Chương 11. Mạng Máy tính
CHƯƠNG 11. MẠNG MÁY TÍNH
11.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Truyền thụng mỏy tớnh (computer communications) là quỏ trỡnh truyền dữ liệu từ một
thiết bị này sang một thiết bị khỏc. Trước đây chúng ta thường hiểu thiết bị là các máy
tính, nhưng ngày nay thiết bị (end-system, device) khụng chỉ là cỏc mỏy tớnh mà cũn bao
gồm nhiều chủng loại thiết bị khỏc vớ dụ như các máy điện thoại di động, máy tính, …
Khái niệm mạng liên quan đến nhiều vấn đề:
 Giao thức truyền thụng (protocol): Mụ tả những nguyờn tắc mà cỏc thành phần
mạng cần phải tuân thủ để có thể trao đổi được với nhau.
 Topo (mụ hỡnh ghộp nối mạng): Mụ tả cỏch thức nối cỏc thiết bị với nhau.
 Địa chỉ: Mô tả cách định vị một thực thể.
 Định tuyến (routing): Mô tả cách dữ liệu được chuyển từ một thiết bị này sang
một thiết bị khỏc thụng qua mạng.
 Tớnh tin cậy (reliability): Giải quyết vấn đề tính toàn vẹn dữ liệu, đảm bảo rằng
dữ liệu nhận được chính xác như dữ liệu gửi đi.
 Khả năng liên tác (interoperability): Chỉ mức độ các sản phẩm phần mềm và
phần cứng của các hóng sản xuất khỏc nhau cú thể giao tiếp với nhau trong mạng.
 An ninh (security): Gắn liền với việc đảm bảo an toàn hoặc bảo vệ tất cả các thành
phần của mạng.
 Chuẩn húa (standard): Thiết lập các quy tắc và luật lệ cụ thể cần phải được tuân
theo.
Mạng truyền thông máy tính có rất nhiều ứng dụng. Vớ dụ, trong cụng nghiệp truyền thanh
truyền hỡnh, cỏc cụng ty truyền thanh, truyền hỡnh và cụng ty cỏp đều có những mạng độc
lập riêng của mỡnh với nhiều trạm phỏt. Thụng qua những mạng này, cỏc chương trỡnh
như tin tức, thể thao, điện ảnh, phim truyện… được dùng chung giữa các trạm phát. Một
trong những mạng truyền thông ra đời sớm nhất và được biết đến nhiều nhất là mạng điện
thoại. Khi nói đến mạng điện thoại, người ta muốn nhắc đến hệ thống điện thoại kiểu cũ
(plain old telephone system - POTS) hoặc mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN
– public switched telephone network). Mạng PSTN mô tả hệ thống điện thoại truyền thống
dựa trên tín hiệu tương tự được sử dụng ở Mỹ. Mạng này ban đầu được thiết kế để truyền

thống máy tính có hệ điều hành riêng của chúng (ví dụ Windows). Vỡ vậy một workstation
cú thể là một mỏy tớnh cỏ nhõn, cũng cú thể là một workstation đồ họa (ví dụ các
workstation đồ họa được sản xuất bởi Sun Microsystems, Silicon Graphics, IBM, Hewlett-
Packard, Compaq Computer Corporation); một superminicomputer như Compaq’s VAX
hay một hệ thống IBM AS/400, một super-microcomputer như Compaq’s Alpha; hoặc có
thể là một máy tính lớn (mainframe) như IBM ES-9000.
Phương tiện và các giao thức truyền thông của mạng
Để chia sẻ thông tin và sử dụng các dịch vụ trên mạng, các thành phần của mạng phải có
khả năng truyền thông được với nhau. Để đáp ứng được yêu cầu này, cần xột tới hai tiờu
chớ cụ thể của mạng: Khả năng liên kết (connectivity) và ngôn ngữ (language). Khả năng
liên kết chỉ đường truyền hoặc kết nối vật lý giữa cỏc thành phần; ngụn ngữ chỉ một bảng
từ vựng cựng cỏc quy tắc truyền thụng mà cỏc thành phần phải tuõn theo.
Phương tiện truyền thụng (media)
Môi trường vật lý được sử dụng để kết nối các thành phần của mạng thường được gọi là
phương tiện truyền thông (medium, media). Phương tiện truyền thông mạng được chia
thành hai loại: Cáp (cable) và không dây (wireless). Ví dụ, cáp truyền thông có thể là cáp
xoắn đôi (twisted-pair), cáp đồng trục (coaxial), cáp sợi quang (fiber-optic cable) Truyền
thông không dây có thể là sóng radio (gồm sóng cực ngắn hay việc truyền thông qua vệ
tinh), bức xạ hồng ngoại.
