Basics of Computer Networking - Một số khái niệm cơ bản về mạng máy tính (phần 2)

VI. Network Devices

Mạng máy tính là một hệ thống phức tạp, bao gồm nhiều thiết bị khác nhau làm việc cùng nhau để tạo ra và duy trì một môi trường truyền thông hiệu quả. Mỗi thiết bị mạng đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý, quản lý và truyền dữ liệu trong mạng. Dưới đây là một số thiết bị mạng phổ biến:

1. Router (Bộ định tuyến):

Routers là thiết bị trung tâm trong hầu hết các mạng, kết nối các mạng con khác nhau và hướng dẫn lưu lượng truy cập mạng.

Chúng quyết định đường đi tốt nhất cho dữ liệu thông qua bảng định tuyến và thường được sử dụng để kết nối mạng nội bộ với internet.

2. Switch (Bộ chuyển mạch):

Switches tạo ra các mạng nội bộ bằng cách kết nối nhiều thiết bị, như máy tính, máy in và máy chủ, trong cùng một mạng LAN (Local Area Network).

Chúng có khả năng gửi dữ liệu đến thiết bị đích cụ thể, giúp giảm tải lưu lượng và tăng hiệu suất mạng.

3. Modem

Modem là thiết bị chuyển đổi dữ liệu từ dạng kỹ thuật số sang dạng tương tự và ngược lại, cho phép kết nối internet qua đường dây điện thoại hoặc cáp.

Chúng thường được sử dụng để cung cấp kết nối internet tại nhà hoặc văn phòng.

4. Một số thiết bị mạng khác

Bên cạnh đó còn nhiều thiết bị mạng khác như Hub, Bridge, Access Point (Điểm Truy Cập Không Dây), Network Interface Cards (NIC), ... Mỗi thiết bị mạng trên đều đóng một vai trò chuyên biệt và cần thiết trong việc duy trì sự kết nối và an ninh của mạng máy tính. Sự hiểu biết về chúng không chỉ giúp nắm rõ hơn về cách thức hoạt động của mạng mà còn là kiến thức cần thiết cho bất kỳ chuyên gia công nghệ thông tin nào.

VII. Cấu trúc mạng - Mô hình mạng

1. Network topology (Mô hình cấu trúc mạng)

Network topology, hay cấu trúc mạng, chỉ cách thức mà các thành phần trong một mạng máy tính - bao gồm nút (nodes), liên kết (links), và thiết bị truyền dẫn - được sắp xếp và kết nối với nhau. Cấu trúc này có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất, khả năng mở rộng, cũng như cách thức quản lý và bảo trì mạng. Dưới đây là một số loại topology mạng phổ biến:

Bus topology:

Trong bus topology, tất cả các thiết bị được kết nối với một dây dẫn trung tâm (central cable) hay được gọi là "bus". Dữ liệu truyền đi trên dây dẫn này và mọi thiết bị có thể nhận dữ liệu.

Ưu điểm: Đơn giản và dễ cài đặt.
Nhược điểm: Nếu dây bus gặp vấn đề, toàn bộ mạng sẽ bị ảnh hưởng.

Star topology:

Các thiết bị được kết nối với một thiết bị trung tâm, thường là một switch hoặc hub. Mỗi thiết bị có một kết nối riêng biệt với thiết bị trung tâm.

Ưu điểm: Dễ mở rộng và cách ly sự cố.
Nhược điểm: Nếu thiết bị trung tâm hỏng, toàn bộ mạng có thể bị gián đoạn.

Ring topology:

Mỗi thiết bị được kết nối với hai thiết bị khác tạo thành một vòng kín. Dữ liệu di chuyển theo một hướng xác định trên vòng tròn này.

Ưu điểm: Dễ quản lý và không có va chạm dữ liệu.
Nhược điểm: Nếu một thiết bị trong vòng bị hỏng, toàn bộ mạng có thể bị ảnh hưởng.

Một số loại topology khác

Ngoài ra còn có nhiều loại hình cấu trúc mạng khác như Mesh topology, Tree topology, ... Mỗi topology có những ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các nhu cầu và môi trường mạng khác nhau. Việc lựa chọn topology hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của mạng.

2. OSI Model - Mô hình mạng OSI

OSI Model (Open Systems Interconnection Model) là một mô hình lý thuyết mô tả các quy trình truyền thông trong một mạng máy tính. Được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO), mô hình OSI phân chia quá trình truyền thông mạng thành bảy tầng/lớp (layer) khác nhau. Mỗi tầng mô tả một phần khác nhau của quá trình truyền thông mạng, đảm bảo sự tương thích và chuẩn hóa giữa các loại thiết bị và phần mềm khác nhau.

