CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG MÁY TÍNH
Vào giữa những năm 50, các hệ thống máy tính đầu tiên sử dụng bóng đèn điện tử, gây cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng Việc nhập dữ liệu qua bìa đục lỗ và in kết quả mất nhiều thời gian Đến giữa những năm 60, nhu cầu trao đổi thông tin gia tăng đã dẫn đến sự ra đời của các thiết bị truy cập từ xa, đánh dấu bước đầu của mạng máy tính Đầu những năm 70, IBM giới thiệu hệ thống thiết bị đầu cuối 3270, mở rộng khả năng tính toán đến các vùng xa Đến giữa những năm 70, IBM cho ra mắt các thiết bị đầu cuối phục vụ ngân hàng và thương mại, cho phép truy cập đồng thời vào máy tính dùng chung qua dây cáp mạng Năm 1977, Datapoint Corporation phát hành hệ điều hành mạng đầu tiên của mình.
Arcnet (Attache Resource Computer Network) là hệ điều hành mạng đầu tiên, cho phép kết nối các máy tính và thiết bị đầu cuối thông qua dây cáp mạng.
GIỚI THIỆU MẠNG MÁY TÍNH
Mạng máy tính là hệ thống kết nối hai hoặc nhiều máy tính, cho phép chúng trao đổi thông tin một cách hiệu quả.
Hình 1.1: Mô hình mạng cơ bản
Mạng máy tính ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu chia sẻ và sử dụng chung dữ liệu, giúp khắc phục những bất tiện khi phải in ấn hoặc sao chép dữ liệu qua các thiết bị lưu trữ như đĩa mềm hay CD ROM Việc kết nối các máy tính thành mạng mang lại nhiều khả năng tiện lợi cho người dùng.
- Sử dụng chung các công cụ tiện ích
- Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung
- Tăng độ tin cậy của hệ thống
- Trao đổi thông điệp, hình ảnh,
- Dùng chung các thiết bị ngoại vi (máy in, máy vẽ, Fax, modem …)
- Giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại
1.2.2 Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính
Đường truyền là thành phần thiết yếu trong mạng máy tính, đóng vai trò là phương tiện truyền tải tín hiệu điện tử giữa các máy tính Những tín hiệu này đại diện cho thông tin và dữ liệu dưới dạng xung nhị phân (ON_OFF) và được truyền qua sóng điện từ Tùy thuộc vào tần số, có thể sử dụng các loại đường truyền vật lý khác nhau Một trong những đặc trưng quan trọng của đường truyền là giải thông, phản ánh khả năng truyền tải tín hiệu của nó.
Thông thuờng người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại:
- Đường truyền hữu tuyến (các máy tính được nối với nhau bằng các dây cáp mạng)
Đường truyền vô tuyến cho phép các máy tính giao tiếp với nhau thông qua sóng vô tuyến, sử dụng các thiết bị điều chế và giải điều chế ở cả hai đầu mút.
Kỹ thuật chuyển tín hiệu giữa các nút trong mạng là đặc trưng quan trọng, với nhiệm vụ hướng thông tin tới đích cụ thể Hiện nay, có nhiều kỹ thuật chuyển mạch được áp dụng để tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu trong mạng.
Mạng chuyển mạch kênh là loại mạng mà khi hai thực thể cần giao tiếp, một kênh cố định được thiết lập và duy trì cho đến khi kết nối giữa hai bên bị ngắt.
Chuyển mạch kênh có nhược điểm là tốn thời gian thiết lập kênh truyền cố định và hiệu suất sử dụng mạng không cao, vì dữ liệu chỉ được truyền theo con đường nhất định.
Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) sử dụng thông báo, một đơn vị dữ liệu có cấu trúc quy định, để truyền tải thông tin Mỗi thông báo chứa thông tin điều khiển xác định đích đến, cho phép các nút trung gian chuyển tiếp thông báo đến nút kế tiếp Các nút này tạm thời lưu trữ thông báo để đọc thông tin điều khiển và tiếp tục chuyển tiếp nếu không phải là đích nhận Tùy thuộc vào điều kiện mạng, thông báo có thể được chuyển đi qua nhiều lộ trình khác nhau, mang lại ưu điểm trong việc tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu.
+ Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà được phân chia giữa nhiều thực thể truyền thông
Mỗi nút mạng có khả năng lưu trữ thông tin tạm thời trước khi chuyển tiếp thông báo, giúp điều chỉnh và giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn trên mạng.
+ Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông báo
+ Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gắn địa chỉ quảng bá (broadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích
Phương pháp này có nhược điểm là không kiểm soát được kích thước thông báo, dẫn đến chi phí lưu giữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian phản hồi yêu cầu từ các trạm.
Mạng chuyển mạch gói là hệ thống trong đó mỗi thông báo được chia thành nhiều gói tin nhỏ, theo khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin không chỉ chứa dữ liệu mà còn bao gồm thông tin điều khiển, như địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận).
Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gởi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau
Phương pháp chuyển mạch thông báo và chuyển mạch gói có nhiều điểm tương đồng, nhưng khác biệt chính nằm ở kích thước tối đa của các gói tin Điều này đảm bảo rằng các nút mạng, hay còn gọi là các nút chuyển mạch, có thể xử lý thông tin một cách hiệu quả.
Mạng chuyển mạch gói truyền dữ liệu hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo vì nó lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần lưu giữ tạm thời trên đĩa.
Tích hợp hai kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào trong một mạng thống nhất được mạng tích hợp số ISDN (Integated Services Digital Network)
Kiến trúc mạng máy tính định nghĩa cách kết nối các máy tính và thiết lập các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể trong mạng phải tuân thủ để đảm bảo hoạt động hiệu quả của mạng.
Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol)
Mạng Topology đề cập đến cách kết nối các máy tính với nhau theo hình học, được gọi là tô pô của mạng Các hình trạng mạng cơ bản bao gồm hình sao, hình bus và hình vòng.
ỨNG DỤNG CỦA MẠNG MÁY TÍNH
SỬ DỤNG CHUNG TÀI NGUYÊN
Các tài nguyên mạng như thiết bị, chương trình và dữ liệu khi được chia sẻ sẽ trở thành tài nguyên chung, cho phép mọi thành viên trong mạng tiếp cận dễ dàng mà không cần quan tâm đến vị trí của các tài nguyên đó.
Các mô hình sử dụng chung tài nguyên trong hệ thống mạng:
2.1.1 Mô hình mạng ngang hàng (Peer–to–Peer Network)
Mạng ngang hàng (peer-to-peer network) là một loại mạng máy tính trong đó hoạt động chủ yếu dựa vào khả năng tính toán và băng thông của các máy tham gia, thay vì tập trung vào một số máy chủ trung tâm như mạng truyền thống Mạng đồng đẳng cho phép kết nối các máy thông qua các kết nối ad hoc và có nhiều ứng dụng, phổ biến nhất là chia sẻ tệp tin (âm thanh, hình ảnh, dữ liệu) và truyền dữ liệu thời gian thực như điện thoại VoIP Trong mạng đồng đẳng, không tồn tại khái niệm máy chủ và máy khách; tất cả các máy tham gia đều bình đẳng và được gọi là peer, đồng thời đóng vai trò là máy khách và máy chủ cho các máy khác trong mạng.
Một số mạng như Napster và IRC (thế hệ thứ nhất) áp dụng mô hình máy chủ-máy khách cho một số tác vụ, trong khi sử dụng mô hình đồng đẳng cho các tác vụ khác Ngược lại, các mạng như Gnutella và Freenet (thế hệ thứ 2) áp dụng mô hình đồng đẳng cho tất cả các tác vụ, do đó thường được coi là mạng đồng đẳng đúng nghĩa, mặc dù Gnutella vẫn sử dụng một số máy chủ để hỗ trợ tìm kiếm địa chỉ IP trong mạng.
Mạng peer-to-peer là một dạng mạng LAN đơn giản, cho phép mỗi nút vừa là client yêu cầu dịch vụ mạng, vừa là server cung cấp dịch vụ Trong mô hình này, người dùng trên mỗi máy tính chịu trách nhiệm quản lý và chia sẻ tài nguyên của mình Mô hình này thích hợp cho các tổ chức nhỏ không chú trọng đến vấn đề bảo mật Phần mềm mạng peer-to-peer được thiết kế để các thực thể ngang hàng thực hiện các chức năng tương tự nhau.
Mạng peer-to-peer, hay còn gọi là mạng workgroup, được thiết kế cho tối đa 10 người sử dụng, không cần có người quản trị mạng Trong loại mạng này, mỗi người dùng hoạt động như quản trị viên cho trạm làm việc của riêng mình, tự quyết định tài nguyên và dữ liệu nào sẽ được chia sẻ, cũng như ai có quyền truy cập vào các tài nguyên và dữ liệu đó.
- Ưu điểm là đơn giản cho việc cài đặt và chi phí tương đối rẻ
Một trong những nhược điểm lớn của hệ thống là việc không quản trị tập trung, đặc biệt khi nhiều tài khoản của người dùng truy cập vào các trạm làm việc khác nhau Điều này có thể dẫn đến vi phạm bảo mật mạng, đặc biệt khi nhiều người dùng chia sẻ tên đăng nhập và mật khẩu để truy cập cùng một tài nguyên Hơn nữa, việc sao lưu dữ liệu cũng gặp khó khăn vì dữ liệu được lưu trữ rải rác trên từng trạm, không có phương pháp sao lưu tập trung hiệu quả.
2.1.2 Mô hình mạng khách - chủ (Client– Server Network/ Server Based Network)
Mạng khách chủ xác định vai trò của các thực thể truyền thông, trong đó xác định thực thể nào có khả năng tạo ra yêu cầu dịch vụ và thực thể nào có thể đáp ứng các yêu cầu đó.
Các máy tính được tổ chức thành các miền (domain), trong đó an ninh được quản lý bởi các máy chủ đặc biệt gọi là domain controller Mỗi miền có một máy chủ điều khiển chính được gọi là master domain controller.
