CCNA [CHAP 02] Tìm hiểu về mô hình TCP/IP

Mục lục:

I. Tổng quan về mô hình TCP/IP​

1. Mô hình TCP/IP là gì
2. Sự phát triển và hình thành của mô hình TCP/IP
3. Cách thức hoạt động của giao thức TCP/IP
4. Ưu và nhược điểm của TCP/IP
5. Vai trò của TCP/IP
6. Cách tính năng chính của mô hình TCP/IP
7. Các giao thức TCP/IP phổ biến
8. So sánh mô hình OSI với TCP/IP

II. Kiến trúc của mô hình TCP/IP​

1. Lớp ứng dụng (Application Layer)
2. Lớp vận chuyển (Transport Layer)
3. Lớp Internet (Internet Layer)
4. Lớp liên kết (Link Layer)

III. Kết luận​

---

I. Tổng quan về mô hình TCP/IP​

1. Mô hình TCP/IP là gì​

- Giao thức TCP/IP là hệ thống này chia thành nhiều tầng, mỗi tầng đảm nhận một phần công việc cụ thể, từ việc xử lý vật lý đến việc quản lý giao tiếp và truyền tải dữ liệu.
- TCP/IP viết tắt của từ Transmission Control Protocol/Internet Protocol – Giao thức điều khiển truyền nhận/ Giao thức liên mạng. Đây là bộ các giao thức truyền thông được dùng để kết nối các thiết bị mạng trên internet với nhau. TCP/IP cũng có thể được dùng như một giao thức truyền thông trong mạng máy tính nội bộ.
- Trong đó, bộ giao thức internet là một tập hợp các quy tắc và thủ tục thường gọi là TCP/IP. TCP và IP là hai giao thức chính bên cạnh những giao thức khác trong bộ. Bộ giao thức TCP/IP hoạt động như một lớp trừu tượng giữa các ứng dụng internet và hạ tầng router/switch.

2. Sự phát triển và hình thành của mô hình TCP/IP​

- Mô hình TCP/IP được bắt nguồn từ Bộ giao thức liên mạng trong công trình DARPA từ những năm đầu thập niên kỷ 1970. Năm 1975, thử nghiệm nối giữa hai mô hình TCP và IP được diễn ra thành công ngoài mong đợi. Thành công nối tiếp, nhiều cuộc thử nghiệm khác đã diễn ra với hiệu quả bất ngờ
- Trải qua vô số năm nghiên cứu và phát triển của 2 kỹ sư Robert E. Kahn và Vinton Cerf cùng sự hỗ trợ của không ít các nhóm nghiên cứu. Đầu năm 1978, nhóm nghiên cứu đã cho ra đời giao thức TCP/ IP được ổn định hóa với giao thức tiêu chuẩn được dùng hiện nay của Internet đó là mô hình TCP/IP Version 4. Năm 1982, Bộ quốc phòng Mỹ đã chấp nhận giao thức này và TCP/IP được xem là một tiêu chuẩn cho toàn bộ mạng lưới thông tin của quốc gia này.

3. Cách thức hoạt động của giao thức TCP/IP​

- Về cách thức hoạt động, TCP/IP gồm hai giao thức chính: TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol):
+ TCP chịu trách nhiệm xác định ứng dụng và tạo ra các kênh giao tiếp, quản lý thông tin khi truyền tải, đảm bảo tính chính xác của thông tin.
+ IP trong khi đó đảm bảo thông tin được chuyển đến đúng địa chỉ, quản lý địa chỉ và định tuyến dữ liệu.
- Khi truyền nhận thông tin, nếu TCP phát hiện lỗi, nó yêu cầu hệ thống gửi thêm các gói tin để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và chức năng của từng tầng trong mô hình này, ở phần II mình sẽ nói về từng tầng của mô hình này.

4. Ưu và nhược điểm của TCP/IP​

5. Vai trò của TCP/IP​

Giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) đóng một vai trò quan trọng trong việc kết nối và truyền tải dữ liệu qua mạng máy tính và Internet. Dưới đây là các vai trò chính của TCP/IP:

1. Kết Nối và Giao Tiếp Giữa Các Thiết Bị​

- Kết Nối Mạng: TCP/IP cung cấp một cách chuẩn để các thiết bị trong mạng (máy tính, router, switch, v.v.) kết nối và giao tiếp với nhau. Mô hình này hỗ trợ nhiều loại mạng khác nhau, từ mạng cục bộ (LAN) đến mạng diện rộng (WAN) và Internet.

2. Xử Lý Định Tuyến và Địa Chỉ​

- Định Tuyến: TCP/IP quản lý việc định tuyến các gói dữ liệu qua các mạng khác nhau để đảm bảo chúng đến được đích. Lớp Internet của mô hình sử dụng địa chỉ IP và bảng định tuyến để quyết định con đường tốt nhất cho dữ liệu.
- Địa Chỉ IP: Mô hình cung cấp một hệ thống địa chỉ toàn cầu cho các thiết bị, giúp nhận diện và giao tiếp giữa các thiết bị trên mạng.

