Mạng Máy Tính

Tổng quan

Mạng máy tính hay hệ thống mạng (tiếng Anh: computer network hay network system), Được thiết lập khi có từ 2 máy vi tính trở lên kết nối với nhau để chia sẻ tài nguyên: máy in, máy fax, tệp tin, dữ liệu….

Một máy tính được gọi là tự hoạt (autonomous) nếu nó có thể khởi động, vận hành các phần mềm đã cài đặt và tắt máy mà không cần phải có sự điều khiển hay chi phối bởi một máy tính khác.

Các thành phần của mạng có thể bao gồm:

• Các hệ thống đầu cuối (end system) kết nối với nhau tạo thành mạng, có thể là các máy tính hoặc các thiết bị khác. Nói chung hiện nay ngày càng nhiều các loại thiết bị có khả năng kết nối vào mạng máy tính như điện thoại di động, PDA, tivi,…
• Môi trường truyền (media) mà các thao tác truyền thông được thực hiện qua đó. Môi trường truyền có thể là các loại dây dẫn (dây cáp), sóng điện từ (đối với các mạng không dây).
• Giao thức truyền thông (protocol) là các quy tắc quy định cách trao đổi dữ liệu giữa các thực thể.

LAN (từ Anh ngữ: local area network), hay còn gọi là “mạng cục bộ”, là mạng tư nhân trong một toà nhà, một khu vực (trường học hay cơ quan chẳng hạn) có cỡ chừng vài km.^[4] Chúng nối các máy chủ và các máy trạm trong các văn phòng và nhà máy để chia sẻ tài nguyên và trao đổi thông tin. LAN có 3 đặc điểm:

1. Giới hạn về tầm cỡ phạm vi hoạt động từ vài mét cho đến 1 km.
2. Thường dùng kỹ thuật đơn giản chỉ có một đường dây cáp (cable) nối tất cả máy. Vận tốc truyền dữ liệu thông thường là 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, và gần đây là 100 Gbps.^[5]
3. Ba kiến trúc mạng kiểu LAN thông dụng bao gồm:
   • Mạng bus hay mạng tuyến tính. Các máy nối nhau một cách liên tục thành một hàng từ máy này sang máy kia. Ví dụ của nó là Ethernet (chuẩn IEEE 802.3).
   • Mạng vòng. Các máy nối nhau như trên và máy cuối lại được nối ngược trở lại với máy đầu tiên tạo thành vòng kín. Thí dụ mạng vòng thẻ bài IBM (IBM token ring).
   • Mạng sao.

MAN (từ Anh ngữ: metropolitan area network), hay còn gọi là “mạng đô thị”, là mạng có cỡ lớn hơn LAN, phạm vi vài km. Nó có thể bao gồm nhóm các văn phòng gần nhau trong thành phố, nó có thể là công cộng hay tư nhân và có đặc điểm:

1. Chỉ có tối đa hai dây cáp nối.
2. Không dùng các kỹ thuật nối chuyển.
3. Có thể hỗ trợ chung vận chuyển dữ liệu và đàm thoại, hay ngay cả truyền hình. Ngày nay người ta có thể dùng kỹ thuật cáp quang (fiber optical) để truyền tín hiệu. Vận tốc có hiện nay thể đạt đến 10 Gbps.

Ví dụ của kỹ thuật này là mạng DQDB (Distributed Queue Dual Bus) hay còn gọi là bus kép theo hàng phân phối (tiêu chuẩn IEEE 802.6).

WAN (wide area network), còn gọi là “mạng diện rộng”, dùng trong vùng địa lý lớn thường cho quốc gia hay cả lục địa, phạm vi vài trăm cho đến vài ngàn km. Chúng bao gồm tập họp các máy nhằm chạy các chương trình cho người dùng. Các máy này thường gọi là máy lưu trữ(host) hay còn có tên là máy chủ, máy đầu cuối (end system). Các máy chính được nối nhau bởi các mạng truyền thông con (communication subnet) hay gọn hơn là mạng con (subnet). Nhiệm vụ của mạng con là chuyển tải các thông điệp (message) từ máy chủ này sang máy chủ khác.