80
Chương 11. Mạng Máy tính
Hỡnh 11.1. Sợi cỏp quang
Giao thức (Protocols)
Ngôn ngữ được sử dụng bởi các thực thể mạng gọi là giao thức truyền thông mạng. Giao
thức giúp các bên truyền thông “hiểu nhau” bằng cách định nghĩa một ngôn ngữ chung cho
các thành phần mạng. Từ ý nghĩa khỏi quỏt như vậy, có thể hiểu giao thức truyền thông
mạng là các thủ tục, quy tắc hoặc các đặc tả chính thức đó được chấp nhận nhằm xác định
hành vi và ngôn ngữ trao đổi giữa các bên. Nói chung trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta
cũng áp dụng những quy tắc nào đó. Ví dụ, khi đi đến những nơi đũi hỏi tớnh trang trọng,
mọi người phải tuân theo những nghi thức đặc biệt về ăn mặc (ví dụ nam giới phải mặc áo

broadcast; hoặc theo kiểu đường truyền thông mà mạng sử dụng và cỏch truyền dữ liệu đi,
ví dụ mạng chuyển mạch ảo, hay chuyển mạch gói.
Hỡnh 11.2. Một mạng LAN đơn giản
Phân loại mạng theo diện hoạt động
Nếu phân loại theo diện hoạt động, mạng máy tính có thể được phân chia thành:
 Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN)
 Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN)
 Mạng thành phố (Metropolitan Area Network - MAN)
 Mạng toàn cầu (Global Area Network - GAN)
 Mạng cỏ nhõn (Personal Area Network - PAN)
 Mạng lưu trữ (Storage Area Network - SAN)
Mạng cục bộ (LAN) liên kết các tài nguyên máy tính trong một vùng địa lý cú kớch thước
hạn chế. Đó có thể là một phũng, vài phũng trong một tũa nhà, hoặc vài tũa nhà trong một
khu nhà. Cụm từ “kớch thước hạn chế” không được xác định cụ thể nên một số người xác
định phạm vi của mạng LAN bằng cách định bán kính của nó nằm trong khoảng vài chục
mét đến vài km. Viện Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) xác định bán
kính của mạng LAN nhỏ hơn 10km. Ví dụ về một số mạng LAN: Ethernet/802.3, token
ring, mạng FDDI (Fiber Distributed Data Interface).
Mạng diện rộng (WAN), liên kết các tài nguyên máy tính trong một vùng địa lý rộng (cú
bỏn kớnh trờn 100km) như thị xó, thành phố, tỉnh/bang, quốc gia. Cú thể coi mạng WAN
gồm nhiều mạng LAN kết nối với nhau. Vớ dụ về mạng WAN: ISDN (Integrated Services
Data Network), frame relay, SMDS (Switched Multimegabit Data Service) và ATM
(Asynchronous Transfer Mode).
82
Chương 11. Mạng Máy tính
Hỡnh 11.3. Mạng WAN - kết hợp của nhiều mạng LAN qua cỏc router
Một số người phân biệt kỹ hơn giữa mạng LAN và WAN. Do vậy xuất hiện phõn loại
Mạng thành phố (MAN). Mạng này liờn kết cỏc tài nguyờn mỏy tớnh trong một thành phố.
Giả sử cú một cụng ty kinh doanh cú nhiều tũa nhà trong tỉnh/thành phố. Mỗi tũa nhà cú
một mạng LAN riờng của nú, những mạng LAN này được kết nối với nhau, kết quả ta cú

thông qua chuỗi các nút khác. Đầu tiên, nút nguồn chuyển thông điệp tới nút liền kề với
nó. Thông điệp này sau đó sẽ được chuyển một cách tuần tự qua một dóy các nút liền kề
nhau cho đến khi nó đến được nút đích. Việc truyền dữ liệu thông qua một nút liền kề đến
một nút khác thường được gọi là bridging hoặc routing (định tuyến) - tùy thuộc vào kỹ
thuật truyền tin. Có một số topo mạng dựa trên mô hỡnh point-to-point. Xột hai dạng topo
mạng point-to-point phổ biến: star (hỡnh sao) và tree (dạng cõy).
Mô hình sao (Star)
Đặc điểm chính của mạng hỡnh sao là cú một hub xử lý trung tõm - hub này là trung tõm
truyền tin cho tất cả cỏc nỳt. Cấu hỡnh mạng hỡnh sao đơn giản được minh họa trong hỡnh
11.5. Để các nút có thể truyền thông cho nhau, tất cả dữ liệu phải được truyền qua hub. Do
đó khi hub ngừng hoạt động toàn bộ mạng cũng ngừng hoạt động.