16 là PDC (Primary Domain Controller) và một BDC (Backup Domain Controller) để đề phòng trường hợp PDC gặp sự cố
Mô hình mạng máy tính phổ biến hiện nay là mô hình client-server, trong đó máy con (máy khách) gửi yêu cầu đến máy chủ (người cung cấp dịch vụ) và nhận kết quả từ máy chủ Ngược lại, mô hình master-slave cho phép máy chủ (ông chủ) tự động gửi dữ liệu đến máy con (nô lệ) mà không cần yêu cầu từ máy con.
- Mô hình Web client/server
Thuật ngữ server ám chỉ các chương trình cung cấp dịch vụ qua mạng, chấp nhận và thực hiện yêu cầu từ client, sau đó gửi kết quả trở lại Client là chương trình gửi yêu cầu đến server và chờ phản hồi Giao tiếp giữa server và client diễn ra qua các thông điệp thông qua cổng truyền thông IPC (Interprocess Communication), với một giao thức chuẩn để đảm bảo sự tương tác Client phải tuân theo giao thức mà server quy định để truy cập thông tin Mặc dù có thể tạo giao thức riêng, thường chỉ thực hiện ở tầng ứng dụng, nhưng nhiều giao thức chuẩn như TCP/IP, SNA, OSI, ISDN, và X.25 đã được phát triển để đáp ứng nhu cầu mạng Máy tính chứa server được gọi là máy chủ, trong khi máy chứa client được gọi là máy tớ, và mô hình mạng client/server cho phép giao tiếp hiệu quả giữa chúng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các chương trình và tương tác giữa các máy tính.
Mô hình client/server là một cấu trúc phổ biến trong đó một server có thể kết nối với nhiều server khác để cải thiện hiệu suất và tốc độ xử lý Khi nhận được yêu cầu từ client, server này có khả năng chuyển tiếp yêu cầu đó đến các server khác để thực hiện.
Khi một máy client yêu cầu thông tin về thời gian hiện tại trong ngày, nó cần gửi một yêu cầu theo tiêu chuẩn mà máy chủ (server) đã định sẵn Nếu yêu cầu này được chấp nhận, máy chủ sẽ phản hồi bằng cách cung cấp thông tin thời gian mà client đã yêu cầu.
Chương trình server và client thường hoạt động trên hai máy khác nhau, với server luôn sẵn sàng nhận yêu cầu từ client Quá trình tương tác giữa client và server bắt đầu khi client gửi tín hiệu yêu cầu đến server Các chương trình server thường hoạt động ở tầng ứng dụng của mạng.
Phương pháp này có ưu điểm là có khả năng hoạt động trên mọi mạng máy tính, miễn là mạng đó hỗ trợ giao thức truyền thông TCP/IP.
Các giao thức chuẩn cho phép các nhà sản xuất dễ dàng tích hợp nhiều sản phẩm của họ lên mạng mà không gặp khó khăn Nhờ vào các chuẩn này, các chương trình server cho một dịch vụ có thể hoạt động trên hệ thống chia sẻ thời gian cùng với nhiều chương trình và dịch vụ khác, hoặc có thể chạy trên một máy tính cá nhân thông thường.
TĂNG ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG
Việc bảo trì máy móc và sao lưu dữ liệu trở nên dễ dàng, giúp khôi phục hệ thống nhanh chóng khi xảy ra sự cố Nếu một trạm làm việc gặp trục trặc, người dùng có thể nhanh chóng thay thế bằng các trạm khác.
Sử dụng mạng cho phép thực hiện chương trình trên nhiều máy tính và thiết bị khác nhau, từ đó nâng cao độ tin cậy trong công việc Khi một máy tính hoặc thiết bị gặp sự cố, công việc vẫn có thể tiếp tục nhờ vào các máy tính hoặc thiết bị khác trên mạng, giúp giảm thiểu gián đoạn trong quá trình làm việc.
NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU QUẢ KHAI THÁC THÔNG TIN
Thông tin có thể được sử dụng chung, giúp người dùng tổ chức lại công việc một cách hiệu quả hơn với những thay đổi về chất lượng.
- Đáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại
- Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu
- Tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán
Tăng cường truy cập vào các dịch vụ mạng toàn cầu là một yêu cầu thiết yếu trong bối cảnh xã hội ngày càng phát triển Do nhu cầu cao, vấn đề kỹ thuật mạng trở thành mối quan tâm hàng đầu của các chuyên gia công nghệ thông tin Việc truy xuất thông tin nhanh chóng và tối ưu là rất quan trọng, tuy nhiên, khối lượng thông tin lớn trên mạng có thể dẫn đến tình trạng tắc nghẽn và mất mát dữ liệu không đáng có.
