Mạng máy tính: Lớp Network (Mạng) là gì?

Kết nối mạng với mạng (network-to-network) là những gì làm cho Internet trở nên khả thi. "Lớp Network" là một phần của quy trình liên lạc Internet nơi diễn ra các kết nối này, bằng cách gửi các gói dữ liệu qua lại giữa các mạng khác nhau.

Trong mô hình OSI 7 lớp (xem bên dưới), lớp Network là lớp 3. Giao thức Internet (Internet Protocol - IP) là một trong những giao thức chính được sử dụng ở lớp này, cùng với một số giao thức khác để định tuyến, kiểm tra và mã hóa.

Giả sử Bob và Alice được kết nối vào cùng một mạng cục bộ (LAN) và Bob muốn gửi cho Alice một tin nhắn. Bởi vì Bob ở cùng mạng với Alice nên anh ấy có thể gửi nó trực tiếp đến máy tính của cô ấy qua mạng. Tuy nhiên, nếu Alice ở trên một mạng LAN khác cách đó vài dặm, tin nhắn của Bob sẽ phải được xử lý và gửi đến mạng của Alice trước khi nó có thể đến được máy tính của cô ấy, đây là một quy trình lớp mạng.

Mạng là gì?

Mạng là một nhóm gồm hai hoặc nhiều thiết bị máy tính được kết nối. Thông thường tất cả các thiết bị trong mạng đều được kết nối với một hub trung tâm - ví dụ: router. Mạng cũng có thể bao gồm các mạng con hoặc các phần nhỏ hơn của mạng. Mạng con là cách các mạng rất lớn, chẳng hạn như các mạng do ISP cung cấp, có thể quản lý hàng nghìn địa chỉ IP và thiết bị được kết nối.

Hãy nghĩ về Internet như một mạng gồm các mạng: các máy tính được kết nối với nhau trong mạng và các mạng này kết nối với các mạng khác. Điều này cho phép các máy tính này kết nối với các máy tính khác ở gần và xa.

Điều gì xảy ra ở lớp mạng?

Mọi việc liên quan đến kết nối liên mạng đều diễn ra ở lớp mạng. Điều này bao gồm thiết lập các tuyến đường (route) cho các gói dữ liệu đi, kiểm tra xem liệu máy chủ trong mạng khác có đang hoạt động hay không, cũng như đánh địa chỉ và nhận các gói IP từ các mạng khác. Quá trình cuối cùng này có lẽ là quan trọng nhất vì phần lớn lưu lượng truy cập Internet được gửi qua IP.

Gói (package là gì?

Tất cả dữ liệu được gửi qua Internet được chia thành các phần nhỏ hơn gọi là "gói". Ví dụ, khi Bob gửi cho Alice một tin nhắn, tin nhắn của anh ấy sẽ được chia thành nhiều phần nhỏ hơn và sau đó được tập hợp lại trên máy tính của Alice. Một gói có hai phần: phần tiêu đề chứa thông tin về chính gói đó và phần nội dung là dữ liệu thực tế được gửi.

Ở lớp mạng, phần mềm mạng đính kèm tiêu đề vào mỗi gói khi gói được gửi qua Internet và ở đầu bên kia, phần mềm mạng có thể sử dụng tiêu đề để hiểu cách xử lý gói.

Tiêu đề chứa thông tin về nội dung, nguồn và đích của mỗi gói (hơi giống như dán tem phong bì có địa chỉ đích và địa chỉ trả về). Ví dụ: tiêu đề IP chứa địa chỉ IP đích của mỗi gói, tổng kích thước của gói, dấu hiệu cho biết gói có bị phân mảnh hay không (được chia thành các phần nhỏ hơn) trong quá trình truyền và số lượng bao nhiêu mạng mà gói tin đã đi qua.

Mô hình OSI là gì?

Mô hình kết nối hệ thống mở (Open Systems Interconnection - OSI) là mô tả về cách thức hoạt động của Internet. Nó chia các chức năng liên quan đến việc gửi dữ liệu qua Internet thành bảy lớp. Mỗi lớp có một số chức năng chuẩn bị dữ liệu để gửi qua dây dẫn, cáp và sóng vô tuyến dưới dạng một chuỗi bit.

Bảy lớp của mô hình OSI là:

• 7. Lớp Application (ứng dụng): Dữ liệu được tạo ra bởi các ứng dụng phần mềm và có thể sử dụng được. Giao thức chính được sử dụng ở lớp này là HTTP.
• 6. Lớp Presentation (trình bày): Dữ liệu được dịch sang dạng mà ứng dụng có thể chấp nhận. Một số cơ quan chức năng coi việc mã hóa và giải mã HTTPS diễn ra ở lớp này.
• 5. Lớp Session (phiên): Kiểm soát các kết nối giữa các máy tính (điều này cũng có thể được xử lý ở lớp 4 bằng giao thức TCP).
• 4. Lớp Transport (vận chuyển): Cung cấp phương tiện truyền dữ liệu giữa hai bên được kết nối, cũng như kiểm soát chất lượng dịch vụ. Các giao thức chính được sử dụng ở đây là TCP và UDP.
• 3. Lớp Network (mạng): Xử lý việc định tuyến và gửi dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Các giao thức quan trọng nhất ở lớp này là IP và ICMP.
• 2. Lớp Data Link (liên kết dữ liệu): Xử lý việc liên lạc giữa các thiết bị trên cùng một mạng. Nếu lớp 3 giống như địa chỉ trên một lá thư thì lớp 2 giống như chỉ số văn phòng hoặc số căn hộ tại địa chỉ đó. Ethernet là giao thức được sử dụng nhiều nhất ở đây.
• 1. Lớp Physical (vật lý): Các gói được chuyển đổi thành xung điện, vô tuyến hoặc quang và được truyền dưới dạng bit (đơn vị thông tin nhỏ nhất có thể) qua dây dẫn, sóng vô tuyến hoặc cáp.

