Mạng máy tính nội bộ & kết nối Internet (LAN – Local Network Network)

Mạng LAN là gì?

Mạng cục bộ (Local Area Network – LAN) là hệ truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà…. Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc.

Mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép người dùng dùng chung những tài nguyên quan trọng như máy in màu, ổ đĩa CD-ROM, các phần mềm ứng dụng và những thông tin cần thiết khác. Trước khi phát triển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi kết nối mạng rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội. Để tận dụng hết những ưu điểm của mạng LAN người ta đã kết nối các LAN riêng biệt vào mạng chính yếu diện rộng (WAN).

Các kiểu (Topology) của mạng LAN

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau. Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star Topology), mạng dạng vòng (Ring Topology) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology). Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao – vòng, mạng hỗn hợp, v.v…

Mạng dạng hình sao (Star topology)

Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút thông tin.

Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng.

Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức năng cơ bản là:

• Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc với nhau.
• Cho phép theo dõi và xử lý sai trong quá trình trao đổi thông tin.
• Thông báo các trạng thái của mạng…

Mạng LAN hình sao

Ưu điểm của mạng hình sao

• Độ tin cậy cao, thiết bị khách không ảnh hưởng đến máy chủ và hệ thống mạng.
• Quản lý mạng dễ dàng, tập trung.
• Có thể thêm dễ dàng máy khách vào hệ thống.

Nhược điểm của mạng hình sao

• Hiệu quả truyền tín hiệu phụ thuộc vào hub trung tâm hoặc thiết bị chuyển mạch.
• Thiết bị trung tâm lỗi sẽ gây lỗi toàn bộ hệ thống.
• Số thiết bị kết nối phụ thuộc vào số nút mà thiết bị chính chia sẻ.
• Chi phí nối cáp, mua bộ định tuyến và thiết bị chuyển mạch ban đầu khá cao.
• Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100m).

Mạng hình tuyến (Bus Topology)

Sơ đồ mạng tuyến tính kết nối các máy tính trong hệ thống thông qua cáp tới bus trung tâm.

Như vậy bus trung tâm có vai trò quan trọng trong hệ thống, nếu bus lỗi sẽ khiến toàn bộ hệ thống mạng bị hỏng.

Mạng LAN hình tuyến

Ưu điểm:

• Thích hợp với mô hình mạng quy mô nhỏ.
• Cần ít cáp kết nối, tiết kiệm chi phí hơn các loại hình hệ thống mạng khác.
• Dễ dàng và đơn giản để kết nối các máy tính, thiết bị mạng.

Nhược điểm:

• Khó khắc phục sự cố khi lỗi bus hoặc lỗi đường truyền.
• Khó thêm thiết bị, không phù hợp với mô hình lớn.
• Tốc độ truyền dữ liệu giảm nhiều nếu kết nối nhiều thiết bị mạng.
• Hiệu suất làm việc phụ thuộc vào bus trung tâm.

Mạng dạng vòng (Ring Topology)

Ở sơ đồ mạng hình vòng, các thiết bị kết nối với nhau theo đường tròn. Như vậy mỗi thiết bị sẽ kết nối với 2 thiết bị khác tạo vòng kín.

Trong hệ thống mạng hình vòng, dữ liệu khi truyền đến một thiết bị sẽ phải đi đúng theo vòng truyền.

Hầu hết sơ đồ mạng hình vòng thực tế chỉ cho phép truyền dữ liệu theo một hướng duy nhất. Tuy nhiên vẫn có thể nâng cấp mạng truyền song hướng.

Mạng LAN dạng vòng

Ưu điểm:

• Dữ liệu truyền theo hướng nhất định, tránh việc xung đột dẫn đến tắc nghẽn giảm tốc độ truyền.
• Khả năng truyền dữ liệu giữa các máy trạm nhanh.
• Không cần máy chủ điều khiển kết nối giữa các máy trạm.
• Có thể bổ sung máy trạm dễ dàng vào hệ thống mà không ảnh hưởng đến hiệu suất truyền.

Nhược điểm:

• Một máy trạm trong hệ thống hỏng sẽ ảnh hưởng đến toàn hệ thống.
• Phần cứng kết nối giữa các máy trạm khá đắt.
• Dữ liệu phải truyền theo vòng đến từng máy trạm nên không phù hợp với hệ thống lớn, yêu cầu truyền tải nhanh.

Mạng dạng luới – Mesh topology

Sơ đồ mạng kết hợp vật lý và logic cho phép kết nối các máy tính, thiết bị mạng không dây dễ dàng. Tất cả các nút đều được kết nối và nhận chia sẻ dữ liệu trực tiếp hoặc gián tiếp.

Mạng LAN dạng lưới

Ưu điểm:

• Mạng vẫn hoạt động bình thường khi có thiết bị lỗi.
• Thêm thiết bị dễ dàng không làm ảnh hưởng hoặc gián đoạn đường truyền dữ liệu.
• Có thể đáp ứng nhiều thiết bị cùng truy cập cùng lúc.
• Có thể kết hợp nhiều thiết bị cùng truyền dữ liệu để tăng lưu lượng mạng.

Nhược điểm:

• Chi phí cao nhất trong các loại hình hệ thống mạng.
• Khó bảo dưỡng và phát triển.
• Cung cấp nhiều kết nối nên mô hình mạng nhỏ nếu lắp đặt sẽ có chi phí cao.

 

Mạng hình sao mở rộng

Cấu hình mạng dạng này kết hợp các mạng hình sao lại với nhau bằng cách kết nối các HUB hay Switch. Lợi điểm của cấu hình mạng dạng này là có thể mở rộng được khoảng cách cũng như độ lớn của mạng hình sao.

