Mạng & truyền thông

Bài 1 - Computer Network và kiểu mẫu OSI

2.1 Phân loại các quy ước về mạng

Các hệ quy ước (protocol families) có thể phân loại dựa trên cơ sở kiểm tuyến hay phi kiểm tuyến (routable hay non-routable protocols) và cơ sở tiêu chuẩn hay độc quyền (standard hay proprietary protocols).

Một quy ước thuộc loại phi kiểm tuyến (non-routable protocol) có thể được thiết kế và thực hiện đơn giản nhưng chỉ có thể dùng trong mạng cục bộ (local area network) và trên thực tế, giới hạn việc phát triển có tính cách quy mô rộng lớn hơn. Ngược lại, một quy ước thuộc loại kiểm tuyến (routable protocol) cho phép chuyển dữ kiện xuyên mạng nhưng cần phải có một phương thức hợp lý đế ấn định điạ chỉ của từng máy vi tính một trong phạm vi toàn cầu (some need of global addressing) cũng như phương pháp phát hiện vị trí của nó (a way of discover) trong mạng điện toán (Computer Network).

Còn các hệ quy ước (protocol families) phân loại dựa trên cơ sở tiêu chuẩn hay độc quyền (standard và proprietary) đặc trưng hay chuyên biệt của mỗi công ty. Các hệ này không mở (open) và phổ biến rộng rãi, các công ty khác không được dùng mà không xin phép. Trong khi các quy ước TCP/IP, OSI, XTP và SCPS được phát triển, sử dụng và phổ biến 1 cách tổng quát, các quy ước SNA, DECnet hay AppleTalk được giữ độc quyền sử dụng bởi các công ty thiết kế ra nó, tỷ như: IBM với SNA, Digital với DECnet hay Apple với AppleTalk nhằm mục đích nối các máy vi tính do công ty sản xuất mà thôi. Mặc dù, sau này có nhiều cung cấp máy vi tính sử dụng quy ước độc quyền do tính phổ thông của nó, tỷ như: NetBEUI (thuộc Micosoft) hay IPX/SPX (thuộc Novell) nhưng các công ty mẹ vẫn nắm giữ phần kiểm soát các đặc điểm kỹ thuật (specifications).

Phân loại trên cơ cở kiểm tuyến:

Các hệ quy ước này cũng có thể phân loại dựa trên cơ sở tiêu chuẩn và độc quyền:

2.2 XNS

Xerox Network System (XNS) là một trong các quy ước về mạng đã có từ những ngày đầu tiên. Năm 1970, Xerox phát triển quy ước này để chuyển hồ sơ và in ấn (print and file server protocol) cho các server của mình. XNS, cũng giống như các đóng góp tiền phong khác của Xerox, tỷ như: Ethernet, mouse, giao diện hình (graphical interface), ... đã được phổ biến rộng rãi nhờ các công ty khác. Novell va Banyan nuôi dưỡng, sửa đổi và sử dụng cho các sản phẩm server chuyên trị hồ sơ và in ấn trong khi chính Xerox chỉ dùng XNS để nối các máy in cao tốc (high-speed printers) vào máy cung cấp dịch vụ in ấn (print servers) của mình.

2.3 SNA

IBM phát triển SNA (System Network Architecture) để nối các máy vi tính đơn giản (dump terminals) và các máy ngoại vi (components và peripherals) vào mainframe của mình. SNA có thể dùng trên mạng X.25, Point-to-Point connection hay cả mạng cục bộ Token Ring. Khởi đầu, SNA không thuộc quy ước kiểm tuyến và chỉ dùng nối máy vi tính IBM vào mainframe nhưng thế hệ thứ nhì được cải tiến thành APPN (Advanced Peer-to-Peer Networking) là quy ước kiểm tuyến (routable protocol).

2.4 AppleTalk

Công ty Apple tiên phong trong việc thiết kế quy ước nối mạng ngay trước cả Novell. Những ai sử dụng máy vi tính Apple Macintosh đã trao đổi hồ sơ và dùng chung một máy in hay các thiết bị ngoại vi từ lâu. Quy ước AppleTalk cách mạng trong việc nối mạng hết sức đơn giản và gần như tự động nối không cần người sử dụng bố trí gì rắc rối cả. Tuy nhiên, quy ước này chỉ dùng trong mạng và máy vi tính do Apple cung cấp. Trong những phiên bản Hệ Điều Hành gần đây chẳng hạn OS X, để theo nhịp phát triển của Internet, Apple dùng TCP/IP làm quy ước chính về mạng trong khi vẫn giữ AppleTalk nối các máy in và các máy ngoại vi vào máy vi tính Macintosh.

