Mạng cơ bản: Mạng hoạt động như thế nào

Mạng là một hệ thống các thiết bị được kết nối với nhau để trao đổi thông tin nhằm hoạt động đúng cách. Điều này có thể bao gồm máy tính xách tay, máy chủ, điện thoại thông minh và hơn thế nữa. Các thiết bị này giao tiếp với nhau thông qua các mạng đặc biệt được gọi là Router và Switch. Khi số lượng thiết bị kết nối với Internet tiếp tục tăng, chúng ta cần hiểu cách chúng giao tiếp với nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các thành phần mạng khác nhau và cách chúng phối hợp để cho phép chúng ta duyệt web, gửi email và nhiều hơn nữa.

Có nhiều loại mạng khác nhau, mỗi loại có mức độ phủ sóng khác nhau. Hãy bắt đầu khám phá các loại mạng khác nhau:

Các Loại Mạng:

LAN – Mạng Cục Bộ

LAN, hay Local Area Network, là một loại mạng nhỏ hơn và được giới hạn trong một tổ chức hoặc gia đình. Ví dụ, số lượng thiết bị kết nối với mạng gia đình của bạn bị giới hạn so với một loại mạng khác. Một mạng trường học, mặc dù lớn hơn mạng gia đình, vẫn được coi là LAN vì nó kết nối nhiều thiết bị trong cùng một không gian vật lý. Điều này bao gồm máy tính, máy chủ, v.v.

MAN – Metropolitan Area Network

MAN là một mạng lưới mở rộng bao phủ toàn bộ thành phố.

Bằng cách kết hợp và kết nối nhiều mạng trong một thành phố, chúng ta sẽ tạo thành một mạng MAN hoặc mạng khu vực đô thị. Loại mạng này toàn diện hơn và bao phủ toàn bộ thành phố. Một loại mạng cung cấp tốc độ dữ liệu nhanh hơn tương đối so với kết nối internet trung bình được gọi là Mạng Khu vực Đô thị, hay MAN.

WAN – Mạng diện rộng

WAN (wide area network) là một mạng máy tính lớn kết nối các mạng nhỏ hơn, chẳng hạn như LAN (local area networks).

WAN là một mạng lưới kết nối nhiều thành phố hoặc quốc gia với nhau để mọi người có thể sử dụng internet hoặc giao tiếp với nhau một cách dễ dàng trên một diện tích rộng lớn. Khi nhiều LAN của một tổ chức được kết nối, nó hình thành một WAN.

WWAN

Về cơ bản, internet là một mạng diện rộng toàn cầu (WWAN).

WLAN – Mạng LAN không dây

Mạng LAN không dây, hay gọi tắt là Wi-Fi, là một mạng thường được tạo ra bởi bộ định tuyến gia đình của chúng ta.

WLAN là một loại LAN mà chúng ta có thể kết nối không dây từ điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay hoặc bất kỳ thiết bị nào khác. Môi trường không dây, sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu thay vì cáp hoặc các phương tiện vật lý khác, có những đặc điểm khác biệt so với mạng dựa trên cáp có dây về tốc độ, bảo mật và phạm vi phủ sóng. Một trong những lợi thế tốt nhất của kết nối không dây là nó rất linh hoạt.

Ngoài các loại mạng đã đề cập ở trên, còn có các mạng khác với kích thước hoặc mục đích khác nhau. Ví dụ,

• SAN- Mạng khu vực lưu trữ.
• EPN – Mạng riêng doanh nghiệp.
• VPN – Mạng riêng ảo.

Mạng có thể được biểu diễn theo hai cách:

Mạng thường được biểu diễn bằng “cấu trúc liên kết mạng”, đề cập đến cách các thiết bị trên mạng được kết nối. Có hai loại cấu trúc liên kết mạng chính: logic và vật lý.

Cấu trúc liên kết logic

Cấu trúc liên kết logic minh họa các khía cạnh logic của một mạng, chẳng hạn như địa chỉ IP, kết nối giữa các thiết bị và các giao thức định tuyến được sử dụng.

Cấu trúc liên kết vật lý

Cấu trúc liên kết vật lý của một mạng là cách nó được sắp xếp về mặt vật lý. Điều này bao gồm vị trí đặt các thiết bị, loại cáp nào được sử dụng, cần bao nhiêu cổng và máy chủ sẽ được kết nối với cổng/chuyển mạch nào. Cấu trúc liên kết vật lý là một sơ đồ cho thấy vị trí và mục đích của thiết bị trong mạng.