Hiện nay, việc xây dựng một hệ thống mạng an toàn, hiệu quả và tiết kiệm đang được nhiều người quan tâm Có nhiều giải pháp công nghệ với nhiều yếu tố cấu thành, mỗi yếu tố lại có nhiều lựa chọn khác nhau Để tìm ra giải pháp hoàn chỉnh và phù hợp, cần phải trải qua quá trình chọn lọc dựa trên ưu điểm của từng yếu tố Việc giải quyết vấn đề cần căn cứ vào yêu cầu cụ thể và công nghệ hiện có Tuy nhiên, công nghệ tiên tiến nhất không nhất thiết là công nghệ tốt nhất; công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất với nhu cầu thực tế.
GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI MẠNG
MẠNG CỤC BỘ LANS (Local Area Networks)
Mạng LAN (Local Area Network) là hệ thống mạng kết nối các máy tính trong phạm vi nhỏ như nhà ở, văn phòng hoặc trường học Trong mạng LAN, các máy tính có khả năng chia sẻ tài nguyên như tập tin, máy in, máy quét và các thiết bị khác, giúp tăng cường hiệu quả làm việc và tiết kiệm chi phí.
- Mạng LAN sử dụng kĩ thuật mạng quảng bá (Broadcrast Network)
+ Trong đó các thiết bị cùng sử dụng một kênh truyền chung
+ Khi 1 máy tính truyền tin thì các máy khác đều nhận được tin
- Mạng WAN sử dụng kỉ thuật mạng chuyển mạch (Switching Network)
+ Có nhiều đường kết nối các thiết bị lại với nhau
+ Thông tin trao đổi giữa hai điểm trên mạng có thể đi theo nhiều đường khác nhau
3.1.3 Mạng cục bộ và giao thức điều khiển truy cập đường truyền
Trong mạng LAN, chỉ có một đường truyền vật lý, vì vậy chỉ cho phép một thiết bị sử dụng đường truyền để truyền tin tại một thời điểm Khi hai máy tính cùng gửi dữ liệu, sẽ xảy ra tình trạng tranh chấp, khiến dữ liệu của cả hai thiết bị bị phủ lấp và dẫn đến nghẽn mạng, làm cho mạng không thể sử dụng được.
* Giao thức điều khiển truy cập đường truyền (Media Access Control Protocol hay MAC Protocol)
- Có 2 giao thức chính thường được sữ dụng trong mạng cục bộ là :
+ Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection)
Giao thức CSMA/CD cho phép thiết bị lắng nghe đường truyền trước khi gửi dữ liệu, và nếu xảy ra va chạm, thiết bị sẽ tạm dừng và gửi lại dữ liệu Trong khi đó, giao thức Token Passing sử dụng một gói tin đặc biệt gọi là thẻ bài (Token) để điều phối việc truyền tải; thiết bị phải chờ nhận thẻ bài trước khi gửi dữ liệu, và sau khi hoàn tất, thẻ bài sẽ được chuyển cho thiết bị tiếp theo.
3.1.4 Sơ đồ kết nối mạng LAN
+ Có ba sơ đồ kết nối mạng Lan phổ biến: dạng thằng (Bus), hình sao (Star) và dạng vòng (Ring)
Bus technology là một mạng có kiến trúc tuyến tính, trong đó dữ liệu từ một trạm được truyền tải dọc theo toàn bộ chiều dài đường truyền và được nhận bởi tất cả các thiết bị khác.
- Star tepnology một kiến trúc mạng trong đó các máy trạn đc nối vào 1 bộ tập trung kết nối gọi là HUB
- Ring tepnology một kiến trúc mạng mà nó bao gồm một loạt các thiết bị đc nối lại với nhau theo 1 kênh truyền có hướng theo đang vòng
- Giới hạn về tầm cỡ phạm vi hoạt động từ vài mét cho đến 1 km
Kỹ thuật mạng thường sử dụng một đường dây cáp duy nhất để kết nối tất cả các thiết bị, với tốc độ truyền dữ liệu phổ biến là 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, và gần đây nhất là 10 Gbps.
- Ba kiến trúc mạng kiểu LAN thông dụng bao gồm:
Mạng bus, hay còn gọi là mạng tuyến tính, là một cấu trúc trong đó các máy tính được kết nối liên tiếp theo dạng hàng dọc Một ví dụ điển hình cho loại mạng này là Ethernet, tuân theo chuẩn IEEE 802.3.
Mạng vòng là một cấu trúc trong đó các máy tính được kết nối với nhau theo hình thức vòng tròn, với máy cuối cùng được nối ngược lại với máy đầu tiên, tạo thành một vòng kín Một ví dụ tiêu biểu của mạng vòng là mạng thẻ bài IBM (IBM token ring).
3.1.6 Các loại thiết bị sử dụng trong mạng LAN Để xây dựng mạng LAN người ta cần dùng các thiết bị sau:
+ Card giao tiếp mạng (NIC - Network Interface Card)
3.1.7 Các tổ chức chuẩn hóa về mạng
- ANSI (American National Standard Institute)
- IEEE (Institue of Electrical and Electronics Engineers)
MẠNG KHÔNG DÂY - Wireless Network
3.2.1 Mạng không dây là gì?
Mạng không dây (WLAN) là hệ thống các thiết bị kết nối với nhau thông qua sóng vô tuyến, không cần sử dụng dây dẫn Điều này cho phép nhiều thiết bị giao tiếp một cách linh hoạt và tiện lợi bằng cách áp dụng các giao thức chuẩn mà không cần kết nối vật lý.