2.5 Netware Protocols

Công ty Novell với các sản phẩm Netware đột phá và dẫn đầu thị trường mạng với quy ước IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) trong nhiều năm. IPX và SPX phát xuất từ XNS, có công dụng và trách nhiệm tương tự như IP và TCP. Nhắc lại ở đây, khi đó TCP/IP chỉ phổ biến trong các đại học và là quy ước mạng chính trong các máy Unix. Netware yểm trợ nối các máy vi tính loại PC (Personal Computer), tỷ như: các máy vi tính hệ DOS, Windows 3.1, Windows 3.11, ... vào các máy cung cấp dịch vụ về hồ sơ (file servers), các máy in, e-mail. Netware tương đối dễ dùng và mau chóng trở nên phổ biến trong những thập niên 1980 đến 1990.

Tuy nhiên, cuối thập niên 1990, khi Internet bùng nổ, quy ước TCP/IP được dùng như quy ước tiêu chuẩn trong Hệ Điều Hành Microsoft Windows nhanh chóng đẩy lùi IPX/SPX xuống hàng thứ yếu. Novell chuyển các sản phẩm mới dùng TCP/IP (từ Netware phiên bản 4) làm quy ước mặc định nhưng không còn dẫn đầu như trước đây và càng lúc càng mất thị trường mạng.

2.6 OSI Protocol

Như đã trình bày ở bài 1, kiểu mẫu OSI được hình thành do cố gắng của ISO nhằm tiêu chuẩn hóa các quy ước về mạng cho mọi công ty Tin Học. Quy ước này xây dựng khái niệm trên cơ sở quy ước TCP/IP nhưng phân chia trách nhiệm khắc khe và nghiêm ngặc hơn nhằm yểm trợ mọi nhu cầu của mạng điện toán (Computer Network) vì TCP/IP, mặc dù chứng minh sự hữu dụng của mình trong packet switching và mạng điện toán (Computer Network), nhưng vẫn chưa được thiết kế đúng mức, đặt ra nhiều vấn đề khi mở rộng mạng.

ISO và đa số cơ quan chính quyền, đặc biệt ở Âu Châu, không công nhận nhóm IETF (1 nhóm nhỏ gồm 1 số ít Giáo Sư Đại Học và 1 số sinh viên mới tốt nghiệp thiết kế quy ước TCP/IP) là nhóm chính thức đặt các quy ước về mạng và do đó không chịu kế thừa, nuôi dưỡng hay sửa đổi hoàn chỉnh quy ước TCP/IP mà phát triển 1 quy ước riêng, tạo ra cái gọi là chiến tranh quy ước (protocol wars) từng sôi nổi 1 thời gian.

Tiến trình thiết kế quy ước OSI rất chậm chạp do việc phối hợp thiếu hiệu quả của quá nhiều cơ quan chính quyền thuộc các quốc gia khác nhau. Trong khi đó, TCP/IP đã  phổ biến rộng rãi và trỡ thành tiêu chuẩn de-facto (tuy không được công nhận chính thức nhưng ai cũng dùng) cho mạng điện toán (Computer Network). Mặc dù, các chính phủ đã yểm trợ tối đa OSI và có nhiều nơi cấm dùng TCP/IP trong công quyền hay quân đội nhưng OSI thất bại trong việc xâm chiếm thị trường mạng điện toán (Computer Network) và lùi bước dần trước TCP/IP. Hiện nay, OSI thường được dùng như cơ sở hay nền tảng để tham khảo thiết kế về mạng điện toán (Computer Network).

2.7 NetBIOS

NetBIOS (Network Basic Input/Output System) và NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) được biết đến trong sản phẩm LanManager của công ty Microsoft và IBM cạnh tranh với Novell. NetBIOS là quy ước dùng ở tầng Session yểm trợ việc xài chung máy in và hồ sơ. Quy ước NetBEUI đơn giản và không kiểm tuyến (non-routable protocol) nhằm nối các máy vi tính với các File Server hay Print Server. Quy ước NetBIOS là thành phần quan trọng trong mạng Windows và thường được chạy bên trên quy ước TCP/IP (còn gọi là NetBIOS over TCP/IP).

