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 xuất hiện với kích thước cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng, sử dụng bóng đèn điện tử và nhập dữ liệu qua bìa đục lỗ Đến giữa những năm 60, nhu cầu trao đổi thông tin gia tăng đã dẫn đến việc phát triển các thiết bị truy cập từ xa, khởi đầu cho hệ thống mạng máy tính Vào đầu những năm 70, IBM giới thiệu hệ thống thiết bị đầu cuối 3270, mở rộng khả năng tính toán đến các khu vực xa Đến giữa những năm 70, IBM tiếp tục cho ra mắt các thiết bị đầu cuối phục vụ ngân hàng và thương mại, cho phép nhiều thiết bị truy cập cùng lúc vào một máy tính dùng chung Năm 1977, Datapoint Corporation ra mắt hệ điều hành mạng của mình, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong công nghệ mạng.
Arcnet, hay còn gọi là "Attache Resource Computer Network", là hệ thống cho phép kết nối các máy tính và thiết bị đầu cuối thông qua cáp mạng, đánh dấu sự ra đời của hệ điều hành mạng đầu tiên.
GIỚI THIỆU MẠNG MÁY TÍNH
Mạng máy tính là hệ thống bao gồm hai hoặc nhiều máy tính được kết nối, cho phép chúng trao đổi thông tin một cách hiệu quả.
Hình 1.1: Mô hình mạng cơ bản
Mạng máy tính được hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu chia sẻ và sử dụng chung dữ liệu, giúp khắc phục những bất tiện khi người dùng phải in ấn hoặc sao chép dữ liệu qua đĩa mềm và CD ROM Việc kết nối các máy tính thành mạng mở ra nhiều khả năng mới, cho phép người dùng dễ dàng truy cập và chia sẻ thông tin một cách nhanh chóng và hiệu quả.
- 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
Là thành phần thiết yếu trong mạng máy tính, đường truyền đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải tín hiệu điện tử giữa các máy tính Các tín hiệu này, được biểu diễn dưới dạng xung nhị phân (ON_OFF), chứa đựng thông tin và dữ liệu Tín hiệu truyền giữa các máy tính sử dụng sóng điện từ, và tùy thuộc vào tần số, có thể áp dụng các loại đường truyền vật lý khác nhau Một trong những đặc trưng quan trọng của đường truyền là giải thông, thể hiện 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 các đầu mút để truyền tín hiệu hiệu quả.
Kỹ thuật chuyển tín hiệu giữa các nút trong mạng là đặc trưng quan trọng, cho phép các nút mạng định hướng thông tin tới đích cụ thể Hiện nay, có nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác nhau được áp dụng trong lĩnh vực này.
Mạng chuyển mạch kênh (circuit switched network) là loại mạng mà khi hai thực thể cần giao tiếp, một kênh cố định sẽ được thiết lập và duy trì cho đến khi kết nối bị ngắt bởi một trong hai bên.
Chuyển mạch kênh có nhược điểm là thời gian thiết lập kênh truyền cố định, dẫn đến hiệu suất sử dụng mạng không cao Dữ liệu chỉ được truyền qua một con đường nhất định, gây hạn chế trong khả năng linh hoạt của mạng.
Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) sử dụng thông báo là đơn vị dữ liệu có định dạng cố định, chứa thông tin điều khiển để xác định đích đến Mỗi nút trung gian tạm thời lưu giữ thông báo để đọc thông tin điều khiển, và nếu thông báo không phải gửi đến mình, nó sẽ tiếp tục chuyển tiếp Thông báo có thể được chuyển đi qua nhiều con đường khác nhau tùy thuộc vào điều kiện mạng, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả trong việc 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 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 một loại mạng trong đó thông điệp được chia thành nhiều gói tin nhỏ với cấu trúc 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 việc kích thước tối đa của các gói tin được quy định Điều này đảm bảo rằng các nút mạng, hay còn gọi là các nút chuyển mạch, có khả năng xử lý hiệu quả hơn.