Tầng vật lý (Physical Layer): Quản lý truyền dẫn và nhận dữ liệu thô qua một phương tiện vật lý như cáp, sóng radio. Ví dụ: Các chuẩn cáp Ethernet, giao thức USB.
Tâng liên kết dữ liệu (Data Link Layer): Xử lý việc truyền dữ liệu giữa các nút trên một mạng và giúp phát hiện và sửa chữa lỗi có thể xảy ra tại lớp Vật Lý. Ví dụ: Ethernet, PPP (Point-to-Point Protocol).
Tầng mạng (Network Layer): Quản lý việc định tuyến dữ liệu trong mạng toàn cục. Ví dụ: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol).
Tầng giao vận (Transport Layer): Đảm bảo dữ liệu được truyền một cách đáng tin cậy và theo thứ tự đúng. Ví dụ: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).
Tầng phiên (Session Layer): Quản lý và duy trì kết nối giữa hai ứng dụng. Ví dụ: NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call).
Tầng trình bày (Presentation Layer): Dịch dữ liệu giữa định dạng mà ứng dụng nhận và định dạng mạng. Ví dụ: ASCII, JPEG, MPEG.
Tầng ứng dụng (Application Layer): Cung cấp giao diện cho người dùng cuối (end user) để tương tác với các mạng. Ví dụ: HTTP (Hypertext Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol).

Mô hình OSI không chỉ là một công cụ giáo dục mà còn là một chuẩn cho việc thiết kế và phát triển các sản phẩm mạng. Nó giúp các nhà phát triển hiểu rõ hơn về quá trình truyền thông mạng và phát triển các sản phẩm tương thích với các hệ thống khác nhau.

VIII. Một số yếu tố nhận dạng duy nhất trong mạng

Trong môi trường mạng, việc nhận dạng, xác định các thiết bị và nguồn thông tin là rất quan trọng để quản lý, bảo mật và phê duyệt dữ liệu. Có một số yếu tố nhận dạng duy nhất trong mạng (Unique identifiers of network ) giúp định danh mỗi thiết bị hoặc nguồn thông tin cụ thể, bao gồm hostname, IP address (địa chỉ IP), MAC address (địa chỉ MAC), và port (cổng).

1. Hostname

Là một chuỗi ký tự dùng để đặt tên cho một thiết bị trên mạng. Điều này giúp dễ dàng nhận biết và giao tiếp với thiết bị. Hostname thường được sử dụng trong việc kết nối mạng nội bộ hoặc quản lý các máy chủ.

Bạn đọc có thể kiểm tra hostname máy tính hiện tại của mình bằng cách mở cửa số command line và sử dụng lệnh hostname (đối với hệ điều hành Window):

2. IP Address (Internet Protocol address)

Địa chỉ IP là một con số duy nhất được sử dụng để xác định và định vị một thiết bị trong mạng. Có hai loại địa chỉ IP phổ biến: IPv4 và IPv6.

Địa chỉ IPv4 sử dụng $32$ bit chia làm $4$ nhóm, mỗi nhóm gồm $8$ bit (gọi là $1$ octet) phân cách bởi dấu chấm. Để thuận tiện cho người sử dụng, các octet này được chuyển sang hệ thập phân, ví dụ: 8.8.8.8, 192.168.1.1, ... Với $32$ bit thì tổng chúng ta có $2^{32}$ địa chỉ IPv4 khác nhau. Sau này do nhu cầu thiết bị tăng lên, IPv4 dần được thay thế bởi IPv6 có không gian địa chỉ lớn hơn ( $2^{128}$ ) và dễ dàng quản lý không gian địa chỉ.

Bạn đọc có thể kiểm tra địa chỉ IP trên máy mình bằng cách mở cửa số command line và sử dụng lệnh ipconfig (đối với hệ điều hành Window):

3. MAC Address (Media Access Control address)

Địa chỉ MAC là một chuỗi số và chữ cái duy nhất được gắn vào từng thiết bị mạng. Đây là một mã nhận dạng cố định và duy nhất cho mỗi thiết bị và không thay đổi khi thiết bị kết nối đến mạng khác nhau. Ví dụ về địa chỉ MAC có thể là "00:1A:2B:3C:4D:5E".

Bạn đọc có thể kiểm tra hostname máy tính hiện tại của mình bằng cách mở cửa số command line và sử dụng lệnh ipconfig/all (đối với hệ điều hành Window).

4. Port

Cổng (Port) là một số nguyên dương dùng để xác định các dịch vụ hoặc ứng dụng cụ thể trên một thiết bị. Mỗi dịch vụ hoặc ứng dụng sẽ lắng nghe trên một cổng cụ thể, gửi và nhận dữ liệu thông qua cổng đó. Cổng thường được đánh số từ $1$ đến $65535$ . Các cổng thường được sử dụng như $80$ cho HTTP, $443$ cho HTTPS, và $22$ cho SSH.