giới thiệu 
tin tức
liên hệ
khuyến mạiGiao thức mạng là một thuật ngữ được nhắc đi nhắc lại rất nhiều lần khi bạn tìm hiểu về hệ thống mạng. Các giao thức mạng thường được nhắc đến như: giao thức HTTPS, Giao thức TCP/IP, Giao thức mạng IP,… Còn rất nhiều các giao thức mạng khác.
Trong bài viết này, Mình sẽ cùng bạn đi tìm hiểu chi tiết về khái niệm Protocol – Giao thức mạng là gì? Vai trò của giao thức mạng, cũng như tìm hiểu xem có các loại giao thức mạng nào?
Mục Lục
Giao thức mạng (Protocol) là gì?
Có thể bạn không biết rằng, cả mạng cục bộ LAN hay mạng diện rộng WAN đều không thể hoạt động nếu như không có các giao thức mạng.
Đơn giản là vì: để 2 thiết bị mạng bất kỳ có thể trao đổi thông tin cho nhau thì chúng phải hiểu được nhau. Tức là thiết bị nhận phải hiểu được dữ liệu mà thiết bị gửi truyền và thiết bị gửi phải truyền đi đúng loại dữ liệu mà thiết bị nhận có thể hiểu.
Điều này có nghĩa là giữa 2 thiết bị phải có một thỏa thuận hay quy tắc từ trước để quy định cách mỗi thiết bị gửi và nhận thông tin.
Ví dụ: Một máy tính A truyền dữ liệu cho máy tính B với dạng gói tin 8 Bit, trong khi máy tính B chỉ có thể đọc dữ liệu dưới dạng gói tin 16 Bit. Nếu không có giao thức mạng, 2 máy tính A và B sẽ xảy ra tình trạng “bất đồng ngôn ngữ” và chúng sẽ chẳng thể trao đổi thông tin với nhau được.
Protocol hay giao thức mạng có thể hiểu là tập hợp một quy tắc cụ thể nào đó để quy định cách thức giao tiếp gửi và nhận tin giữa 2 thiết bị với nhau bất chấp sự khác biệt về cơ sở hạ tầng, thiết kế hay tiêu chuẩn cài đặt, cấu hình.
Giao thức mạng sẽ quy định từng bước một để 2 hoặc nhiều thiết bị mạng giao tiếp với nhau. Và hệ thống mạng phải tuân theo các giao thức này để trao đổi thông tin thành công.
Giao thức mạng thường được tích hợp sẵn trong phần cứng của thiết bị hoặc hỗ trợ qua phần mềm. Các giao thức sẽ được quy định chung bởi tổ chức quốc tế hoặc tổ chức toàn ngành.
Giao thức máy tính quan trọng bậc nhất hiện nay có lẽ OSI (hệ thống kết nối mở) – Đây là một bộ hướng dẫn để thực hiện giao tiếp mạng giữa các thiết bị máy tính với nhau. Các giao thức mạng quan trọng khác có thể kể đến như: TCP/IP (Giao thức kiểm soát truyền tải / Giao thức Internet), HTTPS (Giao thức truyền siêu văn bản an toàn), SMTP (Giao thức truyền thư đơn giản) và DNS (Hệ thống tên miền).
Giao thức mạng hoạt động như thế nào?
Giao thức mạng hoạt động ở mọi cấp độ của mạng. Mỗi giao thức sẽ thực hiện một chức năng riêng. Với các quy trình quy mô lớn sẽ được thực hiện bằng các bộ giao thức mạng (như OSI). Trong bộ giao thức các quy trình lớn sẽ được chia nhỏ thành sẽ có nhiều chức năng riêng. Các chắc năng riêng lẽ sẽ được thực hiện bằng từng giao thức nhỏ như: DHCP, MAC, HTTPS, SSL, FTP,…
Các tổ chức mạng và tổ chức ngành chuyên dụng đã tạo ra giao thức mạng như:
- Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE)
- Lực lượng đặc nhiệm kỹ thuật Internet (IETF)
- Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO)
- Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU)
- Hiệp hội World Wide Web (W3C)
Các giao thức mạng không phải chỉ được sử dụng bởi các chuyên gia mạng, hay chuyên gia CNTT đào tạo chuyên nghiệp. Hàng tỷ người sử dụng giao thức mạng hàng ngày dù họ có biết hay không.