Hỡnh 11.5. Mụ hỡnh sao cỏc thiết bị nối vào một HUB duy nhất
Mô hình cây
Mụ hỡnh cõy là mụ hỡnh phõn cấp. Nú bao gồm một nỳt gốc hoặc một hub nối đến các nút
mức hai hoặc hub mức hai. Các thiết bị ở mức hai này lại được nối đến các thiết bị ở mức
ba, mức ba được nối đến các thiết bị ở mức bốn,… Mạng dạng cây đơn giản được cho
84
Chương 11. Mạng Máy tính
trong hỡnh 11.6. Một ứng dụng của mụ hỡnh này là mạng IEEE 802.12, hay cũn gọi là
100VG-AnyLAN, trong đó các hub được sắp thành tầng tạo thành một mụ hỡnh phõn cấp.
Hỡnh 11.6. Mụ hỡnh cây
Mụ hỡnh điểm - nhiều điểm (Broadcast)
Mụ hỡnh này gồm cỏc nỳt cựng dựng chung một kờnh truyền thụng. Khỏc với mụ hỡnh
điểm - điểm, dữ liệu do một máy gửi đi sẽ được truyền đến tất cả các nút trên kênh truyền
dùng chung do vậy nó được gọi là Broadcast hay Quảng bá. Các máy sẽ kiểm tra xem liệu
chúng có phải là đích đến của thông điệp đó hay không bằng cách kiểm tra địa chỉ đến
(destination address) của thông điệp. Các máy không phải là đích đến của thông điệp sẽ bỏ
qua thông điệp này. Chỉ có nút là đích đến của thông điệp mới tiếp nhận thông điệp. Điều
này cũng tương tự như một lớp học gồm nhiều sinh viên và một giáo viên. Nếu giáo viên
đưa ra một câu hỏi, tất cả sinh viên đều nghe thấy câu hỏi nhưng chỉ sinh viên được giáo

được minh họa trên Hỡnh 11.9.
86
Chương 11. Mạng Máy tính
Hỡnh 11.9. Vệ tinh và cỏc khu vực phủ súng
Trong mụ hỡnh điểm - nhiều điểm có rất nhiều kiểu truyền thông điệp khác nhau:
 unicast - chỉ có một thiết bị nhận thông điệp.
 multicast - một nhóm thiết bị nhận thông điệp. Chính tầng network của thiết bị
nhận sẽ kiểm tra xem thiết bị nhận đó có nằm trong nhóm nhận thông điệp này
không.
 broadcast - đích đến của thông điệp này là tất cả các thiết bị trong mạng. Thông
điệp broadcast là một thông điệp multicast đặc biệt.
Một đặc điểm khác của mô hỡnh điểm - nhiều điểm là khái niệm tranh chấp (contention).
Do tất cả các nút cùng dùng chung một kênh truyền, chúng phải “tranh nhau” kênh truyền
khi cần truyền thông. Do vậy mạng dựa trên mô hỡnh broadcast cần giải quyết vấn đề khi
có nhiều nút muốn truyền dữ liệu tại cùng một thời điểm. Rất nhiều giao thức đó được phát
triển để giải quyết tranh chấp giữa các nút.
Phõn loại mạng theo kiểu chuyển.
Ngoài việc phân loại mạng theo diện hoạt động và topo mạng, cỏc mạng cũn được phân
loại theo kiểu truyền thông mà chúng sử dụng, cùng với cách dữ liệu được truyền đi trên
đó. Hai phân loại điển hỡnh là mạng chuyển mạch ảo (virtual circuit-switched) và mạng
chuyển gúi (packet-switched).
 Trong mạng chuyển mạch ảo (circuit-switched) phải thiết lập mạch vật lý giữa nỳt
nguồn và đích trước khi truyền dữ liệu thực sự. Mạch này tồn tại trong suốt thời
gian truyền dữ liệu. Mạng điện thoại công cộng là một ví dụ về mạng chuyển mạch
ảo. Khi thực hiện một cuộc gọi điện thoại, một đường truyền vật lý trực tiếp được
thiết lập giữa máy điện thoại của người bắt đầu cuộc gọi và máy điện thoại của
người nhận cuộc gọi. Đường truyền này là một kết nối điểm - điểm, liên kết các bộ
chuyển mạch (switch) trong mạng của công ty điện thoại lại với nhau. Một khi đó
được thiết lập, đường truyền chỉ dành riêng để truyền dữ liệu cho cuộc gọi hiện
thời. Sau khi truyền dữ liệu xong (cuộc gọi kết thúc), mạch được giải phóng và có

chất mó vựng lại được phân cấp thành mó quốc gia và mó khu vực.