Mạng này, dựa trên công nghệ 802.11, thường được gọi là mạng Ethernet 802.11 để nhấn mạnh nguồn gốc từ mạng Ethernet 802.3 truyền thống Hiện nay, nó còn được biết đến với tên gọi mạng Wireless Ethernet hoặc Wi-Fi (Wireless Fidelity).
3.2.2 Các chuẩn của mạng không dây hiện nay
Hoạt động ở dải tần số 5GHz, chuẩn A không dây có thể gặp hiện tượng giao thoa do sự hiện diện của sóng điện thoại và vi sóng Mặc dù tốc độ tối đa đạt 54Mbs, nhưng phạm vi phủ sóng chỉ khoảng 20m (75 feet) Đáng lưu ý, chuẩn A không tương thích với chuẩn B và các chuẩn khác.
G không dây vì nó hoạt động ở dải tần số khác
Hoạt động trên tần số 2.4GHz, thiết bị có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ 11Mbps trong khoảng cách từ 30 đến 45 mét (100-150 feet) Tuy nhiên, phạm vi phát sóng không dây có thể bị ảnh hưởng bởi các vật cản.
24 phản xạ hay các tín hiệu phát sóng khác như gương, bức tường, các thiết bị, vị trí, hoặc trong nhà hay ngoài trời
Các đặc tính của không dây chuẩn-G tương tự với không dây chuẩn-B, nhưng tốc độ tăng gấp
Chuẩn không dây-G hiện đang cung cấp giá trị và hiệu suất tốt nhất với tốc độ đạt 54Mbps Mặc dù các thiết bị không dây chuẩn-B có thể hoạt động cùng với thiết bị chuẩn-G, nhưng chúng không thể đạt được hiệu suất tối ưu của chuẩn-G về tốc độ truyền dữ liệu.
Công nghệ không dây chuẩn-N đại diện cho thế hệ tiếp theo của mạng tốc độ cao, hỗ trợ hiệu quả các ứng dụng băng thông rộng như nghe nhạc, xem video và thoại Được phát triển dựa trên công nghệ MIMO (Multiple Input, Multiple Output), chuẩn-N sử dụng nhiều sóng vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu qua nhiều kênh khác nhau.
3.2.3 Lợi ích nổi bật của mạng không dây bao gồm
- Di động: Tự do di chuyển mà vẫn kết nối mạng
- Không bị phụ thuộc vào các kết nối có dây cố định
- Cài đặt nhanh chóng không tốn chi phí và thời gian cho cáp kết nối
- Dễ dàng mở rộng các kết nối mạng
Mạng không dây có nhiều ưu điểm nhưng cũng tồn tại nhược điểm so với mạng có dây, bao gồm khả năng bị nhiễu sóng radio do thời tiết, thiết bị không dây khác và các vật cản như nhà cao tầng hay địa hình đồi núi.
3.2.4 Các mô hình mạng Wireless
Mạng Wireless (hay mạng dựa trên chuẩn 802.11) được thiết kế rất linh hoạt Có 3 sự lựa chọn khi bạn muốn phát triển một hệ thống mạng Wireless:
3.2.4.1 Mô hình mạng AD HOC (Independent Basic Service Sets (IBSS)):
Các nút di động với card mạng không dây tạo thành kết nối ngang cấp (peer-to-peer) trong không gian nhỏ, cho phép trao đổi thông tin trực tiếp mà không cần quản trị mạng Mạng ad-hoc này dễ dàng thiết lập, phù hợp cho hội nghị thương mại hoặc nhóm làm việc tạm thời Tuy nhiên, chúng có nhược điểm về vùng phủ sóng hạn chế, yêu cầu mọi người phải nghe được lẫn nhau.
3.2.4.2 Mô hình mạng cơ sở (Basic Service Sets (BSS))
Các điểm truy nhập (AP) kết nối với mạng đường trục hữu tuyến và giao tiếp với thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell, đóng vai trò điều khiển lưu lượng tới mạng Thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp mà thông qua AP, với các cell có thể chồng lấn khoảng 10-15% để duy trì kết nối vô tuyến khi di chuyển AP trung tâm quản lý truy cập, phân phối địa chỉ và mức ưu tiên, giám sát lưu lượng và duy trì cấu hình mạng Tuy nhiên, giao thức đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nhau trong cùng vùng AP, dẫn đến việc mỗi gói tin phải được phát đi hai lần, làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng độ trễ.
3.2.4.3 Mô hình mạng mở rộng (Extended Service Sets( ESS)):
Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động thông qua ESS, bao gồm các BSSs mà các Access Point giao tiếp để chuyển lưu lượng giữa các BSS Điều này giúp các trạm di chuyển dễ dàng giữa các BSS Access Point thực hiện giao tiếp qua hệ thống phân phối, một lớp mỏng trong mỗi Access Point xác định đích đến cho lưu lượng nhận từ BSS Hệ thống phân phối cũng có khả năng tiếp sóng trở lại một đích trong cùng một BSS và chuyển tiếp lưu lượng qua hệ thống phân phối.