Mạng chuyển mạch gói truyền dữ liệu hiệu quả hơn mạng chuyển mạch thông báo nhờ vào khả năng xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần lưu trữ 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 là cấu trúc kết nối giữa các máy tính, bao gồm các quy tắc và quy ước mà mọi thực thể tham gia truyền thông trên mạng cần tuân theo, nhằm 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)
Tô pô mạng đề cập đến cách kết nối các máy tính trong một hệ thống theo hình dạng hình học Các loại hình trạng mạng cơ bản bao gồm hình sao, hình bus và hình vòng, mỗi loại có những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt trong việc thiết lập mạng.
ỨNG DỤNG CỦA MẠNG MÁY TÍNH
SỬ DỤNG CHUNG TÀI NGUYÊN
Khi các tài nguyên mạng như thiết bị, chương trình và dữ liệu được chuyển đổi thành tài nguyên chung, mọi thành viên trong mạng đều có khả năng truy cập mà không cần biết vị trí cụ thể của những 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 mà 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 trong các mạng truyền thống Mạng đồng đẳng thường được sử dụng để kết nối các máy thông qua các kết nối ad hoc, với nhiều ứng dụng phổ biến như 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 có khái niệm máy chủ và máy khách, tất cả các máy tham gia đều bình đẳng và được gọi là peer, đóng vai trò đồng thời là máy khách và máy chủ cho nhau.
Một số mạng như Napster và IRC (thế hệ thứ nhất) kết hợp mô hình máy chủ-máy khách cho một số tác vụ và mô hình đồng đẳng cho những tác vụ khác Trong khi đó, các mạng như Gnutella và Freenet (thế hệ thứ 2) áp dụng hoàn toàn mô hình đồng đẳng cho tất cả các tác vụ, do đó chúng được coi là mạng đồng đẳng thực thụ, 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 hình thức đơn giản của mạng LAN, cho phép mỗi nút vừa là client yêu cầu dịch vụ, vừa là server cung cấp dịch vụ Trong mô hình này, người dùng trên từng máy tính có trách nhiệm quản lý và chia sẻ tài nguyên của thiết bị 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 các nhóm làm việc với tối đa 10 người sử dụng Đặc điểm nổi bật của mạng này là không cần người quản trị mạng, cho phép mỗi người dùng tự quản lý trạm làm việc của mình Họ có quyền quyết định tài nguyên và dữ liệu nào sẽ được chia sẻ trên mạng, cũng như ai có thể truy cập vào những tài nguyên và dữ liệu đó.
- Ưu điểm là đơn giản cho việc cài đặt và chi phí tương đối rẻ
Nhược điểm của việc không quản trị tập trung là khó khăn trong việc kiểm soát nhiều tài khoản của người dùng truy cập vào các trạm làm việc khác nhau, dẫn đến nguy cơ vi phạm bảo mật mạng khi có người dùng chung tên đăng nhập và mật khẩu Hơn nữa, việc sao lưu dữ liệu tập trung trở nên không khả thi vì dữ liệu được lưu trữ rải rác trên từng trạm làm việc.
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, chỉ rõ 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 master domain controller để đảm bảo quản lý và bảo mật hiệu quả.
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 nhất hiện nay là mô hình client-server, trong đó máy con (máy khách) gửi yêu cầu đến máy chủ (người cung ứng dịch vụ), và máy chủ sẽ xử lý yêu cầu và trả kết quả về cho máy khách Ngược lại, mô hình master-slave cho phép máy chủ (ông chủ) gửi dữ liệu đến máy con (nô lệ) mà không cần biết máy con có yêu cầu hay không.
- Mô hình Web client/server
Thuật ngữ server chỉ các chương trình thực hiện dịch vụ trên mạng, chấp nhận yêu cầu từ mọi nơi và trả kết quả về máy yêu cầu Chương trình client gửi yêu cầu tới server và chờ phản hồi, giao tiếp qua các thông điệp qua cổng truyền thông IPC Để hai chương trình này giao tiếp, cần có một giao thức, mà client phải tuân theo khi yêu cầu thông tin từ server Mặc dù có thể tạo giao thức riêng, thường thì chỉ thực hiện ở tầng ứng dụng Hiện nay, nhiều giao thức chuẩn như TCP/IP, SNA, OSI, ISDN, và X.25 được sử dụng rộng rãi Máy chứa chương trình server được gọi là máy chủ, trong khi máy chứa chương trình client là máy tớ Mô hình client/server cho phép các máy tính giao tiếp hiệu quả, mở rộng khả năng truyền thông liên tiến trình và dễ dàng xây dựng các chương trình tương tác.