Routing - Định tuyến
Việc định tuyến quyết định tuyến đường mà dữ liệu sẽ đi qua khi chuyển từ nút gửi đến nút
nhận. Chức năng định tuyến được thực hiện bởi một thiết bị phần cứng đặc biệt: router
(thiết bị định tuyến). Việc lựa chọn tuyến đường tốt nhất phải dựa trên một tiêu chuẩn cụ
thể - được gọi là độ đo (metric). Các độ đo định tuyến phổ biến là: khoảng cách, số chặng
(hop) và băng thông.
Tớnh tin cậy
Tính tin cậy chỉ tính toàn vẹn dữ liệu, đảm bảo rằng dữ liệu nhận được giống hệt dữ liệu
được gửi đi. Mạng máy tính không phải là các hệ thống không có lỗi. Trong thực tế, lỗi có
thể xảy ra trên tất cả các môi trường truyền trên mạng. Vỡ vậy cần phải thiết kế sao cho hệ
thống cú khả năng xử lý lỗi. Một trong những chiến lược điển hỡnh là thờm thụng tin vào
dữ liệu được chuyển đi sao cho phía nhận phát hiện được lỗi (nếu có). Khi phía nhận phát
hiện ra lỗi, nó có thể thực hiện: (1) yêu cầu truyền lại dữ liệu bị lỗi, hoặc (2) phát hiện xem
dữ liệu đúng là gỡ và sửa đổi dữ liệu bị truyền lỗi. Cách thứ hai gọi là khả năng sửa lỗi
89
Chương 11. Mạng Máy tính
(error correction). Cách thứ nhất là sửa lỗi bằng cách yêu cầu truyền lại, cách thứ hai là tự
sửa lỗi. Để sửa được lỗi, phải dũ tỡm lỗi. Việc tự sửa lỗi núi chung khú thực hiện. Hầu hết
cỏc mạng ngày nay đều được thiết kế có khả năng dũ tỡm lỗi (error detection). Cú hai cỏch
để dũ lỗi thụng dụng đó là kiểm tra bit chẵn/lẻ và mó dư thừa vũng (CRC - cyclic
redundancy check).
Tớnh tương thích (inter-operability)
Tớnh tương thích (interoperability) chỉ khả năng các sản phẩm (phần cứng và phần mềm)
của các hóng sản xuất khỏc nhau cú thể giao tiếp được với nhau trong mạng. Trong thời kỳ
hoàng kim của các mạng độc quyền (của tư nhân, hóng sản xuất, hoặc một tổ chức), khụng
cần phải quan tõm đến tính liên tác, miễn là các yếu tố tạo thành mạng đều là sản phẩm và
giao thức của cùng một hóng sản xuất. Khi hóng sản xuất thứ hai phỏt triển một ứng dụng
có tính năng được cải tiến hơn ứng dụng của hóng sản xuất độc quyền, hóng sản xuất thứ
hai phải được sự đồng ý của nhà sản xuất độc quyền. Ngày nay, với bộ giao thức “mở”

Engineers - IEEE.
Cỏc chuẩn thực tế
90
Chương 11. Mạng Máy tính
Các chuẩn thực tế là các chuẩn tồn tại trong thực tế mà không được xây dựng bởi bất cứ tổ
chức chuẩn hóa chính thức nào. Chúng được phát triển thông qua sự chấp nhận của toàn
ngành đối với một chuẩn của một hóng nhà sản xuất cụ thể. Vớ dụ về một chuẩn thực tế là
Network File System (NFS) - giao thức chia sẻ file của hóng Sun Microsystems. Sun đó
cụng khai đặc tả của giao thức này, do đó những nhà sản xuất khác có thể triển khai nó.
Kết quả NFS được sử dụng rộng rói và được coi như một chuẩn thực tế. Hiện tại, NFS
được thực thi trên rất nhiều hệ thống UNIX khác nhau (Sun, IBM, Silicon Gracphics,
Compaq, và HP), cũng như các hệ thống dựa trên Macintosh và Intel. Một chuẩn thực tế
khác là Java - ngôn ngữ lập trỡnh web được phát triển bởi hóng Sun Microsystems.
Cỏc chuẩn riờng của hóng
Cỏc chuẩn của hóng là cỏc chuẩn quy định những yêu cầu cụ thể của một nhà sản xuất nào
đó. Những đặc tả này không được công khai, chỉ được tuân theo và chấp nhận bởi chính
hóng sản xuất đề nghị ra nó. Trong thời kỳ đầu của mạng, các chuẩn của hóng thống trị.
