Bài 1. Cơ sở về mạng máy tính SVIP

1. Một số khái niệm ban đầu

Mạng máy tính là một hệ thống các thiết bị số được kết nối với nhau bằng dây cáp mạng (mạng có dây) hoặc bằng sóng vô tuyến (mạng không dây) để truyền dữ liệu và trao đổi thông tin. 

Cáp mạng là một loại dây dẫn có vỏ bọc bảo vệ bên ngoài và bên trong có dây dẫn kim loại để truyền tín hiệu điện. Một loại khác là cáp quang dùng dây dẫn trong suốt bằng nhựa hoặc thuỷ tinh để truyền tín hiệu ánh sáng.

Dưới góc độ sử dụng mạng, các thiết bị số trong mạng có thể chia làm hai loại: 

• Thiết bị đầu cuối bao gồm máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy in... mà người dùng kết nối tới mạng. Trong mạng Internet vạn vật (Internet-of- Things), các thiết bị số như: camera, đèn chiếu sáng, tủ lạnh, cảm biến nhiệt độ,.. cũng được coi là các thiết bị đầu cuối.
• Bộ giao tiếp mạng là thành phần không thể thiếu trong bất kì thiết bị số nào muốn kết nối được với mạng máy tính, được dùng để truyền và nhận dữ liệu qua cáp mạng hoặc sóng vô tuyến. Ngày nay, nhiều thiết bị số có bộ giao tiếp mạng cung cấp hai cổng kết nối: kết nối có dây và kết nối không dây.  

Để hoạt động trong mạng máy tính, mỗi bộ giao tiếp mạng được gán một địa chỉ MAC (Media Access Control) duy nhất.

• Được biểu diễn bằng 6 cặp số khác nhau tương ứng với 12 kí tự trong hệ thập lục phân (dãy từ 0-9, A-F).
• Mỗi cặp số được ngăn cách nhau bằng dấu hai chấm hoặc dấu gạch nối (ví dụ: 2C:54:91:88:C9:E3 hoặc 2c-54-91-88-c9-e3).
• Cung cấp một phương pháp để xác định và phân biệt các thiết bị mạng trong một mạng lớn, cho phép truyền dữ liệu đúng đích và quản lí mạng hiệu quả.

2. Mạng cục bộ

a. Mạng LAN

Mạng LAN (Local Area Network) hay còn gọi là mạng cục bộ là loại mạng kết nối những máy tính và các thiết bị số trong một phạm vi nhỏ như: toà nhà, cơ quan, trường học, nhà riêng.

Cho phép các thiết bị như máy tính, máy chủ, máy in và thiết bị lưu trữ dữ liệu khác trong một phạm vi địa lí hẹp truyền tải dữ liệu và chia sẻ tài nguyên mạng.

Các thành phần chính bao gồm thiết bị đầu cuối của người dùng, cáp mạng và Switch.

Switch hay còn gọi là bộ chuyển mạch có nhiều cổng mạng dùng để kết nối và chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị trong cùng một mạng LAN.

Cơ chế truyền tin trong Switch được thực hiện như sau:

• Khi dữ liệu được gửi qua mạng máy tính, nó được chia thành các đơn vị nhỏ hơn và được đóng gói thành các gói tin (là một đơn vị dữ liệu được truyền qua mạng máy tính).
• Các gói tin này sau đó được truyền riêng rẽ từ thiết bị gửi đến thiết bị nhận. Ở đầu nhận, các gói tin được tập hợp để xây dựng lại dữ liệu gốc. Dữ liệu được đóng gói thành các gói tin bằng cách thêm địa chỉ của máy gửi và máy nhận (trong đó có địa chỉ MAC) và các thông tin khác. 
• Switch xây dựng bảng dữ liệu các tên cổng của nó và địa chỉ MAC của máy tính tương ứng kết nối tới cổng đó. Mỗi khi nhận được một gói tin, Switch sẽ đọc địa chỉ MAC của máy nhận và chuyển tiếp gói tin qua cổng kết nối tới thiết bị có địa chỉ MAC đó.

b. Mạng WLAN

Mạng WLAN (Wireless Local Area Network) hay còn gọi là mạng cục bộ không dây là một loại mạng cục bộ sử dụng công nghệ không dây, cho phép các thiết bị kết nối với mạng và truy cập vào tài nguyên mạng mà không cần sử dụng dây cáp.

Các thiết bị trong mạng WLAN được trang bị bộ giao tiếp mạng không dây (Wireless Network Card) để truyền/nhận dữ liệu qua sóng radio và được tuân thủ theo các chuẩn Wi-Fi.

Access Point (AP) hay còn gọi là điểm truy cập không dây được dùng để cung cấp kết nối không dây cho các thiết bị trong một mạng cục bộ. Hiện nay, một số AP có chức năng và cách hoạt động tương tự như Switch nhưng được trang bị thêm khả năng truyền nhận dữ liệu thông qua kết nối không dây. Để các thiết bị của người dùng có thể kết nối không dây và cài đặt truy cập theo tên và mật khẩu của mạng Wi-Fi.

3. Mạng diện rộng

Mạng diện rộng – Wide Area Network (WAN) là một loại mạng máy tính có phạm vi địa lí rộng lớn, cung cấp kết nối và truyền tải dữ liệu giữa các mạng LAN với các thiết bị khác nhau trong một khu vực lớn như một thành phố, một quốc gia hoặc nhiều quốc gia trên thế giới. Ví dụ, Internet là một mạng WAN đặc biệt.

Ba thành phần cơ bản của mạng Internet kết nối các mạng LAN

Router (bộ định tuyến) có chức năng chuyển tiếp dữ liệu giữa các mạng LAN khác nhau và xác định đường đi đúng (đường đi ngắn nhất) để đưa gói tin đến được địa chỉ đích. Khi một gói tin được gửi tới, Router sẽ xác định địa chỉ mạng của máy nhận và xác định đường đi tốt nhất để chuyển tiếp gói tin đó đến đích.

Chức năng chính là tính toán đường đi tối ưu cho gói tin dựa trên các tiêu chí khác nhau như độ trễ, băng thông, chi phí, khoảng cách,... Các tiêu chí này có thể được cài đặt tự động hoặc cài đặt bởi quản trị mạng.

🔷Ví dụ. Miêu tả một mạng lưới kết nối giữa các mạng LAN với nhau qua các thiết bị định tuyến, trong đó Router giữ vai trò xác định đường đi tối ưu để chuyển tiếp các gói tin từ mạng LAN-1 tới mạng LAN-2.

ISP (Intemet Service Provider) là một nhà cung cấp dịch vụ truy cập Internet cho người dùng kết nối các thiết bị mạng với Internet và cung cấp các dịch vụ liên quan đến Internet.

Modem (Modulator and Demodulator) là bộ điều chế và giải điều chế để biến đối các tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại. 

🔷Ví dụ. Modem được sử dụng để truy cập Internet thông qua nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP).

Ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ Internet đều dùng đường truyền tín hiệu số hoá và thường cung cấp một thiết bị được tích hợp tất cả các chức năng của Modem, Router và AP cho mỗi gia đình khi đăng kí thuê bao sử dụng dịch vụ Internet. Thiết bị này được kết nối với nhà cung cấp dịch vụ Internet bằng cáp quang hoặc cáp đồng.