2.8 XTP

Những năm cuối thập niên 1980, mạng điện toán (Computer Network) trở nên 1 thành phần quan trọng không thể thiếu trong việc sử dụng máy vi tính trong phạm vi Công Nghệ Tin Học. TCP/IP đẩy lùi mọi quy ước khác về mạng, ngay cả OSI cũng ... 'vang bóng một thời'. Nhưng khi băng truyền (băng thông hay bandwidth) càng lúc càng nở phình ra và nhiều ứng dụng (application) mới đơm bông kết trái, khuyết điểm của TCP/IP bắt đầu bộc lộ. Để đáp ứng nhu cầu phát triển nhanh chóng của Internet cũng như các hệ quy ước cao cấp (high-performance protocol family) dùng cho các ứng dụng (applications) cao tốc (high speed) trong băng thông rộng (broadband), các nhà nghiên cứu, các chuyên gia, các kỹ sư Tin Học chế ra XTP (Xpress Transfer Protocol).

Trong môi trường như vậy, XTP không những yểm trợ hiệu quả hơn TCP/IP mà còn cung ứng nhiều đặc trưng mới khác, tỷ như: đa truyền tin cậy (reliable multicast) và dịch vụ công nhận datagram (acknowledged datagram service). Mặc dù XTP đã được giới thiệu đầu năm 1990 nhưng XTP đã ... 'trễ chuyến tàu đêm'. Để phối hợp với mạng hiện hành cùng giải quyết các yêu cầu như đã nêu trên, XTP bỏ rơi tầng Network và thay đổi tầng Transport của mình để chạy bên trên quy ước TCP/IP.

XTP được dùng rộng rãi trong quân đội và đa số các ứng dụng (application) đa truyền (multicast).

Nhờ khả năng thích nghi với môi trường băng thông rộng với những thay đổi bất ngờ, tỷ như: sự chậm trể (high delay), sự mất mát (high loss) và các điều kiện băng thông bất xứng (asymmetric bandwidth conditions), XTP rất lý tưởng trong mạng điện toán (Computer Network) qua vệ tinh (satellite), vô tuyến (wireless).

2.9 SCPS

SCPS (Space Communications Protocol Standards) được thiết kế đáp ứng môi trường không gian (space environment). SCPS còn đọc là 'skips'. Các chuyên gia thiết kế SCPS cho các nối có băng truyền rất chậm, lỗi cao (extremely high-error links) tới vệ tinh hay các phi thuyền không gian, trong đó, một vòng đi đi về về có thể kéo dài từ vài phút đến vài giờ. SCPS thiết kế bao gồm TCP/IP và thêm các công dụng và quy ước chuyên biệt cho việc chuyển hồ sơ (File Transfer), an ninh mạng (security) và chuyển vận (transport).

Hiện nay, cơ quan NASA gần như độc quyền quy ước SCPS. Tuy nhiên, tầng transport (được biết như SCPC Transport Protocol hay SCPS-TP) được sửa đổi nhiều để kết hợp các đặc điểm của XTP vào nền tảng TCP nhằm thay thế TCP trong mạng điện toán (Computer Network) qua vệ tinh.

2.10 Các hệ quy ước khác

Nhiều quy ước về mạng điện toán (Computer Network) khác, tỷ như: DECnet hay Banyan Vines cũng được nhiều người biết danh. DEC (Digital Electronics Corporation) sử dụng DECnet nối máy vi tính đơn giản của mình vào main computers và khơi mào việc thiết kế quy ước OSI trong khi Banyan Vines (phát xuất từ XNS) đã cạnh tranh kịch liệt Novell trong việc chiếm lĩnh thị trường mạng điện toán (Computer Network).

Tổng quát, rất nhiều quy ước về mạng được sử dụng và cạnh tranh mãnh liệt cho đến khi Internet bùng nổ, TCP/IP trở thành tiêu chuẩn de-facto dần dần đẩy lùi các quy ước khác.

Hiện nay, Công Nghệ Tin Học yểm trợ tối đa TCP/IP cho mạng điện toán (Computer Network) nối các máy vi tính, servers cùng các thiết bị, công cụ ngoại vi như máy in, thiết bị dư trữ ngay cả điện thoại cầm tay (mobile phone), PDA, tủ lạnh, ...

Lưu ý ở đây, nhiều quy ước khác cũng quan trọng không kém, nhất là trong các lĩnh vực mà TCP/IP không thể cung cấp hay yểm trợ các dịch vụ về mạng hiệu quả như XTP hay SCPC, tuy nhiên khóa học này sẽ không đào sâu chi tiết kỹ thuật của các quy ước đó mà chỉ chú trọng đến TCP/IP mà thôi.

Theo Vovisoft

3Cdotcom   “Dịch vụ hosting tốt nhất cho dữ liệu" www.hosting.net.vn