Access Point có khả năng kết nối với mạng có dây, cho phép gửi dữ liệu đến các điểm đích không thuộc ESS Thông tin mà Access Point nhận từ hệ thống phân phối sẽ được truyền đến BSS và sau đó được gửi tới trạm đích.
Bảo mật trong mạng không dây (Wireless) hiện đang là mối quan tâm hàng đầu, với hai vấn đề chính cần chú ý là chứng thực (Authentication) và mã hóa (Encryption).
Chứng thực là quá trình xác nhận kết nối giữa các thiết bị qua các kênh kết nối, nhằm đảm bảo chỉ những thiết bị mong muốn mới được phép kết nối Quá trình này có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, như trao đổi khóa, sử dụng địa chỉ MAC, hoặc thông qua các công cụ của bên thứ ba như EAP, LEAP.
Mã hóa là quá trình biến đổi dữ liệu thành dạng không thể đọc được bằng cách sử dụng các khóa đặc biệt do người dùng hoặc thiết bị tạo ra Có nhiều phương pháp mã hóa khác nhau, trong đó có mã hóa 64.
128, 256 bit, hay dùng TKIP, AES…
Khi một thiết bị kết nối với Wireless Router hoặc Access Point, quá trình chứng thực diễn ra để xác nhận quyền truy cập Nếu thiết bị được phép kết nối, việc trao đổi dữ liệu giữa thiết bị và Wireless Router sẽ diễn ra thuận lợi.
Access Point, tất cả các dữ liệu sẽ được mã hóa, tránh trường hợp bị đánh cắp, cũng không thể nào giải mã được.
MẠNG DIỆN RỘNG WANS (Wide Area Networks)
Mạng diện rộng (WAN) là loại mạng được thiết kế để kết nối các máy tính ở hai hoặc nhiều khu vực khác nhau, thường nằm ở khoảng cách xa về mặt địa lý, chẳng hạn như giữa các quận trong một thành phố hoặc giữa các thành phố và miền khác nhau trong một quốc gia.
Kết nối qua mạng WAN với khoảng cách địa lý xa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm giải pháp và chi phí cho giải pháp, quản lý mạng, cũng như lộ trình thông tin di chuyển trên mạng.
WAN có khả năng kết nối thành mạng riêng cho tổ chức, hoặc có thể cần kết nối qua nhiều hạ tầng mạng công cộng và các công ty viễn thông khác nhau.
WAN có khả năng sử dụng đường truyền với băng thông thay đổi từ 56 Kbps đến T1 1.544 Mbps, E1 2.048 Mbps, và lên đến Gbps cho các kết nối giữa các quốc gia hoặc châu lục Đơn vị bps (Bit Per Second) thể hiện số bit được truyền trong một giây; ví dụ, tốc độ 1 Mbps cho phép truyền tối đa 1 Megabit trong một giây.
Khi xây dựng mạng diện rộng WAN, do tính phức tạp trong việc quản lý và duy trì các đường truyền dẫn, các doanh nghiệp thường chọn thuê đường truyền từ hạ tầng viễn thông công cộng và các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu Các đường truyền này có thể thuộc các cơ quan quản lý khác nhau, như các nhà cung cấp đường truyền nội hạt, liên tỉnh, hoặc liên quốc gia, ví dụ như công ty Viễn thông liên tỉnh – VTN và công ty viễn thông quốc tế – VTI tại Việt Nam Đồng thời, các đường truyền này cần tuân thủ các quy định của chính phủ về tốc độ và việc mã hóa trong khu vực mà chúng đi qua.
Mạng WAN có cấu trúc đường truyền thông tin phức tạp do sự kết hợp của nhiều dịch vụ và nhà cung cấp khác nhau Trong quá trình hoạt động, các nút mạng có khả năng điều chỉnh lộ trình thông tin khi phát hiện sự cố hoặc khi lưu lượng dữ liệu quá lớn giữa các điểm nút Điều này cho phép thông tin trên WAN có nhiều con đường khác nhau, tối ưu hóa khả năng truyền tải và nâng cao độ an toàn trong quá trình truyền dữ liệu.
Hiện nay, hầu hết các mạng WAN được thiết kế để truyền tải đồng thời nhiều loại thông tin như video, âm thanh và dữ liệu, nhằm tối ưu hóa chi phí dịch vụ.
3.3.1 Thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE - Data Terminal Equipment)
Thiết bị trong mạng WAN có vai trò quan trọng trong việc gửi và nhận dữ liệu DTE, đặt tại vị trí của người thuê bao, là điểm kết nối giữa mạng LAN của thuê bao và mạng WAN của nhà cung cấp dịch vụ Thông thường, DTE là bộ định tuyến (router), nhưng cũng có thể là máy tính hoặc bộ dồn kênh (multiplexer) Các DTE ở hai đầu sẽ thực hiện truyền thông với nhau để đảm bảo kết nối hiệu quả.