Tuy nhiên, mục đích của một thiết bị sẽ dẫn đến các cấu trúc liên kết mạng khác nhau.

Cấu trúc liên kết mạng

Có thể có nhiều cách để biểu diễn các thiết bị trong môi trường mạng. Chúng có thể được nhóm lại dựa trên các mục đích khác nhau của chúng.

Cấu trúc liên kết hình sao

Cấu trúc liên kết phổ biến nhất được sử dụng cho LAN là Cấu trúc liên kết hình sao. Cấu trúc liên kết hình sao hoạt động tốt nhất cho các mạng nhỏ hơn, như những mạng được sử dụng bởi các doanh nghiệp nhỏ.

Ví dụ, nếu chúng ta chỉ cần kết nối mạng hoặc truy cập internet, chúng ta có thể nhóm các thiết bị trong một cấu trúc liên kết hình sao. Tất cả các máy trong mạng này đều được kết nối với HUB trung tâm. Nếu bất kỳ nút nào gặp sự cố, nó không gây hại hoặc làm hỏng toàn bộ mạng vì chúng rất dễ bảo trì và nâng cấp.

Tuy nhiên, vấn đề với kịch bản này là thiếu sự dự phòng, điều cần thiết cho mạng máy tính.

Cấu trúc liên kết lưới

Cấu trúc liên kết lưới là tốt nhất cho một mạng đáng tin cậy, chẳng hạn như ISP – Nhà cung cấp dịch vụ Internet. Với thiết kế này, mọi thứ đều được sao lưu. Vì vậy, nếu có sự cố với cáp hoặc chuyển mạch, có những cách khác để truy cập internet hoặc bất cứ nơi nào bạn đang cố gắng kết nối. Hãy nhớ rằng sự dự phòng hoàn toàn có nghĩa là bạn sẽ cần nhiều thiết bị hơn và cáp dài hơn, đồng nghĩa với chi phí cao hơn. Một cấu trúc liên kết lưới đầy đủ thường tốn nhiều chi phí hơn để triển khai so với cấu trúc liên kết hình sao.

Một số ví dụ về cấu trúc liên kết lưới là Google Wi-Fi, Google Home hoặc Mạng trong các thiết bị quân sự.

Cấu trúc liên kết lưới một phần

Cấu trúc liên kết lưới một phần là một cấu trúc liên kết mạng có giá cả phải chăng hơn, chỉ cung cấp sự dự phòng cho một số chuyển mạch và phần của mạng. Các chuyển mạch khác không có đường dẫn thay thế.

Cấu trúc liên kết Hub và Spoke

Cấu trúc liên kết Hub và Spoke được sử dụng thường xuyên trong thiết kế WAN (internet). Ba bộ định tuyến trong cấu trúc liên kết này không quen biết nhau theo mặc định. Để dữ liệu đến đích của nó, cả R1 và R3 sẽ phải gửi lưu lượng của họ đến R2, người biết cách chuyển hướng nó một cách chính xác. Ví dụ, nếu R1 muốn gửi lưu lượng đến R3, họ sẽ làm điều đó bằng cách gửi qua Hub (R2). Hub sau đó biết cách xử lý và chuyển hướng lưu lượng đó.

Thành phần mạng

Các phần kết hợp lại để tạo thành một mạng là:

Thiết bị đầu cuối

Bất kỳ thiết bị vật lý nào chúng ta sử dụng để kết nối với internet được gọi là thiết bị đầu cuối. Điều này bao gồm PC, máy tính xách tay, điện thoại thông minh, máy chủ và nhiều hơn nữa. Kết nối có thể được thực hiện thông qua nhiều kênh, chẳng hạn như điện, xung ánh sáng hoặc sóng vô tuyến. Chúng ta có thể kết nối với Internet không dây từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay và PC của mình. Nếu chúng ta đang sử dụng máy tính xách tay hoặc PC, chúng ta cũng có thể sử dụng cáp mạng (UTP).

Chuyển mạch

Một chuyển mạch kết nối nhiều thiết bị đầu cuối, như máy tính và máy in, trong một mạng (LAN).

Thiết bị này phổ biến vì khả năng xử lý nhiều cổng, với tốc độ từ 1 đến 10 Gbps mỗi cổng. Chuyển mạch sử dụng địa chỉ MAC để xác định các thiết bị đầu cuối kết nối với mạng. Điều này giúp bạn dễ dàng theo dõi các thiết bị nào đang kết nối với mạng của bạn và đảm bảo rằng chỉ các thiết bị được ủy quyền mới có thể truy cập dữ liệu của bạn.

