dọc	Theo chiều ngang
Tính phụ thuộc	Các tầng hoạt động độc lập và phụ thuộc vào tầng dưới	Các tầng không phụ thuộc nhau
Thiết kế	Phát triển mô hình trước, sau đó phát triển giao thức	Giao thức được thiết kế trước, sau đó phát triển mô hình
Tiêu chuẩn	Được công nhận là một tiêu chuẩn quốc tế (ISO/IEC 7498)	Không được công nhận là một tiêu chuẩn quốc tế
Truyền thông	Hỗ trợ cả kết nối định tuyến và không dây	Hỗ trợ truyền thông không kết nối từ tầng mạng

Lời kết

Trên đây là tất cả thông tin về khái niệm mô hình OSI là gì? Hy vọng rằng bài viết sẽ giúp người đọc hiểu thêm về mô hình này và có thể sử dụng chúng hiệu quả hơn. Nếu có thắc mắc đừng ngần ngại liên hệ cho chúng tôi để được giải đáp cũng như đừng quên theo dõi những bài viết hữu ích tiếp theo của Hoàng Hải nhé.