3.3.2 Điểm ranh giới (Damarcation Point) Điểm kết nối giữa đường dây mạng của công ty nhà mạng với đường dây của thuê bao Điểm ranh giới còn được gọi là giao diện mạng hay điểm hiện diện (point of presence) Thông thường, khách hàng sẽ chịu trách nhiệm cho tất cả các thiết bị bên trong điểm ranh giới và công ty viễn thông sẽ chịu trách nhiệm về tất cả các thiết bị ở phía bên ngoài
Hiện nay, đường dây mạng internet của các công ty viễn thông cung cấp cho các hộ gia đình được giới hạn tại hộp chia, sau đó được kết nối với modem của khách hàng.
3.3.3 Cáp nối chặng cuối (Local Loop)
Cáp nối từ điểm ranh giới đến văn phòng trung tâm của công ty điện thoại thường sử dụng cáp đôi xoắn (UTP), nhưng cũng có thể bao gồm sự kết hợp giữa cáp đôi xoắn, cáp sợi quang và các loại phương tiện truyền dẫn khác.
3.3.4 Văn phòng trung tâm (Central Office)
Trạm tổng đài gần nhất là điểm cung cấp dịch vụ mạng WAN cho người thuê bao, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối với "đám mây mạng WAN" Văn phòng trung tâm không chỉ là điểm vào cho các giao dịch mà còn cung cấp các điểm ra cho người dùng Bên cạnh đó, trạm này còn chuyển tiếp các gói dữ liệu tới các văn phòng trung tâm khác và cung cấp dòng điện một chiều ổn định cho hệ thống cáp nối chặng cuối, đảm bảo thiết lập mạch điện hiệu quả.
3.3.5 Thiết bị đóng mạch dữ liệu (DCE – Data Circuit-terminating Equipment)
Thiết bị truyền thông trong mạng WAN bao gồm cả DTE và đám mây, trong đó DCE thường là bộ định tuyến của nhà cung cấp dịch vụ, có chức năng chuyển tiếp dữ liệu giữa khách hàng và đám mây DTE là bất kỳ thiết bị nào cung cấp tín hiệu xung cho DTE, trong khi DCE có thể là thiết bị tương tự DTE nhưng mỗi loại thiết bị đảm nhận một vai trò riêng biệt trong quá trình truyền dữ liệu.
3.3.6 Đám mây mạng WAN (WAN cloud)
Hạ tầng truyền dẫn của công ty điện thoại bao gồm nhiều trung kế, tổng đài và văn phòng trung tâm, được hình dung như một đám mây do cấu trúc vật lý thường xuyên thay đổi Chỉ những người quản trị mạng mới nắm rõ hành trình của dữ liệu tại các tổng đài Đối với khách hàng, điều quan trọng nhất là dữ liệu được chuyển qua đường dây và đến đích một cách hiệu quả.
3.3.7 Tổng đài chuyển mạch gói (Packet-switching exchange)
Các tổng đài chuyển mạch trên mạng chuyển mạch gói của công ty viễn thông PSE là các điểm trung gian trong đám mây mạng WAN
Dữ liệu trên mạng LAN thường được truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác qua kết nối trực tiếp Ngược lại, mạng WAN, do sử dụng mạng điện thoại tương tự, có thể áp dụng một hoặc nhiều phương pháp khác nhau để truyền dữ liệu.
- Truyền tín hiệu tương tự
MẠNG MANS (Wide Area Networks)
Mạng MAN (metropolitan area network) là một loại mạng dữ liệu băng rộng, được thiết kế để hoạt động trong phạm vi thành phố hoặc thị xã Về quy mô địa lý, MAN lớn hơn mạng LAN nhưng nhỏ hơn mạng WAN, và nó có chức năng kết nối hai mạng LAN với nhau hoặc kết nối mạng LAN với mạng WAN.
- Kết nối giữa các phần tử của mạng MAN thường sử dụng không dây (Wireless) hoặc sử dụng cáp quang (Optical Fiber)
- Mạng MAN được xây dựng bởi tiêu chuẩn quốc tếIEEE802-2001
- Có kích thước vùng địa lý lớn hơn LAN tuy nhiên nhỏ hơn WAN
- Do một tổ chức quản lý
- Thường dùng cáp đồng trục hay sóng ngắn.
INTERNETWORK
Internetwork là một tập hợp các mạng con được kết nối thông qua các router, trong đó mỗi mạng con thường là mạng LAN đối với các công ty tư nhân Một trong những ví dụ tiêu biểu cho internetwork là Internet.
Nó chứa nhiều mạng con nối với nhau bởi các router để tạo thành mạng lớn hơn.
INTERNET
Liên mạng, hay còn gọi là internet, là hệ thống kết nối hai hoặc nhiều mạng máy tính thông qua các thiết bị định tuyến (router) Các thiết bị này có nhiệm vụ hướng dẫn dữ liệu di chuyển qua các tuyến đường khác nhau để đảm bảo thông tin được gửi đến đúng đích.
