Protocols là gì? Trong bài viết này, mọi câu hỏi của các bạn về giao thức mạng sẽ được giải đáp. Ngoài ra bạn có thể tìm hiểu thêm các chức năng quan trọng của giao thức.
Khái niệm về giao thức
Các thực thể của mạng muốn trao đổi thông tin với nhau phải bắt tay, đàm phán về một số thủ tục, quy tắc… Cùng phải “nói chung một ngôn ngữ”. Tập quy tắc hội thoại được gọi là giaoc thức mạng (Protocols). Các thành phần chính của một giao thức bao gồm:
-
Cú pháp: định dạng dữ liệu, phương thức mã hóa và các mức tín hiệu.
-
Ngữ nghĩa: thông tin điều khiển, điều khiển lưu lượng và xử lý lỗi.
Trao đổi thông tin giữa hai thực thể có thể là trực tiếp hoặc gián tiếp. Trong hai hệ thống kết nối điểm – điểm, các thực thể có thể trao đổi thông tin trực tiếp không có sự can thiệp của các thực thể trung gian. Trong cấu trúc quảng bá, hai thực thể trao đổi dữ liệu với nhau phải thông qua các thực thể trung gian. Phức tạp hơn khi các thực thể không chia sẻ trên cùng một mạng chuyển mạch, kết nối gián tiếp qua nhiều mạng con.
Chức năng của giao thức
Đóng gói
Trong quá trình trao đổi thông tin, các gói dữ liệu được thêm vào một số thông tin điều khiển, bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, mã phát hiện lỗi, điều khiển giao thức, … Việc thêm thông tin điều khiển vào các gói dữ liệu được gọi là quá trình đóng gói (Encapsulation). Bên thu sẽ được thực hiện ngược lại, thông tin điều khiển sẽ được gỡ khi gói tin được chuyển từ tầng dưới lên tầng trên.
Phân đoạn và hợp lại
Mạng truyền thông chỉ chấp nhận kích thước các gói dữ liệu cố định. Các giao thức ở các tầng thấp cần phải cắt dữ liệu thành những gói tin có kích thước quy định. Quá trình này gọi là quá trình phân đoạn. Ngược với quá trình phân đoạn bên phát là quá trình hợp lại bên thu. Dữ liệu phân đoạn để đảm bảo thứ tự các gói đến đích là rất quan trọng. Gói dữ liệu trao đổi giữa hai thực thể qua giao thức gọi là đơn vị giao thức dữ liệu PDU (Protocol Data Link)
Điều khiển liên kết
Trao đổi thông tin giữa các thực thể có thể thực hiện theo hai phương thức: Hướng liên kết (Connection – Oriented) và không liên kết (Connectionless). Truyền không liên kết không yêu cầu có độ tin cậy cao, không yêu cầu chất lượng dịch vụ và không yêu cầu xác nhận. Ngược lại, truyền theo phương thức hướng liên kết, yêu cầu có độ tin cậy cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ và có xác nhận. Trước khi hai thực thể trao đổi thông tin với nhau, giữa chúng một kết nối được thiết lập và sau khi trao đổi xong, kết nối này sẽ được giải phóng.
Giám sát
Các gói tin PDU có thể lưu chuyển độc lập theo các con đường khác nhau, khi đến đích có thể không theo thứ tự như khi phát. Trong phương thức hướng liên kết, các gói tin phải được yêu cầu giám sát. Mỗi một PDU có một mã tập hợp duy nhất và được đăng ký theo tuần tự. Các thực thể nhận sẽ khôi phục thứ tự các gói tin như thứ tự bên phát.
Điều khiển lưu lượng
Điều khiển lưu lượng liên quan đến khả năng tiếp nhận các gói tin của thực thể bên thu và số lượng hoặc tốc độ của dữ liệu được truyền bởi thực thể bên phát sao cho bên thu không bị tràn ngập, đảm bảo tốc độ cao nhất. Một dạng đơn giản của điều khiển lưu lượng là thủ tục dừng và đợi (Stop-and Wait), trong đó mỗi PDU đã phát cần phải được xác nhận trước khi truyền gói tin tiếp theo. Có độ tin cậy cao khi truyền một số lượng nhất định dữ liệu mà không cần xác nhận. Kỹ thuật cửa sổ trượt là thí dụ cơ chế này. Điều khiển lưu lượng là một chức năng quan trọng cần phải thực hiện trong một số giao thức.
Điều khiển lỗi
Điều khiển lỗi là kỹ thuật cần thiết nhằm bảo vệ dữ liệu không bị mất hoặc bị hỏng trong quá trình trao đổi thông tin. Phát hiện và sửa lỗi bao gồm việc phát hiện lỗi trên cơ sở kiểm tra khung và truyền lại các PDU khi có lỗi. Nếu một thực thể nhận xác nhận PDU lỗi, thông thường gói tin đó sẽ phải được phát lại.
Đồng bộ hóa
Các thực thể giao thức có các tham số về các biến trạng thái và định nghĩa trạng thái, đó là các tham số về kích thước cửa sổ, tham số liên kết và giá trị thời gian. Hai thực thể truyền thông trong giao thức cần phải đồng thời trong cùng một trạng thái xác định. Ví dụ cùng trạng thái khởi tạo, điểm kiểm tra và hủy bỏ, được gọi là đồng bộ hóa. Đồng bộ hóa sẽ khó khăn nếu một thực thể chỉ xác định được trạng thái của thực thể khác khi nhận các gói tin. Các gói tin không đến ngay mà phải mất một khoảng thời gian để lưu chuyển từ nguồn đến đích và các gói tin PDU cũng có thể bị thất lạc trong quá trình truyền.
Địa chỉ hóa
Hai thực thể có thể truyền thông được với nhau, cần phải nhận dạng được nhau. Trong mạng quảng bá, các thực thể phải nhận dạng định danh của nó trong gói tin. Trong các mạng chuyển mạch, mạng cần nhận biết thực thể đích để định tuyến dữ liệu trước khi thiết lập kết nối.
Tóm lại giao thức mạng (Protocol) là các nghi thức hoặc định ước của máy tính. Từ đó việc trao đổi thông tin sẽ đơn giản hơn và tuân theo những nguyên tắc nhất định. Hy vọng qua bài viết này các bạn sẽ hiểu rõ hơn về khái niệm protocol là gì.