Mô hình client/server là một cấu trúc phổ biến, trong đó một server có thể kết nối với nhiều server khác để tối ưu hóa hiệu suất và tốc độ Khi nhận được yêu cầu từ client, server đầu tiên có khả năng chuyển tiếp yêu cầu đó đến một server khác để xử lý.
Khi một máy client gửi yêu cầu lấy thông tin về thời gian hiện tại trong ngày, máy chủ sẽ phản hồi theo tiêu chuẩn đã được định sẵn Nếu yêu cầu này được chấp nhận, máy chủ sẽ cung cấp thông tin mà client cần.
Chương trình server và client thường hoạt động trên hai máy khác nhau, với server luôn sẵn sàng nhận yêu cầu từ client Thực tế, quá trình tương tác giữa client và server bắt đầu từ phía client khi 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 thể hoạt động trên bất kỳ mạng máy tính nào hỗ trợ giao thức truyền thông TCP/IP.
Các giao thức chuẩn cho phép nhà sản xuất tích hợp dễ dàng nhiều sản phẩm khác nhau lên mạng mà không gặp khó khăn Nhờ vào các chuẩn này, chương trình server cho một dịch vụ có thể hoạt động trên hệ thống chia sẻ thời gian cùng 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 lưu trữ dữ liệu trở nên dễ dàng hơn, cho phép khôi phục nhanh chóng khi có sự cố hệ thống Nếu một trạm làm việc gặp trục trặc, người dùng có thể dễ dàng chuyển sang sử dụng các trạm khác để thay thế.
Sử dụng mạng cho phép thực hiện chương trình trên nhiều máy tính và thiết bị khác nhau, tạo điều kiện cho việc chia sẻ tài nguyên Điều này nâng cao độ tin cậy trong công việc, vì khi một máy tính hoặc thiết bị gặp sự cố, các thiết bị khác vẫn có thể tiếp tục hoạt động, giúp duy trì tiến độ công việc trong thời gian chờ sửa chữa.
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 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
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội, việc tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng trên toàn cầu trở thành ưu tiên hàng đầu của các chuyên gia công nghệ thông tin Họ đang tìm kiếm các giải pháp tối ưu nhằm truy xuất thông tin nhanh chóng và hiệu quả, đồng thời giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn mạng, điều này có thể dẫn đến mất mát thông tin đáng tiếc.
Hiện nay, việc xây dựng một hệ thống mạng hiệu quả, an toàn và kinh tế đang được chú trọng 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 nhỏ Việc giải quyết vấn đề cần dựa trên các yêu cầu cụ thể và ứng dụng công nghệ thích hợp Điều quan trọng là công nghệ tốt nhất không phải luôn là công nghệ tiên tiến nhất, mà 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 nhiều thiết bị khác, tạo thuận lợi cho việc trao đổi thông tin và hợp tác giữa người dùng.
- 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 dữ liệu tại cùng một thời điểm Nếu hai máy tính cùng gửi dữ liệu, sẽ xảy ra tình trạng tranh chấp, khiến dữ liệu của cả hai thiết bị bị chồng chéo 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 truyền lại dữ liệu Ngược lại, giao thức Token Passing sử dụng một gói tin đặc biệt gọi là thẻ bài, được chuyển vòng quanh mạng, yêu cầu thiết bị phải đợi có thẻ bài trước khi thực hiện việc truyền tải, sau đó chuyển thẻ bài 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, cho phép dữ liệu từ một trạm được truyền tải dọc theo chiều dài đường truyền và được nhận bởi tất cả các thiết bị khác trong mạng.
- 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 loại mạng trong đó các máy tính được kết nối liên tiếp theo dạng hàng Một ví dụ tiêu biểu cho loại mạng này là Ethernet, theo chuẩn IEEE 802.3.