Liên mạng ban đầu được tạo ra để kết nối các công nghệ mạng khác nhau, nhưng đã phát triển thành một phương tiện phổ biến để kết nối nhiều mạng cục bộ thành mạng diện rộng Hiện nay, định nghĩa về liên mạng không chỉ bao gồm các mạng lớn mà còn cả việc kết nối các mạng máy tính thuộc nhiều loại khác nhau, như mạng cá nhân (PAN).
Internet là một ví dụ nổi bật của liên mạng, bao gồm nhiều mạng khác nhau hoạt động trên các giao thức bậc thấp, được kết nối qua giao thức IP Giao thức IP cung cấp dịch vụ chuyển gói tin không đáng tin cậy, nghĩa là nó gửi gói tin mà không thiết lập kết nối trước với máy đích Để đảm bảo việc gửi dữ liệu một cách đáng tin cậy, các ứng dụng cần sử dụng giao thức tầng Giao vận, như TCP, cung cấp dòng dữ liệu đáng tin cậy Do TCP là giao thức giao vận phổ biến nhất, người ta thường gọi chung TCP và IP là TCP/IP.
Giao thức TCP/IP thường được thay thế bởi giao thức UDP trong các ứng dụng không yêu cầu độ tin cậy tuyệt đối trong việc gửi dữ liệu, như video streaming.
Vậy mạng Internet có những đặc điểm sau:
- Mạng toàn cầu đặt biệt kết nối mạng của các tổ chức , các nhân trên thế giới
- Kết nối từ máy tính cá nhân đến Internet
- Kết nối các LAN bởi WAN tạo nên Internet
INTRANET
Là mạng LAN có triển khai các dịch vụ trên Internet
Mạng intranet, hay còn gọi là mạng nội bộ, là một loại mạng có cấu trúc tương tự như mạng LAN, nhưng thông tin trong mạng này hoàn toàn nội bộ Điều này có nghĩa là việc chia sẻ thông tin ra bên ngoài mạng phụ thuộc vào cấu hình và quyền hạn của người quản trị (Admin).
PHÂN BIỆT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM GIỮA MẠNG CỤC BỘ VÀ MẠNG DIỆN RỘNG
Mạng cục bộ và mạng diện rộng khác nhau về địa phương hoạt động, tốc độ truyền dữ liệu, tỷ lệ lỗi trên đường truyền, chủ quản mạng, lộ trình thông tin và hình thức chuyển giao dữ liệu.
Mạng cục bộ (LAN) là mạng kết nối các máy tính trong một khu vực nhỏ, như một tòa nhà hoặc khu dân cư, với giới hạn về khoảng cách cáp kết nối và khả năng kỹ thuật của đường truyền dữ liệu Ngược lại, mạng diện rộng (WAN) có khả năng kết nối máy tính trên một vùng rộng lớn, bao gồm thành phố, miền, hoặc quốc gia, được thiết kế để liên kết hai hoặc nhiều khu vực địa lý riêng biệt.
Mạng cục bộ có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ cao và tỷ lệ lỗi thấp, trong khi mạng diện rộng gặp khó khăn trong việc duy trì tốc độ do khoảng cách truyền dẫn lớn, có thể lên tới hàng ngàn km Do đó, tốc độ truyền của mạng diện rộng thường bị giới hạn để giữ tỷ lệ lỗi ở mức chấp nhận được.
Mạng cục bộ có tốc độ truyền dữ liệu từ 4 đến 16 Mbps, có thể đạt tới 100 Mbps khi sử dụng cáp quang Trong khi đó, các mạng diện rộng thường cung cấp tốc độ thấp hơn, ví dụ như T1 với 1.544 Mbps và E1 với 2.048 Mbps.
Bps (Bit Per Second) là đơn vị đo lường trong truyền thông, tương ứng với số lượng bit được truyền trong một giây Chẳng hạn, tốc độ đường truyền 1 Mbps cho phép truyền tối đa 1 Megabit mỗi giây.
1 giây trên đường truyền đó)
Thông thường trong mạng cục bộ tỷ lệ lỗi trong truyền dữ liệu vào khoảng 1/107-108 còn trong mạng diện rộng thì tỷ lệ đó vào khoảng 1/106 - 107
Khi xây dựng mạng diện rộng, tổ chức quản lý và điều hành thường sử dụng các đường truyền thuê từ các công ty viễn thông hoặc nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu Các đường truyền này, tùy thuộc vào cấu trúc mạng, có thể thuộc về các cơ quan quản lý khác nhau như nhà cung cấp nội hạt, liên tỉnh hay liên quốc gia Đồng thời, các đường truyền cần tuân thủ quy định của chính phủ tại các khu vực mà chúng đi qua, bao gồm tốc độ và yêu cầu mã hóa.
Mạng cục bộ cho phép cơ quan dễ dàng quản lý toàn bộ hệ thống mạng, vì khi được cài đặt, mạng này hoàn toàn thuộc quyền kiểm soát của cơ quan đó.