Mặc dầu ngày nay những chuẩn như vậy không cũn được công nhận nữa song chúng vẫn
tồn tại rất nhiều. Được biết đến nhiều nhất phải kể đến các chuẩn của IBM (ví dụ: SNA -
kiến trúc hệ thống mạng của IBM), giao thức IPX của Novell - dựa trên giao thức XNS của
Xerox. Các chuẩn riêng của hóng buộc khỏch hàng phụ thuộc vào giải phỏp của một nhà
sản xuất cụ thể, làm cho họ gặp khó khăn khi sử dụng các sản phẩm (phần cứng hoặc phần
mềm) của các hóng sản xuất khỏc.
Cỏc chuẩn hiệp hội
Các chuẩn hiệp hội tương tự như các chuẩn chính thức theo nghĩa chúng cũng là một sản
phẩm của quá trỡnh chuẩn hóa. Điểm khác nhau là quá trỡnh lập kế hoạch và chuẩn húa
những chuẩn này khụng chịu sự quản lý của cỏc tổ chức chuẩn húa chuyờn nghiệp. Thay
vào đó, đặc tả cho các chuẩn được thiết kế và thỏa thuận bởi nhóm các nhà sản xuất thành
lập nên hiệp hội, với một mục đích cụ thể: đạt được mục tiêu chung. Những nhà sản xuất
này cam kết hỗ trợ cho các chuẩn được phát triển bởi hiệp hội, và phát triển những sản

truyền tới B. Đây chính là ưu điểm của việc phân tầng: Tầng trên sử dụng dịch vụ của tầng
dưới nhưng không cần quan tâm đến cách thức thực hiện dịch vụ đó.
Kiến trỳc phõn tầng
Mụ hỡnh OSI gồm 7 tầng (Hỡnh 11.12):
 Tầng vật lý (Physical layer)
 Tầng liờn kết dữ liệu (Datalink layer)
 Tầng mạng (Network layer)
 Tầng giao vận (Transport layer)
 Tầng phiờn (Session layer)
 Tầng trỡnh diễn (Presentation layer)
 Tầng ứng dụng. (Application layer).
Hỡnh 11.12. Bảy tầng trong mụ hỡnh OSI
Hỡnh 11.13 minh họa mối quan hệ giữa cỏc tầng khi một thụng điệp được gửi từ thiết bị A
đến thiết bị B. Khi thông điệp đi từ A đến B, nó có thể đi qua nhiều nút trung gian khác.
Những nút trung gian này thường chỉ liên quan đến 3 tầng đầu của mô hỡnh OSI. Khi phỏt
triển mụ hỡnh, cỏc nhà thiết kế đó phõn tớch quỏ trỡnh truyền dữ liệu thành những yếu tố
cơ bản nhất. Họ phân loại những chức năng mạng nào có mục đích (sử dụng) liên quan đến
nhau. Mỗi tầng đều có chức năng, nhiệm vụ xác định. Bằng cách xác định và khoanh vùng
các chức năng trong mô hỡnh, cỏc nhà thiết kế đó đưa ra một kiến trúc đạt được cả tính
92
Chương 11. Mạng Máy tính
toàn diện và linh hoạt. Quan trọng nhất, mụ hỡnh OSI tạo ra tớnh trong suốt hoàn toàn giữa
hai hệ thống khụng tương thích với nhau.
Hỡnh 11.13. Mụ hỡnh OSI
Cỏc tiến trỡnh ngang hàng (peer-to-peer)
Trong mỗi máy, mỗi tầng sử dụng các dịch vụ do tầng bên dưới cung cấp. Ví dụ, tầng 3 sử
dụng các dịch vụ do tầng 2 cung cấp và đến lượt mỡnh lại cung cấp dịch vụ cho tầng 4.
Giữa cỏc mỏy tớnh, tầng x trờn một thiết bị giao tiếp với tầng x trên thiết bị khác. Việc
giao tiếp này được tiến hành theo các quy tắc và quy ước đó được thỏa thuận trước gọi là
giao thức.

vận đảm bảo việc chuyển dữ liệu đầu cuối (end-to-end) tin cậy, trong khi tầng 2 đảm bảo
việc truyền dữ liệu tin cậy trên một đường truyền (vật lý) riờng lẻ. Núi chung, cỏc tầng
trờn của mụ hỡnh OSI thường được thực hiện bởi phần mềm trong khi nhóm các tầng dưới
được triển khai nhờ sự kết hợp của cả phần cứng và phần mềm. Tầng vật lý hầu như được
triển khai bởi phần cứng.