Mạng vòng là một cấu trúc mạng trong đó các máy tính được kết nối với nhau theo hình thức vòng, với máy cuối cùng được nối ngược trở lại với máy đầu tiên, tạo thành một vòng kín Một ví dụ điển hình cho 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 (Wireless Network - WLAN) là hệ thống thiết bị kết nối với nhau qua sóng vô tuyến, không cần sử dụng dây dẫn Đây là công nghệ cho phép nhiều thiết bị giao tiếp thông qua một giao thức chuẩn, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong việc kết nối 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 cạnh tranh với sóng điện thoại và vi sóng Mặc dù tốc độ tối đa đạt tới 54Mbps, nhưng phạm vi phủ sóng chỉ khoảng 20m (75 feet) Đặc biệt, 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, công nghệ này cho phép truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 11Mbps trong khoảng cách từ 30 đến 45 mét 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 nay mang lại 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.
Công nghệ mạng không dây chuẩn-N đại diện cho thế hệ tiếp theo của kết nối tốc độ cao, hỗ trợ hiệu quả các ứng dụng băng thông rộng như nghe nhạc, xem video và thoại Với việc áp dụng công nghệ MIMO (Multiple Input, Multiple Output), chuẩn-N sử dụng nhiều sóng vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu qua nhiều kênh, mang đến trải nghiệm kết nối ổn định và nhanh chóng.
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 như dễ bị nhiễu sóng radio do thời tiết, các thiết bị không dây khác và vật chắn 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 ra 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 được thiết lập nhanh chóng và dễ dàng, phù hợp cho các hội nghị thương mại và nhóm làm việc tạm thời Tuy nhiên, mạng này có nhược điểm về vùng phủ sóng hạn chế, yêu cầu mọi người phải có khả năng nghe lẫn nhau.
3.2.4.2 Mô hình mạng cơ sở (Basic Service Sets (BSS))
Điểm truy nhập (AP) gắn với mạng đường trục hữu tuyến và kết nối với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell, đóng vai trò điều khiển và quản lý lưu lượng tới mạng Các thiết bị di động giao tiếp với AP thay vì trực tiếp với nhau, cho phép các cell chồng lấn 10-15% để duy trì kết nối vô tuyến khi di chuyển AP trung tâm quản lý truy cập cho các nút tranh chấp, cung cấp địa chỉ và mức ưu tiên, đồng thời 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 giữa nhau, 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, một tập hợp các BSS cho phép các Access Point giao tiếp và chuyển lưu lượng giữa các BSS khác nhau 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 từ một BSS Hệ thống phân phối tiếp sóng trở lại đích trong cùng một BSS và chuyển tiếp lưu lượng qua hệ thống phân phối.
Access Point khác, hoặc gửi tín hiệu tới một mạng có dây không nằm trong ESS Thông tin nhận từ hệ thống phân phối bởi Access Point sẽ được truyền tới BSS và sau đó được trạm đích tiếp nhận.
Bảo mật trong mạng không dây (Wireless) hiện đang được chú trọng hàng đầu, với hai vấn đề chính là chứng thực (Authentication) và mã hóa (Encryption).
Chứng thực là quá trình xác minh các thiết bị kết nối qua các kênh để đảm bảo chỉ những thiết bị mong muốn được phép kết nối Việc chứng thực có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp 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 chuyển đổi dữ liệu thành định dạng không thể đọc được, sử dụng các khóa đặc biệt do người dùng hoặc thiết bị tạo ra Các phương pháp mã hóa phổ biến bao gồm mã hóa 64, giúp bảo vệ thông tin một cách hiệu quả.
128, 256 bit, hay dùng TKIP, AES…
Khi một thiết bị kết nối với Wireless Router hoặc Access Point, quá trình chứng thực sẽ diễn ra để xác nhận quyền truy cập của thiết bị Nếu thiết bị được phép kết nối, dữ liệu sẽ được trao đổi giữa thiết bị và Wireless Router.
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 hệ thống được thiết kế để kết nối các máy tính ở hai hoặc nhiều khu vực khác nhau, thường ở khoảng cách xa về mặt địa lý, như giữa các quận trong một thành phố hoặc giữa các thành phố và các miền trong nước.
Kết nối qua khoảng cách địa lý lớn trong mạng WAN phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm giải pháp thông tin, chi phí liên quan, quản lý mạng và lộ trình di chuyển của dữ liệu.