Để có thể sử dụng Internet, bạn đang dùng các giao thức mạng. Do đó, có thể bạn không biết bạn đang sử dụng giao thức mạng nào? Hay tần suất sử dụng chúng? Nhưng giao thức mạng là thứ thiết yếu để thực hiện truyền dẫn dữ liệu trong mạng.
Cách thức hoạt động của giao thức mạng trong mô hình OSI và mô hình TCP/IP
Các mô hình mạng OSI và TCP/IP được chia thành nhiều lớp mạng khác nhau (được gọi là Layer). OSI gồm 7 layer, Mỗi lớp mạng sẽ được thực hiện bởi một hoặc nhiều giao thức mạng khác nhau.
Trong mô hình OSI:
Mô hình OSI hay còn được gọi hệ thống kết nối mở. Dưới đây là cách hoạt động cơ bản của giao thức mạng trong mô hình OSI:
- Xác định đích đến: Trước khi gửi dữ liệu, máy tính nguồn phải xác định địa chỉ IP của máy tính đích. Đây có thể là một máy tính trong mạng cục bộ hoặc ngoài mạng Internet. Để xác định địa chỉ này, máy tính thường sử dụng các dịch vụ như DNS (Domain Name System) để chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP.
- Đóng gói dữ liệu: Dữ liệu cần được gửi đi sẽ được đóng gói thành các gói tin. Mỗi gói tin bao gồm dữ liệu thực tế cần truyền và thông tin địa chỉ, bao gồm địa chỉ IP nguồn và đích.
- Chọn đường đi: Trước khi gửi gói tin, máy tính nguồn cần quyết định đường đi tốt nhất để gửi gói tin đến đích. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng giao thức định tuyến như RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), hoặc BGP (Border Gateway Protocol). Giao thức định tuyến giúp máy tính nguồn biết cách điều hướng gói tin qua các máy tính trung gian để đến đích một cách hiệu quả.
- Truyền gói tin: Gói tin được truyền từ máy tính nguồn đến máy tính đích theo đường đi được xác định. Trong quá trình này, gói tin có thể đi qua nhiều thiết bị mạng như router, switch, và gateway. Các thiết bị này kiểm tra thông tin địa chỉ IP trên gói tin để định hướng nó.
- Định tuyến tại đích: Khi gói tin đến đích, máy tính đích sẽ kiểm tra địa chỉ IP nguồn và đích trên gói tin để xác định xem liệu nó có là đích thích hợp không. Nếu đúng, máy tính đích sẽ mở gói tin và sử dụng dữ liệu bên trong.
- Xử lý lỗi và kiểm tra an ninh: Giao thức mạng cũng đảm bảo việc kiểm tra an ninh và xử lý lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. Điều này bao gồm kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu và bảo mật thông tin trước các nguy cơ như xâm nhập hoặc tấn công mạng.
Giao thức mạng quản lý việc định tuyến dữ liệu qua mạng, đảm bảo rằng gói tin đến đúng đích một cách hiệu quả và an toàn. Các giao thức mạng phổ biến bao gồm IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), và các giao thức định tuyến như RIP, OSPF, và BGP.
Trong mô hình TCP/IP:
Có một bộ giao thức TCP/IP hay còn được gọi là Bộ Giao thức điều khiển truyền tải / Giao thức Internet. Bộ giao thức này thường được sử dụng trong kết nối các mô hình máy khách – máy chủ. Bộ giao thức TCP/IP gồm nhiều giao thức khác nhau trên các lớp, chẳng hạn như các lớp dữ liệu, mạng, truyền tải và ứng dụng, hoạt động cùng nhau để cho phép kết nối internet.
Các giao thức trong TCP/IP bao gồm:
- TCP sử dụng một bộ quy tắc để trao đổi tin nhắn với các điểm internet khác ở cấp độ gói thông tin.
- Giao thức gói dữ liệu người dùng hoặc UDP hoạt động như một giao thức truyền thông thay thế cho TCP và được sử dụng để thiết lập các kết nối có độ trễ thấp và khả năng chịu mất mát giữa các ứng dụng và internet.
- IP sử dụng một bộ quy tắc để gửi và nhận tin nhắn ở cấp địa chỉ IP.
Các giao thức mạng bổ sung, bao gồm: Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP) và Giao thức truyền tệp (FTP), đã xác định các bộ quy tắc để trao đổi và hiển thị thông tin.
