Protocol là gì? Giải thích và các loại giao thức

Protocol là gì?

Protocol (giao thức) là một bộ các quy tắc được thiết lập để xác định cách định dạng, truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị mạng với nhau. Giao thức gồm nhiều quy tắc kết hợp với nhau một cách thống nhất.

Các Protocol giống như việc xây dựng một ngôn ngữ chung cho các máy tính có thể giao tiếp với nhau. Và để truyền hoặc nhận dữ liệu, các thiết bị phải tuân theo các bộ quy tắc mà giao thức quy định.

minh họa giao thức mạng là gì

Protocol đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống mạng, nếu không có giao thức các thiết bị mạng sẽ không biết cách để giao tiếp với nhau như thế nào? Trong mạng, việc hỗ trợ các giao thức được tích hợp vào phần mềm, phần cứng hoặc cả hai.

Nguyên lý hoạt động của Protocol là gì?

Các giao thức mạng hoạt động ở mọi cấp độ của mạng. Các giao thức sẽ phân chia các quy trình công việc lớn thành các phần nhỏ tương ứng để thực hiện. Mô hình OSI thể hiện rõ ràng nhất điều này. Theo đó, các giao thức sẽ xử lý các hoạt động mạng qua từng lớp mạng.

Mô hình OSI chia mạng thành 7 lớp sau:

  • Lớp 1 – lớp vật lý dùng để truyền nhận các chuỗi bit từ các thiết bị vật lý với các giao thức phổ biến như: ethernet, USB, Bluetooth.
  • Lớp 2 – lớp liên kết dữ liệu là tầng tạo khung thông tin và đảm bảo dữ liệu truyền qua lớp vật lý an toàn với các giao thức như: ethernet, PPP
  • Lớp 3 – Lớp mạng dùng để định tuyến dữ liệu qua mạng với các giao thức như: IP, ICMP
  • Lớp 4 – Lớp truyền tải dùng để quản lý luồng dữ liệu giữa các thiết bị với các giao thức như TCP, UDP.
  • Lớp 5 – Lớp phiên giúp quản lý và duy trì phiên giao tiếp giữa các ứng dụng.
  • Lớp 6 – Lớp trình bày nhằm đảm bảo định dạng dữ liệu giữa các định dạng dữ liệu khác nhau với các giao thức hay gặp như: SSL, TLS
  • Lớp 7 – Lớp ứng dụng dùng để cung cấp giao diện người dùng và các dịch vụ ứng dụng cùng các giao thức được sử dụng như: HTTP, FTP, SMTP.

giao thức mạng hoạt động như thế nào

Để tạo ra sự thống nhất giữa các giao thức mạng, 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 chức năng cơ bản của Protocol

1. Chia nhỏ dữ liệu và hợp nhất

Các gói tin khi được vận chuyển sẽ được chia nhỏ thành các gói tin nhỏ hơn để đáp ứng yêu cầu về kích thước gói ở mỗi tầng giao thức. Việc chia nhỏ các gói tin này là điều cần thiết để dữ liệu cho thể truyền đi.

Dữ liệu được chia nhỏ sẽ được hợp nhất lại khi đến đích. Trong quá trình vận chuyễn, dữ liệu sẽ được đi theo một thứ tự nhất định để đảm bảo chắc chắn rằng khi hợp nhất, dữ liệu sẽ nguyên vẹn.

2. Điều khiển liên kết

Việc trao đổi thông tin giữa 2 thiết bị diễn ra theo 2 cách chính: kết nối không liên kết và có định hướng. Các giao thức sẽ xác định mức độ liên kết giữa việc truyền dữ liệu để điểu khiển mức độ liên kết này:

  • Kết nối không liên kết: Việc truyền dữ liệu không cần sự xác nhận từ 2 thiết bị, các yêu cầu liên quan đến mức độ chất lượng cũng không quan trọng.
  • Kết nối có định hướng: Việc truyền dữ liệu cần sự xác nhận từ 2 thiết bị và đòi hỏi các yêu cầu liên quan đến mức độ chất lượng.

3. Giám sát

Các gói thông tin được chia nhỏ và truyền đi nếu không theo một thứ tự nhất định thì khi hợp nhất dữ liệu sẽ mất đi tính toàn vẹn ban đầu của nó. Do đó, có các protocol chuyên dụng dùng để giám sát việc truyền và nhận dữ liệu. Các giao thức này sẽ quy định gói tin truyền đi theo một thứ tự nhất định. Do đó, khi hợp nhất các gói tin sẽ trở thành dữ liệu ban đầu.

4. Điều chỉnh lưu lượng

Một chức năng chính nữa của Protocol là điều chỉnh lưu lượng truyền và gửi dữ liệu sao cho hiệu quả nhất. Các giao thức sẽ đảm bảo dữ liệu gửi đi và nhận được đều đạt trạng thái tốt cả về số lượng và tốc độ. Việc này tránh tình trạng lưu lượng gửi đi quá nhiều hoặc tránh sự quá tải.

5. Phát hiện lỗi

Trong quá trình truyền dữ liệu việc xảy ra lỗi mất gói tin hay dữ liệu là chuyện không thể tránh khỏi. Do đó, các Protocol sẽ giám sát và phát hiện các lỗi này khi có xảy ra. Gửi thông báo tới thiết bị gửi hoặc nhận để gửi lại thông tin đã mất để đảm bảo dữ liệu khi tới đích là nguyên vẹn nhất.

6. Đồng bộ hóa

Để các thiết bị có thể truyền và nhận dữ liệu cần sự đồng bộ hóa các giao thức về tham số như: tham số trạng thái, định nghĩa trạng thái hoặc kích thước cửa sổ.

7. Bảo mật

Các giao thức cung cấp cơ chế để bảo vệ dữ liệu và truyền thông khỏi các mối đe dọa bảo mật. Điều này có thể bao gồm mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng, và quản lý quyền truy cập.

Protocol có những loại nào?

Có rất nhiều phân loại Protocol khác nhau, nhưng dựa trên chức năng, giao thức Protocol được chia thành ba loại chính gồm: Giao thức giao tiếp (hay còn được gọi là giao thức truyền thông), giao thức quản lý và giao thức bảo mật.

Trong từng loại giao thức chính này, này được phân chia thành các giao thức nhỏ khác nhau. Nhưng chúng đều có chung một nhiệm vụ là thực hiện các lệnh giúp các thiết bị có thể truyền nhận dữ liệu với nhau.

Protocol 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.

Protocol 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.

Protocol 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,…

Các Protocol phổ biến nhất hiện nay

  • TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol): Quy định truyền thông và định danh thiết bị trên Internet.
  • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Dùng để truyền tải và hiển thị trang web.
  • FTP (File Transfer Protocol): Cho phép truyền tải tệp tin qua Internet.
  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Gửi email giữa máy chủ email.
  • POP3 và IMAP (Post Office Protocol 3 và Internet Message Access Protocol): Lấy thư từ máy chủ email.
  • DNS (Domain Name System): Chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP và ngược lại.
  • HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure): Bảo vệ dữ liệu truyền qua mạng, sử dụng SSL/TLS.
  • SSH (Secure Shell): Kết nối an toàn và mã hóa giữa thiết bị.
  • SNMP (Simple Network Management Protocol): Quản lý và giám sát thiết bị mạng.
  • DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Tự động cấp phát địa chỉ IP và cấu hình mạng.
  • ICMP (Internet Control Message Protocol): Truyền thông tin lỗi và trạng thái mạng.

Xem thêm các bài viết hay khác: