1. Thiết bị mạng và vai trò
Để xây dựng một hệ thống mạng làm việc hiệu quả, ta không chỉ cần các máy tính mà còn cần nhiều thiết bị chuyên dụng đảm nhận các nhiệm vụ riêng biệt trong quá trình truyền thông.
Thiết bị mạng là các thiết bị phần cứng dùng để kết nối các thiết bị đầu cuối, chuyển tiếp và định tuyến dữ liệu, đồng thời quản lí, bảo vệ hoạt động của mạng máy tính.
Các thiết bị này có thể hoạt động ở những tầng khác nhau trong mô hình OSI. Chẳng hạn, switch chủ yếu hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, còn router hoạt động ở tầng mạng.
- Kết nối các máy tính và thiết bị đầu cuối vào hệ thống mạng.
- Chuyển tiếp, định tuyến dữ liệu đến đúng đích.
- Mở rộng phạm vi phủ sóng hoặc khoảng cách truyền dữ liệu.
- Kiểm soát, lọc lưu lượng và bảo vệ mạng khỏi truy cập trái phép.
2. Một số thiết bị mạng thông dụng
2.1 Modem
Modem (bộ điều chế – giải điều chế) là thiết bị chuyển đổi tín hiệu số của máy tính sang tín hiệu tương tự để truyền trên đường truyền, và ngược lại, chuyển tín hiệu tương tự nhận được về dạng số để máy tính hiểu được.
Modem thường do nhà cung cấp dịch vụ lắp đặt khi đăng kí Internet. Hiện nay, modem thường được tích hợp chung với router trong một thiết bị gọi là modem router hay gateway.
2.2 Router
Router (bộ định tuyến) là thiết bị dùng để kết nối các mạng máy tính khác nhau và chọn đường đi tối ưu cho gói tin dữ liệu dựa trên địa chỉ IP.
Các chức năng chính của router:
- Kết nối mạng nội bộ (mạng LAN) với mạng bên ngoài, thường là Internet.
- Định tuyến gói tin giữa các mạng khác nhau.
- Thực hiện NAT để nhiều thiết bị trong nhà dùng chung một địa chỉ IP công cộng.
- Cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị trong mạng cục bộ (chức năng DHCP).
- Có thể tích hợp sẵn tường lửa cơ bản để lọc lưu lượng.
2.3 Switch
Switch (bộ chuyển mạch) là thiết bị dùng để kết nối nhiều thiết bị trong cùng một mạng cục bộ (mạng LAN), giúp các máy tính, máy in, camera trao đổi dữ liệu với nhau.
Switch khác biệt rõ rệt so với thiết bị cũ hơn là hub ở chỗ:
- Switch ghi nhớ địa chỉ MAC (địa chỉ vật lí) của thiết bị gắn vào từng cổng.
- Khi nhận được dữ liệu, switch chỉ chuyển gói tin đến đúng cổng chứa thiết bị đích, không gửi đến mọi máy.
- Nhờ vậy, switch giảm xung đột dữ liệu và tăng tốc độ truyền trong mạng.
2.4 Access Point
Access Point (điểm truy cập không dây) là thiết bị giúp các thiết bị có khả năng kết nối Wi-Fi truy cập vào mạng có dây.
Access Point thường được dùng để:
- Mở rộng mạng không dây đến những khu vực xa router mà tín hiệu Wi-Fi không tới.
- Tạo thêm mạng không dây cho văn phòng, trường học, quán cà phê.
Access point thường cần dây kết nối về switch hoặc router. Nếu thiết bị thu sóng Wi-Fi có sẵn rồi phát lại mà không cần dây thì đó là repeater không dây.
3. Một số thiết bị khác
Ngoài các thiết bị phổ biến trên, trong hệ thống mạng còn gặp:
- Hub: Thiết bị kết nối nhiều máy tính. Khác với switch, hub không ghi nhớ địa chỉ đích mà gửi dữ liệu đến tất cả các cổng. Do hay gây xung đột, hub hiện nay ít được dùng.
- Repeater: Thiết bị khuếch đại tín hiệu mạng, dùng để tái sinh và làm mạnh tín hiệu đã suy hao trên đường truyền dài, nhờ đó mở rộng khoảng cách kết nối.
- Bridge: Thiết bị cầu nối giúp nối hai đoạn mạng LAN lại với nhau để hoạt động như một mạng duy nhất, đồng thời lọc bớt gói tin không cần thiết.
- Card mạng (NIC): Card giao tiếp mạng, giúp máy tính kết nối vào mạng có dây qua cổng RJ-45 hoặc mạng không dây qua sóng vô tuyến. Mỗi card có địa chỉ MAC riêng.
- Tường lửa (Firewall): Có thể là phần mềm hoặc phần cứng, kiểm soát lưu lượng truy cập vào và ra khỏi mạng theo bộ quy tắc đặt trước, từ đó bảo vệ hệ thống khỏi các truy cập trái phép hoặc mã độc.
4. Phân biệt một số cặp thiết bị
Để hiểu đúng vai trò của từng thiết bị, ta cần phân biệt các cặp dễ nhầm lẫn.
- 1.Cần nối mạng nhà với Internet: dùng router (thường tích hợp modem).
- 2.Cần nối thêm nhiều máy trong phòng bằng dây: dùng switch.
- 3.Cần mở rộng Wi-Fi sang phòng xa: dùng access point có dây hoặc repeater không dây.
- 4.Cần tăng khoảng cách đường trục mạng dài: dùng repeater.
- 5.Cần kiểm soát truy cập từ Internet vào mạng nội bộ: dùng tường lửa.
| Cặp thiết bị | Điểm giống | Điểm khác |
|---|---|---|
| Hub và Switch | Đều nối nhiều thiết bị trong mạng LAN | Hub gửi dữ liệu đến mọi cổng, hay xung đột; switch gửi đến đúng cổng đích, nhanh và ít xung đột hơn. |
| Router và Switch | Đều chuyển tiếp dữ liệu | Router nối các mạng khác nhau dùng địa chỉ IP; switch nối thiết bị trong cùng mạng dùng địa chỉ MAC. |
| Access Point và Repeater | Đều mở rộng mạng | Access point thường cần dây kết nối về router hoặc switch; repeater không dây thu sóng Wi-Fi có sẵn rồi phát lại. |
5. Ví dụ minh hoạ
Trong nhà có một thiết bị do nhà cung cấp dịch vụ lắp đặt, thu tín hiệu Internet từ đường dây cáp quang, đồng thời phát Wi-Fi cho 4 điện thoại và 2 máy tính. Thiết bị này thực hiện những chức năng nào?
Lời giải
Thiết bị trên là modem router tích hợp điểm truy cập không dây. Nó thực hiện:
- Chức năng modem: thu tín hiệu từ đường truyền của nhà cung cấp (với cáp quang là tín hiệu ánh sáng) và chuyển đổi thành tín hiệu mà thiết bị trong nhà sử dụng được.
- Chức năng router: phân phối kết nối Internet cho các thiết bị trong nhà, ví dụ qua NAT và DHCP.
- Chức năng access point: phát sóng Wi-Fi để điện thoại, máy tính kết nối không dây.
Một văn phòng có 10 máy tính cần trao đổi dữ liệu với nhau trong cùng mạng nội bộ. Nếu chỉ đấu nối qua hub thì hệ thống có bất lợi gì so với dùng switch?
Lời giải · 2 bước
Khi dùng hub, mỗi khi một máy gửi dữ liệu, hub sẽ sao chép gói tin và gửi đến tất cả 9 máy còn lại. Điều này gây ra:
- Lãng phí băng thông vì các máy không cần dữ liệu vẫn phải xem xét gói tin.
- Dễ xảy ra xung đột khi hai máy đồng thời gửi dữ liệu.
Bước 2
Với switch, dữ liệu chỉ được gửi đến đúng máy đích nhờ địa chỉ MAC đã học ở từng cổng, nên hệ thống nhanh và bớt xung đột.
- Không nhầm lẫn địa chỉ IP (dùng cho router, thường do DHCP cấp) với địa chỉ MAC (gắn cố định với card mạng, dùng cho switch).
- Router không thay thế được switch khi cần nhiều cổng có dây; switch không thay thế được router khi cần định tuyến giữa các mạng.
- Access point và repeater không dây đều làm giảm tốc độ mạng một chút so với dùng dây trực tiếp.
6. Câu hỏi ôn tập
- 1.Nêu chức năng chính của modem, router và switch.
- 2.Tại sao nói switch hoạt động hiệu quả hơn hub trong mạng LAN?
- 3.Access point và repeater khác nhau như thế nào khi dùng để mở rộng sóng Wi-Fi?
- 4.Tường lửa giúp bảo vệ mạng bằng cách nào?
- 5.Trong mô hình mạng của một trường THPT, thiết bị nào dùng để kết nối mạng LAN của trường với Internet? Thiết bị nào dùng để nối các phòng máy tính trong cùng mạng LAN?
Gợi ý trả lời
- 1.Modem chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự và ngược lại; router kết nối các mạng và định tuyến gói tin theo địa chỉ IP; switch kết nối các thiết bị trong cùng mạng LAN theo địa chỉ MAC.
- 2.Vì switch gửi gói tin đến đúng cổng đích qua bảng địa chỉ MAC, giảm được xung đột và tăng băng thông sử dụng; hub gửi đến mọi cổng nên hay xung đột và lãng phí băng thông.
- 3.Access point thường kết nối có dây về router hoặc switch; repeater không dây thu sóng Wi-Fi hiện có rồi khuếch đại, phát lại.
- 4.Tường lửa kiểm tra các gói tin ra vào mạng, chỉ cho phép lưu lượng hợp lệ theo quy tắc và chặn truy cập trái phép.
- 5.Dùng router để kết nối với Internet; dùng switch hoặc hub để nối các máy trong phòng máy tính.