Mô hình TCP/IP có 4 lớp mạng, mỗi lớp có các giao thức mạng riêng:
- Lớp truy cập mạng: Lớp truy cập mạng của TCP/IP kết hợp các lớp vật lý và liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Nó đề cập đến các mối quan tâm của Lớp 1, chẳng hạn như năng lượng, bit và phương tiện được sử dụng để vận chuyển chúng, chẳng hạn như cáp mạng, cáp quang và wifi. Ngoài ra, nó còn giải quyết các khó khăn của Lớp 2, bao gồm chuyển đổi bit thành các đơn vị giao thức, chẳng hạn như gói Ethernet, địa chỉ điều khiển truy cập phương tiện (MAC) và NIC.
- Lớp internet: Còn được gọi là lớp mạng, lớp internet nhận và gửi các gói cho mạng. Lớp này bao gồm IP, Giao thức phân giải địa chỉ (ARP) và Giao thức thông báo điều khiển Internet (ICMP).
- Lớp vận chuyển: Bao gồm các giao thức như TCP hoặc UDP để đảm bảo rằng các phân đoạn được truyền chính xác qua kênh liên lạc.
- Lớp ứng dụng: trong lớp này không có giao thức mạng cụ thể. Thay vào đó, nó chứa các ứng dụng và giao thức ứng dụng như HTTP, FTP, SMTP, và DNS, được sử dụng cho việc truyền dữ liệu và cung cấp các dịch vụ cụ thể cho người dùng cuối.
Các loại giao thức mạng (Protocol)
Như các bạn có thể thấy rằng có rất nhiều giao thức mạng khác nhau. Nhưng nhìn chung sẽ có 3 loại giao thức chính được chia theo chức năng chung nhất của nó là: Giao thức giao tiếp (hay còn được gọi là giao thức truyền thông), giao thức quản lý và giao thức bảo mật.
Trong ba loại giao thức chính này có vô vàn các giao thức nhỏ khác nhau. Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chúng được thống nhất với nhau để cùng thực hiện một nhiệm vụ cuối cùng là giúp các thiết bị truyền nhận dữ liệu với nhau.
Hãy cùng mình điểm qua các thông tin về 3 giao thức mạng chính sau đây:
Các giao thức truyền thông
Đây là các giao thức quy định cách trao đổi dữ liệu giữa các mạng với nhau. Các giao thức này được áp dụng cho cả phần cứng và phầm mềm và là tiền để để hệ thống máy tính, mạng giao tiếp với nhau. Hiệu quả của mạng được xác định bởi các giao thức truyền thông này.
Các giao thức truyền thông xử lý các yêu cầu về cú pháp, đồng bộ hóa và ngữ nghĩa cho cả truyền thông tín hiệu Analog hay kỹ thuật số hoạt động. Ngoài ra, chúng có chức năng như xác thực và phát hiện lỗi.
Một số các giao thức truyền thông phải kế đến như: HTTP, UDP, TC.
Các giao thức quản lý mạng
Các giao thức quản lý mạng là các quy định để đảm bảo liên lạc ổn định và hiệu suất tối ưu trên toàn mạng. Các giao thức quản lý mạng giúp chỉ định các chính sách và quy trình cần thiết để giám sát, quản trị và duy trì mạng máy tính. Chúng cũng hỗ trợ truyền đạt những nhu cầu này trên mạng.
Một số giao thức quản lý mạng như: SNMP và ICMP.
Các giao thức bảo mật mạng
Trách nhiệm chính của các giao thức bảo mật mạng là đảm bảo rằng dữ liệu truyền qua các kết nối mạng được giữ an toàn và bảo mật. Các giao thức này cũng chỉ định cách mạng bảo vệ dữ liệu khỏi mọi nỗ lực trái phép nhằm kiểm tra hoặc trích xuất dữ liệu.
Điều này đảm bảo rằng người dùng, dịch vụ hoặc thiết bị trái phép không có quyền truy cập vào mạng. Các giao thức bảo mật kể đến như: SSL, HTTP, HTTPS, FTP,…
Cách sử dụng giao thức mạng
Để các giao thức mạng hoạt động, chúng phải được mã hóa trong phần mềm như một phần trong hệ điều hình của máy tính, thiết bị hoặc dưới dạng một ứng dụng hay cài đặt sẵn trong phần cứng của thiết bị.
