TCP/IP Là Gì? Chức Năng Của Mô Hình Giao Thức TCP/IP

TCP/IP là một trong những phương thức truyền dẫn được sử dụng khá phổ biến trên internet hiện nay. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết tới giao thức TCP/IP là gì?. Nó hoạt động như thế nào và có chức năng ra sao?. Trong bài viết này, MONA Host sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết hơn về giao thức TCP/IP.

Giao thức TCP/IP là gì?

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) là một tập hợp các giao thức truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng trên internet hay giao thức TCP/IP cũng được dùng như một giao thức truyền thông trong các hệ thống mạng máy tính tương tự. Tên gọi của giao thức TCP/IP đến từ hai giao thức nền tảng là TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol).

Như những giao thức khác, TCP/IP – giao thức truyền thông mạng là tập hợp nhiều tầng, mỗi tầng sẽ chịu trách nhiệm giải quyết vấn đề liên quan đến truyền dữ liệu. Bộ giao thức TCP/IP hoạt động như một lớp trừu tượng giữa các ứng dụng internet và thiết bị định tuyến hay bộ chuyển mạch.

TCP/IP quy định cách thức dữ liệu được trao đổi với nhau trên internet bằng cách cung cấp thông tin liên lạc giữa các đầu cuối, xác định cách dữ liệu được chia thành các gói, tiếp đến nó sẽ xác định địa chỉ, truyền dẫn dữ liệu, định tuyến và nhận dữ liệu tại đích đến.

TCP/IP được ví như hệ thống bưu điện toàn cầu cho mạng máy tính. Đảm bảo dữ liệu được gửi đi một cách chính xác và hiệu quả, giống như bưu điện đảm bảo thư được gửi đến đúng người nhận và không bị thất lạc.

Quá trình hình thành và phát triển của mô hình TCP/IP

Mô hình TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) có một lịch sử phát triển lâu dài và quan trọng trong lĩnh vực mạng máy tính và Internet. Mô hình TCP/IP bắt nguồn từ công trình nghiên cứu của DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) từ những năm đầu thập niên 1970. Đây là một phần của dự án ARPANET, mạng máy tính đầu tiên trên thế giới.

Hai kỹ sư Robert E. Kahn và Vinton Cerf đã đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển mô hình này. Vào năm 1973, họ bắt đầu làm việc cùng nhau để phát triển các giao thức liên mạng mở (open-architecture interconnection models)[2][2]. Đến năm 1978, phiên bản ổn định của TCP/IP – giao thức tiêu chuẩn của internet đã được hoàn thiện.

Năm 1982, Bộ Quốc phòng Mỹ chấp nhận TCP/IP làm tiêu chuẩn cho toàn bộ mạng lưới truyền thông tin quốc phòng. Từ đó, TCP/IP trở thành nền tảng cho Internet hiện đại, cho phép các thiết bị mạng trên toàn thế giới kết nối và trao đổi dữ liệu với nhau.

Ngày nay, TCP/IP vẫn là bộ giao thức chính được sử dụng trên Internet, với nhiều phiên bản cải tiến nâng cấp để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng và công nghệ.

Sự khác biệt giữa giao thức TCP và IP

TCP và IP đều là các giao thức quan trọng trong bộ giao thức TCP/IP, nhưng chúng có các chức năng và đặc điểm khác nhau, cụ thể như:

Cách thức hoạt động của mô hình TCP/IP

Giao thức TCP/IP hoạt động theo mô hình client – server, trong đó người dùng hoặc client (máy khách) sẽ yêu cầu dịch vụ từ server (máy chủ).
Khi bạn thực hiện gửi dữ liệu qua internet chẳng hạn như tin nhắn, ảnh, tệp tin,…mô hình TCP/IP sẽ phân chia dữ liệu đó thành các gói tin theo quy trình bốn lớp. Dữ liệu đi sẽ qua các lớp này theo một thứ tự nhất định, sau đó được lắp ráp lại theo đúng theo thứ tự ở phía người nhận.

