MẠNG LAN

Cổng mạng LAN (RJ45)

Cùng tìm hiểu kỹ hơn về cổng mạng LAN trên máy tính hiện nay. Bởi kết nối không dây đã được ra mắt và phổ biến khá lâu sau khi kết nối cáp nên người dùng thường gọi đó là cổng kết nối cáp mạng RJ45 ở trên máy tính gọi là "cổng mạng LAN" hay "cổng LAN".

Hiện nay có 2 loại kết nối internet cho máy tính là kết nối không dây qua wiffi và kết nối có dây của cáp quang qua cổng RJ45 hay còn gọi là cổng mạng LAN.

Các thành phần của mạng LAN

Một hệ thống mạng máy tính cục bộ tưởng chừng như đơn giản nhưng lại gồm khá nhiều thành phần. Vậy những thành phần trong cấu trúc mạng LAN là gì?

Thiết bị máy chủ (server): là thiết bị chính yếu của mạng, giúp quản lý việc kết nối, chia sẻ thông tin giữa các thành phần trong hệ thống… Tuy nhiên, trong một số trường hợp thì tất cả thiết bị có quyền như nhau nên sẽ không có máy chủ.
Các máy trạm (client): là các thiết bị được kết nối với nhau và chịu sự quản lý của máy chủ.
Card mạng NIC (Network Interface Card): là thành phần giúp thu phát tín hiệu mạng cho các thiết bị trong hệ thống LAN, giúp chúng có thể giao tiếp và truyền dữ liệu với nhau. Card mạng gồm bộ điều khiển đường truyền tín hiệu và bộ thu phát giúp chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu và ngược lại. Card mạng nằm trong khe cắm của bo mạch chính máy tính và thường được tích hợp sẵn trong các laptop hiện nay.
Cáp mạng (cable): là phương tiện truyền dẫn tín hiệu giữa các thiết bị trong hệ thống. Mạng LAN thường sử dụng hai loại cáp đó là cáp đồng trục và cáp xoắn đôi.
Repeater: là một thiết bị giúp khuếch đại tín hiệu và giúp nó được truyền đi xa hơn so với tín hiệu gốc ban đầu. Trong hệ thống mạng cục bộ, giới hạn truyền thường chỉ là 100m, nhưng repeater có thể giúp nó vượt qua giới hạn này.
Hub: cũng tương tự như repeater nhưng có nhiều cổng hơn, giúp khuếch đại tín hiệu từ một cổng đến nhiều cổng khác nhau.
Cầu nối (bridge): là thiết bị giúp ghép nối hai mạng khác nhau thành một mạng duy nhất.
Bộ chuyển mạch (switch): là một thiết bị giống như bridge nhưng có nhiều cổng giúp liên kết nhiều segment lại với nhau.
Bộ định tuyến (router): là một thiết bị giúp chuyển các gói dữ liệu sang một liên mạng và đến các đầu cuối, thông qua một tiến trình định tuyến. Router giúp liên kết các mạng LAN khác nhau dù là ở khoảng cách xa.
Cổng giao tiếp (gateway): là thiết bị giúp kết nối các mạng có giao thức khác nhau lại với nhau.

Những lý do nên sử dụng mạng LAN

Mạng cục bộ thường xuyên được sử dụng trong các tổ chức, doanh nghiệp, phòng game và nhà ở để kết nối các thiết bị với nhau. Vậy công dụng của mạng LAN là gì?

Giúp lưu trữ dữ liệu tập trung, dễ dàng kết nối, chia sẻ thông tin, dữ liệu giữa nhiều loại thiết bị khác nhau trong hệ thống mạng. Hơn thế, bạn còn có thể sử dụng một máy tính để điều khiển các máy còn lại trong LAN.
Cho phép chia sẻ tài nguyên: các máy trạm trong hệ thống có thể dễ dàng kết nối và dùng chung các thiết bị ngoại vi như máy in, ổ CD… Điều này giúp tiết kiệm và tăng năng suất hoạt động cho các tổ chức, doanh nghiệp.
Giúp sao lưu, quản lý dữ liệu mật một cách an toàn. LAN cung cấp cho người dùng một hệ thống bảo mật tập trung, giúp kiểm soát các truy cập vào hệ thống của mình.
Phần cứng của thiết bị tiêu chuẩn cũng được sử dụng cho các máy trạm (client) và các máy chủ mạng. Điều này giúp bạn có được những thiết kế linh hoạt và bảo trì một cách dễ dàng.
Các thiết bị cùng trong một mạng LAN có thể sử dụng chung các ứng dụng của hệ thống.
Hỗ trợ tính năng chịu lỗi, giảm thời gian chết cho doanh nghiệp…