WAN có khả năng kết nối thành mạng riêng cho tổ chức hoặc thông 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 biến đổi từ 56 Kbps đến T1 1.544 Mbps hay E1 2.048 Mbps, và thậm chí lên đến Gbps cho các tuyến đường kết nối giữa các quốc gia và châu lục Đơn vị bps (Bit Per Second) đại diện cho số bit được truyền trong một giây; ví dụ, với tốc độ 1 Mbps, đường truyền có thể truyền tối đa 1 Megabit trong một giây.
Khi xây dựng mạng diện rộng WAN, việc sử dụng các đường truyền thuê từ hạ tầng viễn thông công cộng và các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu là phổ biến do sự phức tạp trong quản lý và duy trì Các đường truyền này có thể thuộc các cơ quan quản lý khác nhau, như nhà cung cấp nội hạt, liên tỉnh hay liên quốc gia, ví dụ như công ty Viễn thông liên tỉnh – VTN và công ty viễn thông quốc tế – VTI tại Việt Nam Ngoài ra, các đường truyền cũng cần tuân thủ các quy định của chính phủ về tốc độ và mã hóa trong khu vực mà chúng đi qua.
Mạng WAN có thể có đường đi 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 thay đổi lộ trình dữ liệu khi phát hiện sự cố hoặc khi lưu lượng thông tin quá cao giữa các nút Điều này cho phép mạng WAN tối ưu hóa khả năng truyền tải và nâng cao tính an toàn trong việc 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, giúp giảm chi phí dịch vụ.
3.3.1 Thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE - Data Terminal Equipment)
Thiết bị trong mạng WAN có nhiệm vụ gửi và nhận dữ liệu, với DTE được đặt tại vị trí của người thuê bao, tạo kết nối giữa mạng LAN 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 việc truyền thông với nhau để đảm bảo kết nối dữ liệu.
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 hộ gia đình được kết nối qua hộp chia, từ đó dẫn đến 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 kết hợp với 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 sử dụng mạng Ngoài ra, trạm tổng đài còn hoạt động như một điểm chuyển mạng, giúp chuyển 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 để thiết lập mạch điện.
3.3.5 Thiết bị đóng mạch dữ liệu (DCE – Data Circuit-terminating Equipment)
Thiết bị truyền thông bao gồm cả DTE và đám mây mạng WAN, 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 mạng WAN DTE được hiểu là bất kỳ thiết bị nào cung cấp tín hiệu xung cho DTE, trong khi DCE có thể là thiết bị tương tự DTE, thường là bộ định tuyến, nhưng mỗi loại thiết bị đảm nhận một vai trò riêng biệt.
3.3.6 Đám mây mạng WAN (WAN cloud)
Hạ tầng truyền dẫn của công ty điện thoại bao gồm một loạt các 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 được lộ trình dữ liệu tại các tổng đài, trong khi đối với khách hàng, điều quan trọng nhất là dữ liệu đã được chuyển qua đường dây 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 thông 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 truyền dữ liệu khác nhau.
- Truyền tín hiệu tương tự
MẠNG MANS (Wide Area Networks)
Mạng MAN (metropolitan area network) là một mạng dữ liệu băng rộng, phục vụ cho các khu vực trong thành phố hoặc thị xã Về quy mô địa lý, MAN lớn hơn mạng LAN nhưng nhỏ hơn mạng WAN, và có vai trò quan trọng trong việc kết nối hai mạng LAN với nhau hoặc kết nối các 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 tập hợp các mạng con được kết nối qua router, trong đó mỗi mạng con thường là mạng LAN đối với các công ty tư nhân Một trong những ví dụ điển hình nhất của internetwork chính 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 sự kết nối giữa hai hoặc nhiều mạng máy tính thông qua các thiết bị định tuyến Các thiết bị định tuyến đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn lưu lượng dữ liệu, đảm bảo rằng thông tin được truyền tải đúng hướng và đến đúng đích trong mạng lưới phức tạp này.
Liên mạng ban đầu được phát triển để kết nối các công nghệ mạng khác nhau, nhưng đã trở nên phổ biến nhờ nhu cầu kết nối nhiều mạng cục bộ thành mạng diện rộng Ngày nay, liên mạng không chỉ bao gồm việc kết nối các mạng máy tính mà còn mở rộng ra các loại mạng khác, như mạng cá nhân PAN.
