Anh/chị hãy trình bày kiến trúc phân tầng giao thức?

Câu 1:
Kiến trúc phân tầng giao thức là một mô hình được sử dụng để mô tả cách thức hoạt động của các giao thức mạng. Mô hình này chia quá trình truyền thông dữ liệu thành các tầng khác nhau, mỗi tầng có nhiệm vụ cụ thể và tương tác với các tầng khác để đảm bảo truyền thông hiệu quả.

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một mô hình phân tầng giao thức được chuẩn hóa quốc tế. Mô hình này gồm 7 tầng, mỗi tầng có nhiệm vụ riêng biệt và tương tác với các tầng khác để thực hiện truyền thông dữ liệu. Các tầng trong mô hình OSI bao gồm:

1. Tầng Vật lý (Physical Layer): Đảm bảo truyền dẫn dữ liệu qua các phương tiện truyền thông vật lý như cáp, sóng radio, quang học.

2. Tầng Liên kết dữ liệu (Data Link Layer): Đảm bảo truyền dẫn dữ liệu giữa các nút trong mạng LAN, kiểm soát lỗi và đồng bộ dữ liệu.

3. Tầng Mạng (Network Layer): Định tuyến dữ liệu giữa các mạng khác nhau, quản lý địa chỉ IP và điều khiển luồng dữ liệu.

4. Tầng Giao vận (Transport Layer): Đảm bảo truyền dẫn dữ liệu tin cậy và đúng thứ tự giữa các tiến trình trên các máy tính khác nhau.

5. Tầng Phiên (Session Layer): Quản lý và duy trì phiên làm việc giữa các ứng dụng.

6. Tầng Trình diễn (Presentation Layer): Đảm bảo định dạng dữ liệu và mã hóa dữ liệu để truyền thông giữa các ứng dụng.

7. Tầng Ứng dụng (Application Layer): Cung cấp các dịch vụ truyền thông cho người dùng, bao gồm các giao thức như HTTP, FTP, SMTP.

Mô hình OSI đóng vai trò quan trọng trong chuẩn hóa mạng bởi vì nó cung cấp một khung làm việc chung cho việc phát triển và triển khai các giao thức mạng. Nó giúp đảm bảo tính tương thích và tương tác giữa các thiết bị và ứng dụng từ các nhà sản xuất khác nhau. Mô hình này cũng giúp tách biệt các chức năng và nhiệm vụ của mạng thành các tầng riêng biệt, giúp dễ dàng quản lý và xử lý các vấn đề liên quan đến mạng.

Câu 2:
Trong tầng giao vận, địa chỉ cổng (port address) được sử dụng để xác định các ứng dụng đang chạy trên một máy tính. Địa chỉ cổng là một số nguyên từ 0 đến 65535, được gắn kết với địa chỉ IP của máy tính để xác định đích đến của dữ liệu.

Phân loại địa chỉ cổng:
- Cổng được gán cố định (Well-known ports): Các cổng từ 0 đến 1023 được gán cố định cho các dịch vụ mạng phổ biến như HTTP (cổng 80), FTP (cổng 21), SMTP (cổng 25).
- Cổng được gán động (Registered ports): Các cổng từ 1024 đến 49151 được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể và có thể đăng ký để tránh xung đột.
- Cổng động (Dynamic ports): Các cổng từ 49152 đến 65535 được sử dụng cho các kết nối tạm thời và tự động được gán cho các ứng dụng khi chúng bắt đầu hoạt động.

Socket là một khái niệm quan trọng trong giao tiếp mạng. Nó là một địa chỉ duy nhất để xác định một kết nối mạng giữa hai máy tính. Socket bao gồm địa chỉ IP và địa chỉ cổng, cho phép các ứng dụng truyền thông qua mạng.

Vai trò của Socket trong giao tiếp mạng là tạo ra một kết nối giữa hai máy tính để truyền dữ liệu. Socket cho phép các ứng dụng gửi và nhận dữ liệu thông qua mạng, bằng cách sử dụng các giao thức và cổng tương ứng. Nó cung cấp một giao diện lập trình ứng dụng (API) để các ứng dụng có thể tương tác với mạng và truyền thông dữ liệu.

Câu 3:
Cơ chế truyền lại trên giao thức TCP được sử dụng để đảm bảo tính tin cậy của việc truyền dữ liệu. Khi một segment bị mất trong quá trình truyền tin, TCP sẽ thực hiện các bước sau để truyền lại segment đó:

1. Gửi ACK (acknowledgment): Máy nhận sẽ gửi lại một ACK cho máy gửi để thông báo rằng segment đã được nhận. Nếu máy gửi không nhận được ACK sau một khoảng thời gian nhất định, nó sẽ cho rằng segment đã bị mất và tiến hành truyền lại.

2. Gửi lại segment bị mất: Máy gửi sẽ truyền lại segment bị mất bằng cách sử dụng cơ chế retransmission. Nó sẽ gửi lại segment đó và đợi ACK từ máy nhận.

3. Sử dụng cửa sổ trượt (sliding window): TCP sử dụng cửa sổ trượt để kiểm soát việc truyền lại segment. Cửa sổ trượt cho phép máy gửi truyền nhiều segment cùng một lúc và đợi ACK từ máy nhận. Nếu một segment bị mất, cửa sổ trượt sẽ được điều chỉnh để truyền lại segment đó.

Ví dụ cụ thể về việc truyền lại 1 segment bị mất trong quá trình truyền tin: Giả sử máy gửi đang truyền 5 segment (A, B, C, D, E) cho máy nhận. Segment C bị mất trên đường truyền. Máy nhận sẽ không gửi ACK cho segment C và máy gửi sẽ nhận ra rằng segment C đã bị mất sau một khoảng thời gian chờ. Máy gửi sẽ tiến hành truyền lại segment C và đợi ACK từ máy nhận.