Các kiểu (Topology) của mạng LAN

Các kiểu hay Topology của mạng LAN là cấu trúc, cách bố trí và liên kết các phần tử trong hệ thống mạng đó. Có khá nhiều kiểu bố trí và dưới đây là một số kiểu mô hình phổ biến:

Mạng dạng hình sao - Star Topology

Mạng hình sao (star topology): bao gồm một máy chủ làm trung tâm và các máy trạm (client) hoặc các thiết bị khác là nút thông tin của hệ thống mạng. Máy trung tâm đóng vai trò chính yếu trong việc điều khiển mọi hoạt động trong hệ thống như thông báo về trạng thái mạng cục bộ, theo dõi quá trình trao đổi thông tin giữa các thiết bị. Khi có một nút thông tin bị hư hỏng, hệ thống vẫn làm việc bình thường, nhưng khi thiết bị trung tâm bị trục trặc thì toàn bộ hệ thống cũng "lên đường".
Mạng hình sao (Star Topology) là một mô hình mạng bao gồm một thiết bị làm trung tâm và các nút thông tin chịu sự điều khiển của trung tâm đó. Các nút thông tin ở đây có thể là các máy trạm, các thiết bị đầu cuối hay các thiết bị khác trong hệ thống LAN.
Thiết bị trung tâm của mạng có vai trò quản lý, kiểm soát các hoạt động trong hệ thống, cụ thể với các chức năng như: theo dõi, kiểm duyệt và xử lý sai trong quá trình xử lý thông tin giữa các thiết bị, xác nhận cặp địa chỉ gửi nhận có quyền chiếm tuyến thông tin cũng như liên lạc với nhau và thông báo về các trạng thái của hệ thống mạng.

Ưu điểm của Star Topology

"Một con ngựa đau cả tàu vẫn gặm cỏ", tức là khi có lỗi xảy ra ở một máy trạm nào đó thì cả hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Điều này là do mạng hình sao hoạt động trên nguyên lý kết nối song song.
Tốc độ mạng hình sao khá nhanh.
Cấu trúc mạng khá đơn giản giúp dễ dàng kiểm tra, sửa chữa khi gặp sự cố trong hệ thống. Điều này cũng khiến cho các thuật toán điều khiển ổn định hơn.
Mạng này có thể thu hẹp hoặc mở rộng theo ý muốn người dùng.
Giúp hạn chế được các yếu tố gây ngưng trệ mạng vì kiểu liên kết này cho phép nối trực tiếp các máy tính với Hub (bộ tập trung) bằng dây cáp xoắn mà không cần thông qua trục BUS.

Tuy nhiên, Topology này cũng có những nhược điểm như:

"Một khi mẹ đau cả nhà bỏ bữa". Như trên đã đề cập, thiết bị trung tâm là yếu tố chủ chốt, là cha, là mẹ của toàn hệ thống. Vì vậy một khi nó bị sự cố thì tất cả sẽ "xuống mồ". Mọi thiết bị đều chịu ảnh hưởng bởi máy trung tâm này.
Mạng hình sao yêu cầu các máy trạm phải nối riêng lẻ từng thiết bị một đến trung tâm, tuy nhiên khoảng cách kết nối khá hạn chế chỉ khoảng 100 mét.
Tốn chi phí dây mạng và thiết bị trung gian.

Mạng dạng tuyến – Bus Topology

Mạng định tuyến (linear bus topology): là mô hình LAN mà các máy tính được ghép nối với nhau trên một đường trục dây cáp chính, hai đầu dây được bịt lại bởi thiết bị terminator. Mô hình này rất dễ lắp đặt và tiết kiệm chiều dài cáp. Tuy nhiên, nó cũng dễ gây ra việc nghẽn đường truyền khi dữ liệu quá lớn.
Các dữ liệu và tín hiệu truyền qua dây cáp đều mang theo địa chỉ cụ thể của điểm đến.