Dưới đây là cách thức hoạt động từng lớp trong mô hình TCP/IP:

• Lớp ứng dụng (Application Layer): Lớp này cung cấp các giao thức và dịch vụ mà các ứng dụng mạng sử dụng để giao tiếp với nhau. Các giao thức phổ biến ở lớp này bao gồm HTTP, FTP, SMTP và nhiều giao thức khác
• Lớp giao vận (Transport Layer): Lớp này chịu trách nhiệm đảm bảo dữ liệu được truyền tải một cách tin cậy giữa các thiết bị. Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) đảm bảo dữ liệu được chia thành các gói nhỏ, truyền đi, và sau đó được tập hợp lại theo đúng thứ tự tại đích. Giao thức UDP (User Datagram Protocol) cũng hoạt động ở lớp này nhưng không đảm bảo tính tin cậy như giao thức TCP.
• Lớp Internet (Internet Layer): Lớp này chịu trách nhiệm định tuyến các gói dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua các mạng khác nhau. Giao thức IP là giao thức chính ở lớp này, nó định địa chỉ và định tuyến từng gói dữ liệu để đảm bảo chúng đến đúng đích
• Lớp liên kết dữ liệu (Link Layer): Lớp này xử lý việc truyền dữ liệu qua các phương tiện vật lý như cáp mạng, Wi-Fi,… Nó bao gồm các giao thức như Ethernet cho mạng có dây và Wi-Fi cho mạng không dây

Mô hình TCP/IP hoạt động hiệu quả bởi vì toàn bộ quy trình đều được chuẩn hóa. Nếu không có sự chuẩn hóa, việc truyền thông sẽ trở nên lộn xộn và làm gián đoạn quá trình truyền dữ liệu.

Chức năng của từng tầng trong mô hình TCP/IP

Khác với mô hình OSI (Open Systems Interconnection – Mô hình kết nối các hệ thống mở) được thiết kế vối 7 lớp thì TCP/IP chỉ có 4 lớp (tầng) được xếp trồng lên nhau bắt đầu từ tầng thấp đến tầng cao: Tầng vật lý (Physical) – Tầng mạng (Network) – Tầng giao vận (Transport) – Tầng ứng dụng (Application).

Mỗi tầng sẽ bao gồm các giao thức cụ thể gồm:

Tầng ứng dụng (Application)

Đây là lớp giao tiếp trên cùng của mô hình TCP/IP. Đúng với tên gọi, tầng ứng dụng đảm nhận vai trò trao đổi dữ liệu đã chuẩn hóa, giao tiếp dữ liệu giữa 2 máy khác nhau thông qua các dịch vụ mạng khác nhau như duyệt web, email,…Các giao thức phổ biến ở tầng này gồm FTP, HTTP, POP3, SSH, SMTP,… Dữ liệu khi tới tầng ứng dụng sẽ được định dạng theo kiểu Byte nối Byte cùng với đó là các thông tin định tuyến giúp xác định đường đi đúng cho mỗi gói tin. Tầng ứng dụng là nơi mà các chương trình mạng sử dụng để làm việc nhiều nhất nhằm liên lạc với các nút trong một mạng.

Tầng giao vận (Transport)

Chức năng chính của tầng giao vận là xử lý các vấn đề giao tiếp giữa các máy chủ trong cùng một mạng hoặc khác mạng đã được kết nối với nhau thông qua bộ định tuyến. Tại đây, các dữ liệu được phân đoạn, mỗi đoạn có kích thước không bằng nhau nhưng nhỏ hơn 64KB. Cấu trúc đầy đủ của một Segment lúc này là Header chứa thông tin điều khiển và sau đó là dữ liệu.

Trong tầng giao vận có 2 giao thức cốt lõi:

• TCP có chức năng đảm bảo chất lượng gói tin. Nhưng giao thức này sẽ tiêu tốn thời gian khá lâu để kiểm tra được đầy đủ thông tin thứ tự dữ liệu cho đến việc kiểm soát vấn đề tắc nghẽn lưu lượng dữ liệu.
• UDP thấy được tốc độ tải dữ liệu nhanh hơn nhưng không đảm bảo chất lượng các dữ liệu được gửi đi.

Tầng mạng (Internet)

Là lớp chịu trách nhiệm xử lý các gói tin (packets) và kết nối các mạng độc lập với nhau để vận chuyển các gói tin vượt qua ranh giới giữa các mạng. Các giao thức chính của lớp mạng là IP (Giao thức internet) và ICMP (Giao thức kểm soát thông báo internet) được sử dụng để báo cáo lỗi.

Tầng vật lý (Physical)

Tầng vật ly (hay còn được gọi là tầng liên kết), tầng này bao gồm các giao thức chỉ hoạt động trên một đường kết nối (link), thành phần mạng dùng để kết nối các nút hoặc thiết bị đầu cuối trong mạng. Các giao thức trong lớp thấp nhất này bao gồm Ethernet cho mạng cục bộ (LAN) và giao thức giải quyết địa chỉ (Address Resolution Protocol – ARP).

Các giao thức TCP/IP phổ biến

Bộ giao thức TCP/IP bao gồm một số thành phần như subnet mask, NAT và các giao thức khác phổ biến như HTTP, HTTPS, FTP.