Hỡnh 11.14 mụ tả tổng quan cỏc tầng trong mụ hỡnh OSI. Trong hỡnh vẽ, (dữ liệu) L7 là
đơn vị dữ liệu tại tầng 7, L6 là đơn vị dữ liệu tại tầng 6, … Ta gọi Li là đơn vị dữ liệu giao
thức tầng I (IPDU - Protocol Data Unit), dữ liệu tầng I truyền đến được gọi là đơn vị dữ
liệu dịch vụ (service data unit - SAP). Nói chung PDU chứa SAP và một số thông tin tiêu
94
Chương 11. Mạng Máy tính
đề khác. Quá trỡnh được bắt đầu tại tầng 7, sau đó chuyển xuống các tầng dưới. Tại mỗi
tầng ngoại trừ tầng 7 và tầng 1, header được thêm vào đơn vị dữ liệu. Tại tầng 2, một
trailer cũng được thêm vào đơn vị dữ liệu. Khi đơn vị dữ liệu đi qua tầng vật lý, nó được
chuyển thành tín hiệu điện từ và truyền đi trên đường truyền vật lý.
Khi đến nơi nhận, tín hiệu điện từ đi đến tầng 1 và được chuyển ngược lại thành chuỗi các
bit. Các đơn vị dữ liệu sau đó sẽ được chuyển từ tầng 1 lên các tầng trên trong mô hỡnh
OSI. Tại mỗi tầng, cỏc header và trailer được thêm vào khối dữ liệu ở tầng tương ứng trên
máy gửi được lấy ra. Khi đến tầng 7, thông điệp ở dạng dữ liệu phự hợp và sẵn sàng cho
ứng dụng nhận.
11.2.2. Chức năng của các tầng
Trong phần này sẽ mô tả chi tiết chức năng của từng tầng trong mô hỡnh OSI.
Tầng vật lý
Hỡnh 11.15. Vị trớ, vai trũ của tầng vật lý
Tầng vật lý thực hiện các chức năng để truyền bit dữ liệu đi qua các môi trường vật lý. Nó
giải quyết những vấn đề liên quan đến đặc điểm kỹ thuật về cơ và điện của ghép nối và
môi trường truyền dẫn. Nó cũng xác định các thủ tục và các chức năng mà các thiết bị vật
lý và thiết bị giao tiếp cần phải tuõn thủ. Hỡnh 11.15 minh họa mối quan hệ giữa tầng vật
lý với mụi trường truyền dẫn và tầng liên kết dữ liệu.
Trong ví dụ chuyển thư, tầng vật lý liờn quan đến công nghệ chuyển thư, nó có thể là xe

Tầng vật lý cũng xác định hướng truyền dữ liệu giữa hai thiết bị: đơn công (simplex), bán
song công (half-duplex), song công (full-duplex). Trong chế độ đơn công, một thiết bị chỉ
có thể gửi hoặc nhận dữ liệu. Chế độ đơn công là truyền thông một chiều. Trong chế độ
bán song công, một thiết bị có thể gửi và nhận dữ liệu, nhưng không phải tại cùng một thời
điểm. Trong chế độ song công, một thiết bị có thể nhận và gửi dữ liệu tại cùng một thời
điểm.
Tầng liờn kết dữ liệu
Nhiệm vụ của tầng liờn kết dữ liệu là truyền thụng giữa hai nỳt nối trực tiếp với nhau. Nú
biến tầng vật lý khụng tin cậy thành đường truyền tin cậy cho tầng mạng bờn trờn. Hỡnh
11.16 minh họa mối quan hệ giữa tầng liờn kết dữ liệu với tầng mạng và tầng vật lý.
Hỡnh 11.16. Vị trớ, vai trũ của tầng liờn kết dữ liệu
Tầng liờn kết dữ liệu chịu trỏch nhiệm:
96
Chương 11. Mạng Máy tính
 Framing – Đóng gói dữ liệu.
Tầng liờn kết dữ liệu chia dãy bit nhận được từ tầng mạng thành các đơn vị dữ liệu gọi là
các frame.
 Định địa chỉ vật lý
Nếu frame được chuyển đến thiết bị khác trong mạng, tầng liên kết dữ liệu thêm vào frame
tiêu đề chứa địa chỉ vật lý của nơi nhận (địa chỉ đích) và có thể địa chỉ vật lý của nơi gửi
(địa chỉ nguồn). Nếu frame được chuyển đến các thiết bị bên ngoài mạng, địa chỉ nhận sẽ
là địa chỉ của thiết bị trung gian kết nối mạng máy gửi ra ngoài.
 Kiểm soát lưu lượng
Nếu tốc độ nhận dữ liệu nhỏ hơn tốc độ gửi dữ liệu, tầng liên kết dữ liệu phải thực hiện
một kỹ thuật kiểm soát lưu lượng để ngăn ngừa tỡnh trạng quỏ tải tại nơi nhận.