Internet là một ví dụ điển hình về liên mạng, bao gồm nhiều mạng khác nhau sử dụng các giao thức bậc thấp, được kết nối bởi giao thức IP Giao thức IP cung cấp dịch vụ chuyển gói tin không đáng tin cậy qua mạng, trong khi để đảm bảo việc gửi dữ liệu một cách đáng tin cậy, các ứng dụng cần sử dụng giao thức tầng vận chuyển như TCP, vốn cung cấp một dòng dữ liệu đáng tin cậy Thuật ngữ "không đáng tin cậy" trong bối cảnh này không có nghĩa là IP không đáng tin cậy, mà là nó gửi gói tin mà không thiết lập kết nối trước với máy đích Do TCP là giao thức vận chuyển phổ biến nhất, người ta thường kết hợp TCP và IP thành một khái niệm chung.
Giao thức UDP là một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng không yêu cầu độ tin cậy tuyệt đối trong việc truyền dữ liệu, như video streaming Trong khi TCP/IP cung cấp một phương thức giao vận đáng tin cậy hơn, UDP lại thích hợp cho những nhiệm vụ cần tốc độ cao và độ trễ thấp.
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, có cấu trúc tương tự như mạng LAN nhưng với thông tin hoàn toàn nội bộ Sự khác biệt lớn nhất là thông tin trong mạng này chỉ được chia sẻ theo cấu hình của quản trị viên (Admin), cho phép hoặc không cho phép gửi ra bên ngoài mạng.
PHÂN BIỆT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM GIỮA MẠNG CỤC BỘ VÀ MẠNG DIỆN RỘNG
Mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN) khác nhau về địa điểm hoạt động, tốc độ truyền dữ liệu và tỷ lệ lỗi trong quá trình truyền tải Chúng cũng khác nhau về chủ quản, cách thức thông tin di chuyển trên mạng và hình thức chuyển giao dữ liệu.
Mạng cục bộ (LAN) là hệ thống kết nối các máy tính trong một khu vực nhỏ như tòa nhà hoặc khu nhà, bị giới hạn bởi khoảng cách của cáp kết nối và khả năng kỹ thuật của đường truyền dữ liệu Ngược lại, mạng diện rộng (WAN) cho phép liên kết các máy tính trên một vùng rộng lớn, bao gồm thành phố, miền hoặc quốc gia, và được thiết kế để kết nối nhiều khu vực địa lý riêng biệt.
Tốc độ đường truyền và tỷ lệ lỗi là hai yếu tố quan trọng trong mạng cục bộ và mạng diện rộng Mạng cục bộ có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ cao và tỷ lệ lỗi rất thấp Ngược lại, mạng diện rộng phải truyền dữ liệu qua khoảng cách lớn, có thể lên đến hàng ngàn km, dẫn đến việc không thể duy trì tốc độ cao mà không làm tăng tỷ lệ lỗi đến mức khó chấp nhận.
Mạng cục bộ có tốc độ truyền dữ liệu từ 4 đến 16 Mbps, có thể đạt 100 Mbps khi sử dụng cáp quang Trong khi đó, các mạng diện rộng như T1 chỉ cung cấp tốc độ 1.544 Mbps và E1 là 2.048 Mbps, thấp hơn nhiều so với mạng cục bộ.
Bps (Bit Per Second) là đơn vị đo lường trong truyền thông, biểu thị 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, việc tổ chức quản lý và điều hành mạng rất quan trọng Các đường truyền thường được thuê từ các công ty viễn thông hoặc nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu, và tùy thuộc vào cấu trúc mạng, chúng có thể thuộc về các cơ quan quản lý khác nhau như nhà cung cấp đường truyền nội hạt, liên tỉnh hoặc liên quốc gia Đồng thời, các đường truyền này phải tuân thủ quy định của chính phủ tại các khu vực mà chúng đi qua, bao gồm các yêu cầu về tốc độ và mã hóa.
Mạng cục bộ cho phép một cơ quan quản lý toàn bộ hệ thống mạng của mình một cách dễ dàng hơn Khi cài đặt mạng cục bộ, cơ quan sẽ có toàn quyền kiểm soát và quản lý mọi hoạt động trên mạng đó.