Và đương nhiên là các hệ điều hành hiện đại ngày nay đều tích hợp sẵn sàng để triển khai các giao thức mạng. Các ứng dụng như trình duyệt web sẽ được thiết kế với các thư viện phần mềm hỗ trợ khác để cài đặt giao thức cần thiết hoạt động.
Bạn có thắc mắc là khi một giao thức mới xuất hiện thì làm thế nào để cài đặt không? Khi có giao thức mới nó sẽ được thêm vào bộ giao thức. Việc tổ chức các bộ giao thức được coi là nguyên khối vì tất cả các giao thức sẽ được lưu trữ cùng một địa chỉ IP và được xây dựng chồng lên nhau.
Giao thức mạng và vấn đề bảo mật
Có một vấn đề xảy ra là có rất nhiều giao thức mạng và không phải giao thức nào cũng được thiết kế để bảo mật. Điều này tạo nên các lỗ hổng giao thức mạng, khiến những đối tượng xấu tận dụng và xâm nhập với mục đích xấu.
Có rất nhiều cuộc tấn công nhằm vào các lỗ hổng giao thức mạng như:
- Lỗ hổng Đăng nhập yếu: Một số giao thức yêu cầu đăng nhập, và nếu cách thức đăng nhập không được bảo mật, người tấn công có thể dễ dàng thu thập thông tin đăng nhập và xâm nhập vào hệ thống.
- Lỗ hổng Đào dữ liệu: Khi giao thức mạng truyền dữ liệu trong văn bản không mã hóa hoặc mã hóa yếu, người tấn công có thể thu thập dữ liệu và sử dụng chúng một cách xấu.
- Lỗ hổng DoS: Các giao thức mạng có thể bị tấn công DoS, trong đó người tấn công tạo ra một lưu lượng truy cập lớn hoặc yêu cầu không hợp lệ để làm cho dịch vụ không thể sử dụng được cho người dùng hợp lệ.
- Lỗ hổng tràn bộ đệm: Các lỗ hổng này xảy ra khi dữ liệu được đưa vào bộ đệm mà không có kiểm tra dữ liệu đầu vào, dẫn đến việc ghi đè lên dữ liệu quan trọng hoặc chạy mã độc hại.
- Lỗ hổng Điều khiển Truy cập: Nếu không có kiểm soát truy cập cẩn thận, người tấn công có thể truy cập vào hệ thống hoặc tài nguyên mạng mà họ không được phép sử dụng.
- Lỗ hổng Sử dụng lại Mã xác thực: Người tấn công có thể thu thập dữ liệu truyền qua mạng và sau đó sử dụng lại để xâm nhập vào hệ thống.
- Lỗ hổng Định tuyến sai lệch: Các lỗ hổng này có thể cho phép người tấn công kiểm soát hoặc can thiệp vào quá trình định tuyến mạng, đẩy gói tin vào đường đi không an toàn hoặc chặn gói tin.
- Lỗ hổng Mã độc hại: Giao thức mạng có thể được lợi dụng để truyền tải mã độc hại hoặc phần mềm độc hại từ một máy tính đến máy tính khác.
- Lỗ hổng Cấu hình sai lệch: Cài đặt giao thức mạng không đúng cách có thể tạo ra các lỗ hổng bảo mật, cho phép người tấn công xâm nhập và thực hiện cuộc tấn công.
Tổng Kết:
Đến đây, mình tin tưởng rằng bạn đã nhìn nhận thấy vai trò to lớn của giao thức mạng. Có thể nói rằng, việc truy cập internet hàng ngày diễn ra là nhờ có giao thức mạng. Mong rằng qua bài viết này bạn đã hiểu được khái niệm về giao thức mạng, cách thức nó hoạt động, phân loại và biết một số loại Protocol phổ biến hiện nay.
Nhưng bên cạnh đó, hãy nhớ rằng các giao thức mạng cũng có lỗ hổng. Hãy chủ động phòng tránh chúng để truy cập của bạn an toàn nhất! Nếu còn điều gì thắc mắc về bài viết. Hãy để lại dưới phần bình luận để mình hỗ trợ giải đáp bạn sớm nhất!
Xem thêm các bài viết hay khác:
Các giao thức mạng công nghiệp