Điều quan trọng cần ghi nhớ là mô hình OSI là một khái niệm trừu tượng về các quá trình làm cho Internet hoạt động, việc giải thích và áp dụng mô hình vào Internet trong thế giới thực đôi khi là một bài tập chủ quan.

Mô hình OSI rất hữu ích trong việc giúp mọi người nói về các giao thức và thiết bị mạng, xác định giao thức nào được sử dụng bởi phần mềm và phần cứng nào, đồng thời chỉ ra đại khái cách thức hoạt động của Internet. Nhưng nó không phải là một định nghĩa cứng nhắc từng bước về cách các kết nối Internet luôn hoạt động.

zzzMô hình OSI so với mô hình TCP/IP

Mô hình TCP/IP là một mô hình thay thế về cách thức hoạt động của Internet. Nó chia các quy trình liên quan thành bốn lớp thay vì bảy. Một số người sẽ lập luận rằng mô hình TCP/IP phản ánh tốt hơn cách thức hoạt động của Internet ngày nay, nhưng mô hình OSI vẫn được tham khảo rộng rãi để hiểu về Internet và cả hai mô hình đều có điểm mạnh và điểm yếu.

Trong mô hình TCP/IP, bốn lớp là:

• 7. Lớp ứng dụng: Dữ liệu được tạo ra và sử dụng được bởi các ứng dụng phần mềm. Giao thức chính được sử dụng ở lớp này là HTTP .
• 6. Lớp trình bày: Dữ liệu được dịch sang dạng mà ứng dụng có thể chấp nhận. Một số cơ quan chức năng coi việc mã hóa và giải mã HTTPS diễn ra ở lớp này.
• 5. Lớp phiên: Kiểm soát các kết nối giữa các máy tính (điều này cũng có thể được xử lý ở lớp 4 bằng giao thức TCP ).
• 4. Lớp vận chuyển: Cung cấp phương tiện truyền dữ liệu giữa hai bên được kết nối, cũng như kiểm soát chất lượng dịch vụ. Các giao thức chính được sử dụng ở đây là TCP và UDP .
• 3. Lớp mạng: Xử lý việc định tuyến và gửi dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Các giao thức quan trọng nhất ở lớp này là IP và ICMP.
• 2. Lớp liên kết dữ liệu: Xử lý việc liên lạc giữa các thiết bị trên cùng một mạng. Nếu lớp 3 giống như địa chỉ trên một lá thư thì lớp 2 giống như chỉ số văn phòng hoặc số căn hộ tại địa chỉ đó. Ethernet là giao thức được sử dụng nhiều nhất ở đây.
• 1. Lớp vật lý: Các gói được chuyển đổi thành xung điện, vô tuyến hoặc quang và được truyền dưới dạng bit (đơn vị thông tin nhỏ nhất có thể) qua dây dẫn, sóng vô tuyến hoặc cáp.

  Nhưng lớp 5 và 6 của OSI trong mô hình TCP/IP nằm ở đâu? Một số nguồn cho rằng các quy trình ở lớp 5 và 6 của OSI không còn cần thiết trong Internet hiện đại hoặc thực sự thuộc về lớp 7 và 4 (được biểu thị bằng lớp 4 và 3 trong mô hình TCP/IP).

  Ví dụ: do giao thức TCP mở và duy trì các phiên ở lớp 4 của OSI, nên người ta có thể coi lớp OSI 5 (lớp "phiên") là không cần thiết — và nó không được biểu thị trong mô hình TCP/IP. Ngoài ra, mã hóa và giải mã HTTPS có thể được coi là quy trình lớp ứng dụng (lớp OSI 7 hoặc lớp TCP/IP 4) thay vì quy trình lớp trình bày (lớp OSI 6).

  Sự khác biệt giữa lớp 'mạng' và lớp 'Internet' là gì?

  Trong mô hình TCP/IP, không có lớp "mạng". Lớp mạng của mô hình OSI gần tương ứng với lớp Internet của mô hình TCP/IP. Trong mô hình OSI, lớp mạng là lớp 3; trong mô hình TCP/IP, lớp Internet là lớp 2.

  Nói cách khác, lớp mạng và lớp Internet về cơ bản là giống nhau, nhưng chúng đến từ các mô hình khác nhau về cách thức hoạt động của Internet .

  Những giao thức nào được sử dụng ở lớp mạng?

  Giao thức là một cách định dạng dữ liệu đã được thống nhất để hai hoặc nhiều thiết bị có thể giao tiếp và hiểu nhau. Một số giao thức khác nhau giúp thực hiện kết nối, kiểm tra, định tuyến và mã hóa ở lớp mạng, bao gồm:

  • 4. Lớp ứng dụng: Lớp này tương ứng với lớp 7 trong mô hình OSI.
  • 3. Lớp vận chuyển: Tương ứng với lớp 4 trong mô hình OSI.
  • 2. Lớp Internet: Tương ứng với lớp 3 trong mô hình OSI.
  • 1. Lớp truy cập mạng: Kết hợp các quy trình của lớp 1 và 2 trong mô hình OSI.
    • IP
    • IPsec
    • ICMP
    • IGMP
    • GRE