3. Đảm Bảo Truyền Dữ Liệu Đúng Cách​

- Giao thức TCP cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy bằng cách đảm bảo rằng các gói dữ liệu được nhận đầy đủ và đúng thứ tự. Nó sử dụng các cơ chế như số thứ tự gói, xác nhận nhận dữ liệu, và tái truyền dữ liệu khi cần thiết.
- TCP điều chỉnh lưu lượng dữ liệu để tránh quá tải mạng và đảm bảo rằng dữ liệu được truyền với tốc độ hợp lý.

6. Cách tính năng chính của mô hình TCP/IP​

- Khả Năng Tương Thích: TCP/IP là một tiêu chuẩn mở, cho phép kết nối các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau.
- Tính Năng Định Tuyến: Các giao thức trong lớp Internet giúp định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu qua các mạng khác nhau, đảm bảo dữ liệu đến được đích.
- Tính Năng Điều Khiển Lỗi: Lớp Vận Chuyển sử dụng các giao thức như TCP để đảm bảo dữ liệu được truyền chính xác và đáng tin cậy.
- Khả Năng Mở Rộng: Mô hình TCP/IP có thể mở rộng để hỗ trợ nhiều thiết bị và mạng khác nhau trên quy mô toàn cầu.

7. Các giao thức TCP/IP phổ biến​

HTTP, HTTPS, FTP được coi là 3 giao thức TCP/IP được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.​

- Giao thức HTTP: Mục đích sử dụng HTTP để truyền dữ liệu không an toàn giữa một web client và một web server. Bạn có thể hiểu đơn giản rằng, một web client (trình duyệt Internet trên máy tính) sẽ gửi một yêu cầu đến một web server để xem một trang web. Sau khi tiếp nhận yêu cầu, máy chủ web xử lý và gửi thông tin trang web về cho web client.
- Giao thức HTTPS: Giao thức được sử dụng để truyền thông tin dữ liệu bảo mật bởi 1 web client và 1 web server. Phiên bản bảo mật của HTTP, sử dụng SSL/TLS để mã hóa dữ liệu truyền tải giữa trình duyệt và máy chủ, đảm bảo tính bảo mật và riêng tư..
- FTP: Là giao thức trao đổi file dùng giữa hai hoặc nhiều máy tính với qua Internet. Nhờ FTP, dù đang ở xa, người dùng vẫn có thể truy cập vào máy chủ để truyền hoặc nhận dữ liệu.

8. So sánh mô hình OSI với TCP/IP​

- TCP/IP và OSI là hai giao thức mạng truyền thông phổ biến nhất hiện nay. TCP/IP dùng để thiết lập các liên kết và giao tiếp trong mạng. Mặt khác, OSI là một mô hình khái niệm, không được sử dụng thực tế. OSI xác định cách thức các ứng dụng giao tiếp qua mạng.

Điểm giống nhau:​

- Đều là các mô hình logic.
- Xác định tiêu chuẩn network.
- Chia quá trình giao tiếp network thành các layer.
- Cung cấp khuôn khổ để tạo và triển khai các tiêu chuẩn và thiết bị mạng.
- Cho phép một nhà sản xuất tạo ra những thiết bị, thành phần mạng có thể cùng tồn tại và hoạt động với các thiết bị, thành phần thuộc nhà sản xuất khác.

Điểm khác nhau:​

- TCP/IP chỉ sử dụng một tầng ứng dụng để xác định chức năng của các tầng trên, trong khi OSI sử dụng ba tầng (ứng dụng, trình bày và phiên) (Application, presentation và session).
- TCP/IP sử dụng Link Layer để xác định chức năng của tầng dưới cùng. Đối với OSI, nó sử dụng hai tầng: Physical và Data Link.
- OSI sử dụng lớp Network để định nghĩa các tiêu chuẩn và giao thức định tuyến, trong khi chức năng này được quản lý bởi tầng Internet của TCP/IP.
- TCP/IP giúp thiết lập kết nối giữa các loại máy tính với nhau. Mặt khác, OSI giúp chuẩn hóa các router, switch, bo mạch chủ và các phần cứng khác.

II. Kiến trúc của mô hình​

1. Lớp ứng dụng (Application Layer)​

- Lớp ứng dụng là lớp cao nhất trong mô hình TCP/IP, nơi các ứng dụng mạng và giao thức ứng dụng hoạt động. Lớp này cung cấp giao diện và dịch vụ cho các ứng dụng người dùng, giúp các ứng dụng giao tiếp qua mạng. Dữ liệu trong tầng này là dữ liệu ứng dụng thực tế.
- Chức năng chính:
+ Cung cấp Dịch Vụ: Cung cấp các dịch vụ mạng cho các ứng dụng như web, email, và truyền tệp.
+ Giao Tiếp Ứng Dụng: Định nghĩa cách các ứng dụng tương tác với nhau qua các giao thức ứng dụng.
- Các giao thức phổ biến:
+ HTTP (HyperText Transfer Protocol): Dùng để truyền tải trang web.
+ FTP (File Transfer Protocol): Dùng để truyền tải tệp.
+ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Dùng để gửi email.
+ DNS (Domain Name System): Dùng để phân giải tên miền thành địa chỉ IP.