 Kiểm soỏt lỗi
Tầng liên kết dữ liệu làm tăng tính tin cậy cho tầng vật lý bằng cỏch sử dụng một kỹ thuật
phỏt hiện và truyền lại cỏc frame bị lỗi hoặc bị mất. Nó cũng sử dụng kỹ thuật ngăn ngừa
việc tạo frame trùng lặp. Kiểm soát lỗi thường được thực hiện bằng cách thêm một trailer
vào phần cuối của frame.

gói dữ liệu được chuyển đến một mạng khác, cần phải có một hệ thống địa chỉ khác nhằm
phân biệt được hệ thống gửi và hệ thống nhận. Tầng mạng bổ sung thêm tiêu đề vào mỗi
gói dữ liệu gửi đi, trong tiêu đề chứa địa chỉ logic của thiết bị nhận và thiết bị gửi.
 Định tuyến
Khi các mạng hoặc các nút riêng rẽ được nối với nhau tạo thành một liên mạng (mạng của
các mạng), các thiết bị kết nối trung gian (router hoặc gateway) phải xác định tuyến đường
(định tuyến) cho các gói dữ liệu để chúng đến được nơi nhận cuối cùng.
Trong hỡnh 11.18b, dữ liệu được gửi từ nút có địa chỉ mạng A và địa chỉ vật lý 10 trong
một mạng cục bộ đến một nút có địa chỉ mạng P và địa chỉ vật lý 95 trong mạng cục bộ
khỏc. Do hai thiết bị thuộc hai mạng khác nhau, ta không thể chỉ sử dụng địa chỉ vật lý vỡ
địa chỉ vật lý chỉ có tác dụng trong mạng cục bộ. Cái ta cần ở đây là một địa chỉ toàn thể để
có thể chuyển packet ra khỏi mạng cục bộ đến một mạng cục bộ khác. Địa chỉ logic có đặc
điểm này. Gói dữ liệu tại tầng mạng chứa địa chỉ logic, địa chỉ này không thay đổi khi
packet đi từ nơi gửi đến nơi nhận (A và P). Địa chỉ logic không thay đổi khi gói dữ liệu đi
từ một mạng này sang một mạng khác. Ngược lại địa chỉ vật lý thay đổi khi packet đi từ
mạng này sang mạng khỏc. Trong hỡnh vẽ, R là một router.
98
Chương 11. Mạng Máy tính
Hỡnh 11.18b. Vớ dụ về địa chỉ tầng mạng
Các bưu cục sẽ cung cấp dịch vụ tương ứng với tầng mạng. Trong mỗi bưu cục sẽ có một
“bảng định tuyến” cho phép bưu tá xác định được cần chuyển tiếp bức thư bất kỳ nào đó
đến đâu. Bức thư sẽ được chuyển đến trạm kế tiếp (bưu cục hay địa chỉ nhận) nhờ vào dịch
vụ của tầng liên kết dữ liệu. Rừ ràng rằng thư được chuyển trên các chặng có thể bằng
những phương thức hoàn toàn khác nhau (bằng ô tô, máy bay…). Điểm khác biệt duy nhất
giữa mạng bưu chính và mạng máy tính là topo của mạng bưu chính nói chung rất ít thay
đổi theo thời gian, do vậy việc định tuyến gần như là “tĩnh”.
Tầng giao vận
Tầng giao vận chịu trách nhiệm chuyển toàn bộ thông điệp từ nơi gửi đến nơi nhận. Tầng
mạng chuyển từng gói dữ liệu riêng lẻ từ nơi gửi đến nơi nhận mà không quan tâm đến
quan hệ giữa các gói dữ liệu. Tầng mạng xử lý mỗi gói dữ liệu một cách độc lập, mặc dầu

được giải phóng.
 Kiểm soát lưu lượng
Giống như tầng liên kết dữ liệu, tầng giao vận chịu trách nhiệm kiểm soát lưu lượng. Tuy
nhiên, việc kiểm soát lưu lượng tại tầng này được thực hiện bởi đầu cuối chứ không phải
trên đường truyền đơn.
100
Chương 11. Mạng Máy tính
 Kiểm soỏt lỗi
Cũng giống như tầng liên kết dữ liệu, tầng giao vận chịu trách nhiệm kiểm soát lỗi. Tuy
nhiên việc kiểm soát lỗi ở tầng này được thực hiện tại các thiết bị đầu cuối chứ không phải
trên đường truyền trung gian. Tầng giao vận ở phía gửi đảm bảo rằng toàn bộ thông điệp
đến tại tầng giao vận phía nhận là không bị lỗi (hỏng, mất, dư thừa). Việc khắc phục lỗi
thường được thực hiện bằng cách yêu cầu truyền lại.