• Subnet Mask: Mặt nạ mạng thông báo cho máy tính hoặc các thiết bị mạng khác địa chỉ IP được sử dụng để biểu thị mạng và phần được sử dụng để biểu thị các máy chủ hoặc các máy tính khác trên mạng. Subnet mask chia nhỏ một mạng thành các subnet logic.
• NAT: NAT là công nghệ ảo hóa địa chỉ IP. Nó giúp cải thiện bảo mật và giảm số lượng địa chỉ IP mà một tổ chức cần. NAT hoạt động như một trình phiên dịch, chuyển đổi địa chỉ IP cục bộ (private) của các thiết bị trong mạng nội bộ thành một địa chỉ IP công cộng khi các thiết bị này truy cập internet.
• HTTP: HTTP chịu trách nhiệm truyền thông tin dữ liệu không an toàn giữa máy chủ web, client và trình duyệt web. Khi một trình duyệt web gửi yêu cầu cho web server để truy cập vào xem trang web. Server web sẽ tiếp nhận yêu cầu đó và gửi lại thông tin trang web cho client.
• HTTPS: HTTPS là phiên bản bảo mật của HTTP, là giao thức truyền thông tin dữ liệu bảo mật giữa client và server. Giao thức này sử dụng TCP/IP kết hợp cùng giao thức SSL và TLS mã hóa để truyền dữ liệu quan trọng như tài khoản ngân hàng hay thẻ tín dụng.
• FTP: Đây là phương thức trao đổi các tập tin giữa hai hay nhiều máy tính thông qua internet. Giờ có giao thức FTP người dùng có thể truy cập vào server để truyền hoặc nhận dữ liệu nhanh chóng.

>> Sự Khác Biệt Giữa Giao Thức HTTPS Và Giao Thức HTTP

Ưu điểm của mô hình TCP/IP là gì?

• TCP/IP có khả năng kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các máy tính với hệ điều hành và cấu hình phần cứng khác nhau.
• Hoạt động độc lập với hệ điều hành, giúp nó linh hoạt và tương thích rộng rãi.
• TCP/IP sử dụng nhiều giao thức định tuyến khác nhau, giúp linh hoạt trong việc lựa chọn phương thức định tuyến phù hợp cho từng mạng.
• TCP/IP sử dụng kiến trúc Client-Server, cho phép mở rộng quy mô mạng dễ dàng.
• Giao thức này có thể hoạt động độc lập mà không cần phụ thuộc vào các giao thức khác, đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
•  TCP/IP là giao thức nhỏ gọn, không gây tốn nhiều tài nguyên của hệ thống.

Nhược điểm của mô hình TCP/IP là gì?

• Thiết lập và quản lý một mạng TCP/IP đòi hỏi kiến thức chuyên môn nhất định.
• Lớp vận chuyển trong TCP/IP (TCP) không hoàn toàn đảm bảo việc tất cả các gói tin đều được chuyển đến đích.
• Việc thay thế các giao thức trong TCP/IP là phức tạp và tốn nhiều thời gian.
•  TCP/IP dễ bị tấn công đồng bộ hóa (DDoS) – một loại hình tấn công khiến mạng hoặc máy chủ quá tải và ngừng hoạt động.

Mô hình TCP/IP so với mô hình OSI

TCP/IP và OSI là hai mô hình mạng được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, nhưng chúng có nhiều điểm khác biệt. Điểm khác biệt chính giữa hai mô hình này là OSI là một mô hình lý thuyết, không được sử dụng trực tiếp cho việc truyền thông. Thay vào đó, nó định nghĩa cách các ứng dụng có thể giao tiếp qua mạng. Mặt khác, TCP/IP là một mô hình thực tế được sử dụng rộng rãi để thiết lập các liên kể và giao tiếp trong mạng.

Điểm giống nhau giữa 2 mô hình OSI và TCP/IP:

Cả hai mô hình TCP/IP và OSI đều được xây dựng theo lớp (layers), tuy nhiên TCP/IP chỉ có bốn lớp, trong khi mô hình OSI có bảy lớp:

• Lớp 7: Lớp ứng dụng (Application Layer): Cho phép người dùng (phần mềm hoặc con người) tương tác với ứng dụng hoặc mạng khi người dùng muốn đọc tin nhắn, truyền tệp hoặc thực hiện các hoạt động liên quan đến mạng khác.
• Lớp 6: Lớp biểu diễn (Presentation Layer): Định dạng hoặc chuyển đổi dữ liệu cho lớp ứng dụng dựa trên ngữ nghĩa hoặc cú pháp mà ứng dụng chấp nhận.
• Lớp 5: Lớp phiên (Session Layer): Thiết lập, phối hợp và chấm dứt các phiên giao tiếp giữa các ứng dụng.
• Lớp 4: Lớp vận chuyển (Transport Layer): Truyền dữ liệu qua mạng và cung cấp các cơ chế kiểm tra lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu.
• Lớp 3: Lớp mạng (Network Layer): Di chuyển dữ liệu vào và qua các mạng khác.
• Lớp 2: Lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer): Xử lý các vấn đề phát sinh do lỗi truyền bit.
• Lớp 1: Lớp vật lý (Physical Layer): Vận chuyển dữ liệu bằng giao diện điện, cơ học hoặc thủ tục.