2. Lớp vận chuyển (Transport Layer)​

- Lớp Vận Chuyển đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải giữa các ứng dụng một cách chính xác và hiệu quả. Nó quản lý việc phân chia dữ liệu thành các gói và đảm bảo rằng các gói dữ liệu đến đích đúng thứ tự và không bị lỗi.
- Chức năng chính:
+ Đảm Bảo Độ Tin Cậy: Cung cấp khả năng xác nhận và sửa lỗi cho việc truyền tải dữ liệu.
+ Kiểm Soát Luồng: Quản lý tốc độ truyền dữ liệu để tránh quá tải mạng.
- Các giao thức phổ biến:
+ TCP (Transmission Control Protocol): Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy, kết nối, đảm bảo dữ liệu được nhận đầy đủ và đúng thứ tự.
+ UDP (User Datagram Protocol): Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu không kết nối và không đảm bảo, cho phép truyền tải nhanh chóng nhưng không có đảm bảo về độ tin cậy.

3. Lớp Internet (Internet Layer)​

- Lớp Internet xử lý việc định tuyến và chuyển tiếp các gói dữ liệu từ nguồn đến đích qua mạng. Nó quản lý địa chỉ IP và các thông tin điều khiển liên quan đến việc truyền tải dữ liệu.
- Chức năng chính:
+ Định Tuyến: Xác định con đường mà các gói dữ liệu sẽ đi qua để đến đích.
+ Địa Chỉ IP: Cung cấp địa chỉ IP cho các thiết bị và gói dữ liệu.
Các giao thức phổ biến:
+ IP (Internet Protocol): Xử lý việc định tuyến và chuyển tiếp gói dữ liệu, có hai phiên bản chính là IPv4 và IPv6.
+ICMP (Internet Control Message Protocol): Dùng để gửi thông báo lỗi và thông tin điều khiển mạng, chẳng hạn như trong lệnh ping.

4. Lớp liên kết (Link Layer)​

- Chức năng:
+ Đóng Gói Dữ Liệu: Đóng gói các gói dữ liệu từ lớp Internet thành khung (frame) để truyền qua phương tiện truyền thông vật lý như cáp Ethernet hoặc sóng Wi-Fi.
+ Quản Lý Kết Nối: Xử lý các vấn đề liên quan đến kết nối vật lý, bao gồm địa chỉ MAC và các phương thức truyền tải dữ liệu qua mạng cục bộ.
- Các thành phần của lớp này có thể bao gồm:
+ Ethernet: Giao thức phổ biến trong mạng LAN.
+ Wi-Fi: Giao thức cho mạng không dây.
+ PPP (Point-to-Point Protocol): Dùng trong kết nối điểm đến điểm, chẳng hạn như kết nối dial-up.

Quá Trình Truyền Dữ Liệu Tổng Quan​

- Lớp Ứng Dụng (Application Layer): Tạo và chuẩn bị dữ liệu để gửi, sử dụng các giao thức ứng dụng như HTTP, FTP, và SMTP.
- Lớp Vận Chuyển (Transport Layer): Đảm bảo truyền dữ liệu chính xác và hiệu quả. TCP chia dữ liệu thành các phân đoạn (Segment), quản lý thứ tự và độ tin cậy, trong khi UDP cung cấp truyền tải không kết nối và nhanh chóng.
- Lớp Internet (Internet Layer): Đóng gói dữ liệu vào các gói (Packet), gán địa chỉ IP và định tuyến các gói qua mạng đến đích.
- Lớp Liên Kết (Link Layer): Đóng gói các gói dữ liệu thành các khung (Frame) và truyền chúng qua phương tiện truyền thông vật lý trong mạng cục bộ.

III. Kết luận​

- Mô hình TCP/IP là nền tảng của mạng máy tính và Internet, cho phép việc truyền tải dữ liệu một cách hiệu quả và chính xác thông qua một chuỗi các bước và lớp chức năng.
- Mô hình TCP/IP cung cấp một cách tiếp cận phân lớp cho việc truyền tải dữ liệu, giúp dễ dàng quản lý và phát triển các giao thức và dịch vụ mạng. Mỗi lớp hoạt động độc lập nhưng phối hợp với các lớp khác để đảm bảo dữ liệu được truyền tải từ nguồn đến đích một cách chính xác và hiệu quả. Điều này cho phép việc kết nối và giao tiếp toàn cầu qua Internet cũng như trong các mạng máy tính nội bộ.