Hỡnh 11.20. Vớ dụ về tầng giao vận
Hỡnh 11.20 đưa ra một ví dụ về tầng giao vận. Dữ liệu đến từ các tầng trên có địa chỉ cổng
là j và k (j là địa chỉ cổng gửi và k là địa chỉ cổng nhận). Do kích thước dữ liệu lớn hơn
khả năng xử lý của tầng mạng, dữ liệu được chia thành 2 gói dữ liệu nhỏ hơn, mỗi gói dữ
liệu đều chứa địa chỉ cổng j và k. Tiếp theo, tại tầng mạng, địa chỉ mạng (A và P) được
thêm vào mỗi packet. Các gói dữ liệu có thể đi theo các tuyến đường khác nhau, đến nơi
nhận có thể không theo đúng thứ tự. Hai gói dữ liệu được chuyển đến tầng mạng của nơi
nhận. Tại đây header của tầng mạng được lấy ra khỏi gói dữ liệu. Hai gói dữ liệu tiếp tục
được chuyển đến tầng giao vận, tại đây chúng được ghép lại để chuyển lên tầng trên.
Hệ thống bưu cục không có tầng giao vận. Trong ví dụ chuyển thư, tầng giao vận sẽ được
triển khai ở người gửi và người nhận thư. Giả sử A gửi cho B mỗi ngày một lá thư. Hệ
thống bưu cục có thể làm mất, hay gửi trễ một lá thư nào đó. B có thể phát hiện ra điều đó
nếu A ghi ngày tháng viết thư trong mỗi lá thư. Nếu B không nhận thư của một ngày nào
đó trong một khoảng thời gian tương đối dài, B có thể cho rằng thư đó bị mất và yêu cầu A
gửi lại. Nói chung đây sẽ là những cơ chế hoạt động của tầng giao vận.
Tầng phiờn
Các dịch vụ của ba tầng đầu chưa đủ để hai tiến trỡnh trờn hai thiết bị cú thể truyền thụng.

dạng của mỡnh thành thụng tin theo khuụn dạng chung. Tầng trỡnh diễn tại mỏy nhận sẽ
chuyển thụng tin trong khuụn dạng chung thành thụng tin theo khuụn dạng của mỏy nhận.
 Mó húa
102
Chương 11. Mạng Máy tính
Hệ thống phải có khả năng đảm bảo tính bí mật khi chuyển những thông tin quan trọng. Do
vậy phía gửi sẽ biến đổi thông tin ban đầu thành một dạng khác và gửi nó đến phía nhận.
Đõy là cụng việc mó húa. Phớa nhận thực hiện quỏ trỡnh ngược lại biến thông điệp nhận
được thành dạng ban đầu. Quá trỡnh này được gọi là giải mó.
 Nộn
Nén dữ liệu làm giảm số lượng bit trên đường truyền. Nén dữ liệu ngày càng trở nên quan
trọng, đặc biệt trong việc truyền các dữ liệu đa phương tiện âm thanh, hỡnh ảnh.
Tầng ứng dụng
Tầng ứng dụng cho phép người dùng (con người hay phần mềm) truy cập vào mạng bằng
cách cung cấp giao diện người sử dụng, hỗ trợ các dịch vụ như gửi thư điện tử, truy cập và
chuyển file từ xa, quản lý CSDL dựng chung và một số dịch vụ khỏc về thụng tin.
Hỡnh 11.22 minh họa mối quan hệ giữa tầng ứng dụng với người dùng và với tầng trỡnh
diễn. Cú rất nhiều ứng dụng cú sẵn, ở đây chỉ đề cập đến 3 ứng dụng: X.400 (dịch vụ xử lý
thông điệp), X.500 (dịch vụ thư mục), và dịch vụ truy cập, chuyển và quản lý file (FTAM).
Trong minh hoạ dựng X.400 để gửi đi một thông điệp điện tử. Chú ý rằng tầng ứng dụng
sẽ tạo ra dữ liệu thực sự chứ không có các thông tin tiêu đề.
Hỡnh 11.22. Tầng ứng dụng
Tầng ứng dụng cung cấp cỏc dịch vụ:
 Thiết bị đầu cuối ảo của mạng
Một thiết bị đầu cuối ảo của mạng là phiên bản phần mềm của một thiết bị đầu cuối vật lý,
cho phộp người dùng đăng nhập vào một máy từ xa.
 Quản lý, truy cập và chuyển file
Ứng dụng này cho phép người dùng truy cập file (để viết hoặc đọc dữ liệu), lấy file, quản
lý hoặc kiểm soỏt cỏc file trờn một mỏy tớnh khỏc.
 Cỏc dịch vụ khỏc