Mạng con thường có hai thành phần chính:

1. Các đường dây vận chuyển còn gọi là mạch (circuit), kênh (channel), hay đường trung chuyển (trunk).
2. Các thiết bị nối chuyển. Đây là loại máy tính chuyện biệt hoá dùng để nối hai hay nhiều đường trung chuyển nhằm di chuyển các dữ liệu giữa các máy. Khi dữ liệu đến trong các đường vô, thiết bị nối chuyển này phải chọn (theo thuật toán đã định) một đường dây ra để gửi dữ liệu đó đi. Tên gọi của thiết bị này là nút chuyển gói(packet switching node) hay hệ thống trung chuyển (intermediate system). Máy tính dùng cho việc nối chuyển gọi là “bộ chọn đường” hay “bộ định tuyến” (router).

Hầu hết các WAN bao gồm nhiều đường cáp hay là đường dây điện thoại, mỗi đường dây như vậy nối với một cặp bộ định tuyến. Nếu hai bộ định tuyến không nối chung đường dây thì chúng sẽ liên lạc nhau bằng cách gián tiếp qua nhiều bộ định truyến trung gian khác. Khi bộ định tuyến nhận được một gói dữ liệu thì nó sẽ chứa gói này cho đến khi đường dây ra cần cho gói đó được trống thì nó sẽ chuyển gói đó đi. Trường hợp này ta gọi là nguyên lý mạng con điểm nối điểm, hay nguyên lý mạng con lưu trữ và chuyển tiếp (store-and-forward), hay nguyên lý mạng con nối chuyển gói.

Có nhiều kiểu cấu hình cho WAN dùng nguyên lý điểm tới điểm như là dạng sao, dạng vòng, dạng cây, dạng hoàn chỉnh, dạng giao vòng, hay bất định.

Các mô hình mạng điển hình

OSI, hay còn gọi là “Mô hình liên kết giữa các hệ thống mở”, là thiết kế dựa trên sự phát triển của ISO (Tổ Chức Tiêu Chuẩn Quốc Tế). Mô hình bao gồm 7 tầng:

1. Tầng ứng dụng: cho phép người dùng (con người hay phần mềm) truy cập vào mạng bằng cách cung cấp giao diện người dùng, hỗ trợ các dịch vụ như gửi thư điện tử truy cập và truyền file từ xa, quản lý CSDL dùng chung và một số dịch vụ khác về thông tin.
2. Tầng trình diễn: thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến cú pháp và nội dung của thông tin gửi đi.
3. Tầng phiên: đóng vai trò “kiểm soát viên” hội thoại (dialog) của mạng với nhiệm vụ thiết lập, duy trì và đồng bộ hóa tính liên tác giữa hai bên.
4. Tầng giao vận: nhận dữ liệu từ tầng phiên, cắt chúng thành những đơn vị nhỏ nếu cần, gửi chúng xuống tầng mạng và kiểm tra rằng các đơn vị này đến được đầu nhận.
5. Tầng mạng: điều khiển vận hành của mạng con. Xác định mở đầu và kết thúc của một cuộc truyền dữ liệu.
6. Tầng liên kết dữ liệu: nhiệm vụ chính là chuyển dạng của dữ liệu thành các khung dữ liệu (data frames) theo các thuật toán nhằm mục đích phát hiện, điều chỉnh và giải quyết các vấn đề như hư, mất và trùng lập các khung dữ liệu.
7. Tầng vật lý: Thực hiện các chức năng cần thiết để truyền luồng dữ liệu dưới dạng bit đi qua các môi trường vật lý.

TCP/IP cũng giống như OSI nhưng kiểu này có ít hơn ba tầng:

1. Tầng ứng dụng: bao gồm nhiều giao thức cấp cao. Trước đây người ta sử dụng các áp dụng đầu cuối ảo như TELNET, FTP, SMTP. Sau đó nhiều giao thức đã được định nghĩa thêm vào như DNS, HTTP…
2. Tầng giao vận: nhiệm vụ giống như phần giao vận của OSI nhưng có hai giao thức được dùng tới là TCP và UDP.
3. Tầng mạng: chịu trách nhiệm chuyển gói dữ liệu từ nơi gửi đến nơi nhận, gói dữ liệu có thể phải đi qua nhiều mạng (các chặng trung gian). Tầng liên kết dữ liệu thực hiện truyền gói dữ liệu giữa hai thiết bị trong cùng một mạng, còn tầng mạng đảm bảo rằng gói dữ liệu sẽ được chuyển từ nơi gửi đến đúng nơi nhận. Tầng này định nghĩa một dạng thức của gói và của giao thức là IP.
4. Tầng liên kết dữ liệu: Sử dụng để truyền gói dữ liệu trên một môi trường vật lý.