Vậy ưu điểm của Bus Topology

Dễ dàng lắp đặt.
Không bị giới hạn về độ dài dây cáp.

Bên cạnh đó, mạng dạng tuyến cũng có những hạn chế như:

Khi có trục trặc ở trạm nào đó, bạn sẽ rất khó để xác định nơi xảy ra lỗi vì vậy cần phải tạm ngừng hoạt động toàn hệ thống để kiểm tra và khắc phục.

Khi dữ liệu được truyền với lưu lượng lớn, dễ dẫn đến tình trạng tắc nghẽn trên đường truyền.

Mạng dạng vòng – Ring Topology

Mạng dạng vòng (ring topology): là mô hình mạng cục bộ nơi các thiết bị được bố trí thành một vòng tròn khép kín thông qua dây cáp. Tín hiệu truyền sẽ chỉ đi theo một chiều cố định. Tại một thời điểm, chỉ có một thiết bị một nút) được truyền tin qua một nút khác. Dữ liệu khi được truyền đi trong hệ thống mạng này phải kèm theo địa chỉ cụ thể của trạm tiếp nhận nó. Chính vì vậy, khi tín hiệu bị nghẽn ở một nút nào đó thì toàn bộ hệ thống sẽ bị trục trặc. Tuy nhiên, mô hình này cũng giúp tiết kiệm dây dẫn và tăng khả năng mở rộng hệ thống mạng máy tính.

Vậy ưu điểm của Ring Topology

Dễ dàng mở rộng hệ thống LAN ra xa hơn.
Tiết kiệm được chiều dài dây cáp (cable) do không yêu cầu nhiều dây dẫn như hai dạng liên kết trên.
Tốc độ mạng nhanh hơn mạng dạng tuyến (Bus Topology).

Bên cạnh những ưu điểm thì mạng dạng vòng cũng có những hạn chế như:

Nhược điểm lớn nhất của Topology này là các thiết bị được nối theo một đường dây khép kín. Khi trên đường dây đó có bất kỳ điểm nào bị trục trặc thì cả hệ thống cũng ngừng hoạt động.
Khó kiểm tra để tìm lỗi khi có sự cố.

Nhìn chung, loại liên kết này ít được sử dụng trong thực tế do những nhược điểm nêu trên.

Mạng dạng lưới – Mesh Topology

Mạng dạng lưới là kiểu Topology mà trong đó mỗi một máy tính sẽ được liên kết với tất cả các máy còn lại trên hệ thống mà không cần phải nối qua Hub hay Switch. Nó cũng giống như cấu trúc của mạng internet hiện nay.

Những điểm mạnh của Mesh Topology

Các máy tính trong hệ thống này hoạt động độc lập, sẽ không bị ảnh hưởng khi các máy tính khác bị trục trặc.
Nó tương tự như mạng hình sao nhưng được mở rộng với phạm vi lớn hơn.

Nhược điểm của mạng dạng lưới gồm:

Việc quản lý hệ thống mạng sẽ khá phức tạp.
Gây tốn tài nguyên về bộ nhớ (memory) và về việc xử lý của các máy trạm trong hệ thống.

Mạng phân cấp/ cấu trúc cây – Hierarchical Topology

Kiểu Topology này gần giống như mạng hình sao mở rộng nhưng hệ thống mạng lại được liên kết với một thiết bị có vai trò kiểm tra lưu thông trên mạng thay vì liên kết với Hub hay Switch. Các máy trạm trong hệ thống được sắp xếp theo từng lớp tùy thuộc vào chức năng của chúng.

Ưu điểm của mạng phân cấp là khả năng quản lý thiết bị tập trung, tăng khả năng bảo mật hệ thống.

Nhược điểm của nó là có chi phí đắt do phải dùng nhiều bộ tập trung.

Phạm vi ứng dụng của mạng LAN

Mạng LAN thường được sử dụng để kết nối các máy tính với các máy tính ở trong gia đình, trong một phòng game hoặc một tòa nhà hay cơ quan tổ chức. Cự ly dùng mạng LAN có thể giới hạn ở trong phạm vi 100m. Những máy tính có cự ly xa sẽ sử dụng mạng internet để dễ dàng trao đổi thông tin.