Mạng LAN dạng sao mở rộng

Mạng có cấu trúc cây – Hierachical topology

Mạng dạng này tương tự như mạng hình sao mở rộng nhưng thay vì liên kết các switch/hub lại với nhau thì hệ thống kết nối với một máy tính làm nhiệm vụ kiểm tra lưu thông trên mạng.

2. Tìm hiểu về Ethernet

Ethernet là gì?

Ethernet là công nghệ mạng được sử dụng phổ biến trong mạng LAN, WAN, MAN. Ethernet do các công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây dựng và phát triển. Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay. Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini.

Đặc tính kỹ thuật chủ yếu của Ethernet

Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây:

Ethernet dùng cấu trúc mạng bus logic mà tất cả các nút trên mạng đều được kết nối với nhau một cách bình đẳng. Mỗi gói dữ liệu gửi đến nơi nhận dựa theo các địa chỉ quy địnhtrong các gói. Ethernet dùng phương thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection) để xử lý việc truy cập đồng thời vào mạng. Các yếu tố hạn chế kích thước mạng chủ yếu là mật độ lưu thông trên mạng.

Các kiểu mạng Ethernet

• 10Base2: Còn gọi là thin Ethernet vì nó dùng cáp đồng trục mỏng. Chiều dài tối đa của đoạn mạng là 185m.
• 10Base5: Còn gọi là thick Ethernet vì nó dùng cáp đồng trục dày. Chiều dài tối đa của đoạn mạng là 500m.
• 10BaseF: Dùng cáp quang.
• 10BaseT: Dùng cáp UTP. 10BaseT thường dùng trong cấu trúc hình sao và có giới hạn của một đoạn là 100m.

Mạng TOKEN RING

Một công nghệ LAN chủ yếu khác đang được dùng hiện nay là Token Ring. Nguyên tắc của mạng Token Ring được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.5. Mạng Token Ring có thể chạy ở tốc độ 4Mbps hoặc 16Mbps. Phương pháp truy cập dùng trong mạng Token Ring gọi là Token passing. Token passing là phưong pháp truy nhập xác định, trong đó các xung đột được ngăn ngừa bằng cách ở mỗi thời điểm chỉ một trạm có thể được truyền tín hiệu. Điều này được thực hiện bằng việc truyền một bó tín hiệu đặc biệt gọi là Token (mã thông báo) xoay vòng từ trạm này qua trạm khác. Một trạm chỉ có thể gửi đi bó dữ liệu khi nó nhận được mã không bận.

Các thiết bị mạng trong mạng LAN

Card mạng – NIC

Card mạng – NIC là một tấm mạch in được cắm vào trong máy tính dùng để cung cấp cổng kết nối vào mạng. Card mạng được coi là một thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI. Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC – Media Access Control. Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương tiện truyền dẫn trên mạng.

Repeater – Bộ lặp

Repeater là một thiết bị họat động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại và định thời lại tín hiệu. Thiết bị này hoạt động ở mức 1 (Physical). Repeater khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất c các port còn lại. Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu đã bị suy yếu đi trên đường truyền mà không sửa đổi gì cả.

Hub

Còn được gọi là multiport repeater, nó có chức năng hoàn toàn giống như repeater nhưng có nhiều port để kết nối với các thiết bị khác. Hub thông thường có 4,8,12 và 4 port và là trung tâm của mạng hình sao. Thông thường có các loại hub sau:

• Hub thụ động – Passive hub.
• Hub chủ động – Active hub.
• Hub thông minh.
• Hub chuyển mạch.

Hub họat động ở mức 1 của mô hình OSI.

Bridge – Cầu nối

Bridge là một thiết bị hoạt động ở mức 2 của mô hình OSI dùng để kết nối các phân đoạn mạng nhỏ có cùng cách đánh địa chỉ và công nghệ mạng lại với nhau và gửi các gói dữ liệu giữa chúng. Việc trao đổi dữ liệu giữa hai phân đoạn mạng được tổ chức một cách thông minh cho phép giảm các tắc nghẽn cổ chai tại các điểm kết nối. Các dữ liệu chỉ trao đổi trong một phân đoạn mạng sẽ không được truyền qua phân đoạn khác, giúp làm giảm lưu lượng trao đổi giữa hai phân đoạn.

Bộ chuyển mạch – Switching (switch)

Công nghệ chuyển mạch là một công nghệ mới giúp làm giảm bớt lưu thông trên mạng và làm gia tăng băng thông. Bộ chuyển mạch cho LAN (LAN switch) được sử dụng để thay thế các HUB và làm việc được với hệ thống cáp sẵn có. Giống như bridge, switch kết nối các phân đoạn mạng và xác định được phân đoạn mà gói dữ liệu cần được gửi tới và làm giảm bớt lưu thông trên mạng. Switch có tốc độ nhanh hơn bridge và có hỗ trợ các chức năng mới như VLAN (Vitural LAN). Switch được coi là thiết bị hoạt động ở mức 2 của mô hình OSI.

Ngoài ra, khi nhắc đến mạng LAN thì không thể bỏ qua mô hình OSI, mạng diện rộng WAN và MAN. Những kiến thức này đã được vattuvienthong.vn tổng hợp lại trong bài viết cụ thể, bạn đọc quan tâm có thể tìm hiểu thêm nhé.

 

Nếu bạn có công trình điện nhẹ và bạn vẫn đang phải lựa chọn chủng loại vật tư và thiết bị !

Xin vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn tốt nhất