Điểm khác nhau giữa 2 mô hình OSI và TCP/IP:

Mặc dù cùng là lớp ứng dụng, nhưng các tác vụ thực hiện ở lớp này trong mỗi mô hình có thể khác nhau tùy thuộc vào loại dữ liệu nhận được. Các chức năng được thực hiện trong mỗi mô hình cũng tương tự nhau vì mỗi mô hình đều sử dụng lớp mạng và lớp vận chuyển để hoạt động. Cả mô hình TCP/IP và OSI chủ yếu được sử dụng để truyền các gói dữ liệu. Mặc dù chúng sử dụng các phương tiện và đường dẫn khác nhau, nhưng chúng vẫn đến đích.

Một số câu hỏi thường gặp về TCP/IP

Bên cạnh thông tin về khái niệm giao thức TCP/IP là gì, cách thức hoạt động, đặc điểm, các loại giao thức, bạn nên tham khảo thêm một số kiến thức liên quan khác như:

Nên lựa chọn TCP/IP hay OSI?

Việc lựa chọn giữa TCP/IP và OSI phụ thuộc vào mục đích sử dụng và yêu cầu cụ thể của bạn.

Nên chọn TCP/IP nếu:

• Bạn cần một mô hình thực tế và được sử dụng rộng rãi.
• Bạn cần một mô hình linh hoạt để hoạt động trên nhiều loại mạng khác nhau.
• Bạn cần một mô hình dễ triển khai và quản lý.

Nên chọn OSI nếu:

• Bạn cần một mô hình dễ hiểu và học hỏi.
• Bạn cần một mô hình linh hoạt để định nghĩa các giao thức mới và hỗ trợ các ứng dụng mới.

Cách xem địa chỉ IP trên Windows

Cách xem địa chỉ IP trên hệ điều hành Windows tương đối đơn giản, bạn có thể thực hiện theo các bước sau:

• Bước 1: Gõ tổ hợp phím Window + R, tại cửa sổ hiện lên, gõ “cmd” vào textbox, sau đó click chọn OK và gõ Enter.
• Bước 2: Tại giao diện command line, bạn gõ lệnh ipconfig /all, sau đó gõ Enter.

Vai trò của địa chỉ IP trong mô hình TCP/IP là gì?

Địa chỉ IP xác định các thiết bị trên mạng, cho phép dữ liệu được định tuyến đến đích chính xác.

Trên đây là một số chia sẻ của MONA Host về giao thức TCP/IP là gì, đặc điểm, chức năng các tầng, cách thức hoạt động. Hy vọng thông tin trên sẽ đem tới cho bạn các thông tin hữu ích. Nếu bạn có những thắc mắc về mô hình TCP/IP, đừng ngần ngại, hãy liên hệ hotline 1900 636 648 để được đội ngũ MONA Host giải đáp nhanh chóng nhé.

Võ Nguyên Thoại

Co-founder/CTO Mona Host tại MONA.Host

Kết nối với mình qua

Mình là Võ Nguyên Thoại, hiện tại đang là Co-founder và CTO của MONA Host - công ty chuyên cung cấp các dịch vụ cloud hosting, vps và hạ tầng thuộc phân khúc cao cấp tại thị trường Việt Nam, đồng thời cũng là Group CTO của The MONA, công ty chủ quản của MONA Media, MONA Software và MONA Host, với hệ sinh thái đầy đủ và hoàn chỉnh để phát triển doanh nghiệp trên môi trường internet.

Với kinh nghiệm làm việc chuyên sâu hơn 15 năm trong lĩnh vực CNTT, trải dài từ mảng hạ tầng, hệ thống, phát triển phần mềm và devops, Thoại mong muốn đóng góp các kinh nghiệm và kiến thức của mình tại Mona để xây dựng một hạ tầng CNTT với các trải nghiệm mới, cao cấp hơn, mượt mà hơn, tin cậy hơn và xoá bỏ khoảng cách giữa các doanh nghiệp và công cuộc chuyển đổi số với đội ngũ chuyên viên kỹ thuật cao luôn hỗ trợ khách hàng 24/7.

Hy vọng với những kiến thức, hiểu biết Thoại chia sẻ sẽ hữu ích đến các bạn độc giả quan tâm!