Bộ định tuyến

Một bộ định tuyến kết nối nhiều mạng nhỏ hơn (LAN) để tạo thành một mạng lớn (WAN- Mạng diện rộng). Bộ định tuyến là một thiết bị kết nối chúng ta với internet bằng cách xử lý việc giao nhận gói tin từ bất kỳ nguồn mạng nào đến bất kỳ mạng đích nào. Bộ định tuyến sử dụng địa chỉ IP để xác định các thiết bị gửi và nhận dữ liệu. Một bộ định tuyến thường có từ 2 đến 5 cổng, trái ngược với một chuyển mạch có thể có nhiều hơn. Ngoài ra, cả hai thiết bị đều có tốc độ tương đương từ 100 Mbps đến 10 Gbps, tùy thuộc vào mô hình.

Tường lửa

Chúng ta được trang bị tốt hơn để ngăn chặn các cuộc đột nhập ảo có thể xảy ra bằng cách có một tường lửa.

Phương tiện truyền dẫn

Phương tiện truyền dẫn là phương tiện mà thông tin được truyền tải, ví dụ như qua cáp hoặc không dây.

Máy tính giao tiếp qua Internet như thế nào?

Lưu lượng phải có một định danh duy nhất để giao tiếp với các trang web như Facebook và Google. Điều này được gọi là IP hoặc Giao thức Internet. IP, hoặc Giao thức Internet, là cách chúng ta xác định một thiết bị trong mạng hoặc trên internet. Số này phải là duy nhất. Bạn không thể có hai địa chỉ IP giống nhau trên cùng một mạng hoặc Internet vì nó sẽ tạo ra xung đột và kết nối của bạn sẽ không hoạt động chính xác.

Sự phát triển của Internet

Trong những năm gần đây, số lượng thiết bị kết nối trên toàn thế giới đã bùng nổ. Bạn có biết rằng vào năm 2020, có khoảng 50 tỷ thiết bị kết nối với internet không? Và trong số 50 tỷ thiết bị đó, một số lượng ngày càng cao là một phần của Internet vạn vật (IoT).

Internet vạn vật (IoT) mô tả các thiết bị có thể thu thập dữ liệu từ nhau và sử dụng internet để giao tiếp. Một số ví dụ về các thiết bị IoT phổ biến bao gồm cảm biến, thiết bị nhà thông minh, thiết bị thanh toán và thiết bị đeo thông minh. Những thiết bị này cũng cần phải có một địa chỉ IP.

Địa chỉ IP có hai loại:

IP công cộng VS IP riêng

Địa chỉ IP công cộng

Đúng như tên gọi của chúng, địa chỉ IP công cộng được sử dụng để giao tiếp qua internet. Các tổ chức như NIC (Trung tâm Thông tin Mạng) và IANA đăng ký địa chỉ IP công cộng, sau đó được gán cho các Nhà cung cấp Dịch vụ Internet (ISP) hoặc các nhóm khác.

Địa chỉ IP riêng

Địa chỉ IP riêng thường được sử dụng trong Mạng cục bộ (LAN), như mạng gia đình hoặc trường học. Do đó, địa chỉ IP riêng không thể được tìm thấy trên Internet. Để cho phép các máy tính giao tiếp với nhau qua Internet, một giao thức đã được thiết kế được gọi là NAT (Dịch địa chỉ mạng). Điều này chuyển đổi địa chỉ IP riêng thành IP công cộng.

NAT có thể cải thiện bảo mật mạng của chúng ta bằng cách làm cho kẻ tấn công khó truy cập vào địa chỉ IP riêng.

Tóm tắt

Khi số lượng thiết bị kết nối với internet tiếp tục tăng, chúng ta phải hiểu cách chúng giao tiếp với nhau. Bài viết này xem xét các thành phần mạng khác nhau và cách chúng hoạt động cùng nhau để cho phép chúng ta duyệt web, gửi email và nhiều hơn nữa. Chúng ta cũng đã xem xét cách địa chỉ IP đóng vai trò trong việc xác định các thiết bị và lý do tại sao IP riêng được sử dụng trong mạng cục bộ. Hiểu cách các công nghệ này hoạt động là quan trọng hơn khi chúng ta bước vào một thế giới ngày càng kết nối.