Lý thuyết Tin học 12 Bài B1 (Chân trời sáng tạo): Thiết bị và giao thức mạng

Lý thuyết Tin học 12 Bài B1: Thiết bị và giao thức mạng

1. Một số thiết bị mạng thông dụng

Thiết bị mạng là các thiết bị giúp kết nối và cho phép các máy tính, thiết bị thông minh tạo thành hệ thống mạng máy tính. Chúng đảm bảo việc kết nối và truyền tải dữ liệu, cung cấp khả năng quản lí mạng, cho phép người quản trị giám sát, cấu hình, và điều khiển hoạt động của mạng để duy trì mạng ổn định và an toàn.

a) Modem:

Modem (Modulator and Demodulator - Bộ điều giải) là thiết bị biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại, với hai chức năng chính:

- Điều chế (Modulation): Biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu tương tự để truyền qua mạng.

- Giải điều chế (Demodulation): Biến đổi tín hiệu tương tự từ mạng thành dữ liệu số để gửi cho các thiết bị kết nối mạng.

b) Accesspoit:

Access point (Điểm truy cập không dây) là thiết bị mạng tạo ra mạng WLAN, kết nối các thiết bị không dây vào mạng LAN hoặc mạng không dây. Access point hoạt động như trạm phát trong mạng không dây, nhận tín hiệu từ các thiết bị không dây và chuyển tiếp đến mạng có dây. Các chức năng chính:

- Kết nối không dây: Tạo điểm truy cập không dây bằng công nghệ như wifi.

- Định tuyến: Liên kết các mạng không dây khác nhau để mở rộng phạm vi mạng.

Ngoài ra, một số access point tích hợp tính năng quản lí truy cập của người dùng.

c) Switch:

Switch là thiết bị kết nối các thiết bị trong mạng theo mô hình hình sao và đóng vai trò trung tâm. Switch có khả năng mở rộng băng thông của đường truyền, giúp mạng LAN hoạt động hiệu quả hơn. Switch nhận diện các máy kết nối, tạo mạch ảo giữa hai cổng kết nối tương ứng mà không ảnh hưởng đến lưu thông trên các cổng khác.( Hình 3)

Hình 4 dưới đây minh họa mô hình mạng thông dụng:

Trong đó

Modem điều giải tín hiệu từ mạng Internet và trao đổi dữ liệu với switch, access point, và có thể phát wifi.

Access point phát wifi, mở rộng mạng không dây và cho phép các thiết bị không dây truy cập vào tài nguyên mạng.

Switch kết nối các thiết bị thành mạng hình sao.

2. Giao thức mạng và giao thức TCP/IP

a) Giao thức mạng:

Giao thức mạng là tập hợp các quy tắc xác định cách định dạng, truyền và nhận dữ liệu để các máy tính và thiết bị mạng có thể giao tiếp với nhau, bất kể sự khác biệt về cơ sở hạ tầng hay tiêu chuẩn. Các hoạt động truyền dữ liệu trên mạng được chia thành các bước riêng biệt với các giao thức riêng:

- Trên thiết bị gửi: đóng gói dữ liệu, xác định địa chỉ IP và MAC, xác định đường đi tối ưu, truyền gói dữ liệu, kiểm tra lỗi và đảm bảo độ tin cậy.

- Trên thiết bị nhận: tiếp nhận gói dữ liệu, kiểm tra địa chỉ IP và MAC, kiểm tra lỗi, đảm bảo độ tin cậy và giải nén dữ liệu.

Một số giao thức mạng thông dụng:

- Truyền dữ liệu: HTTP, HTTPS.

- Truyền tải tệp: FTP.

- Truyền tải thư điện tử: MIME, SMTP, POP3, IMAP.

- Truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị không dây: WAP.

b) Giao thức TCP/IP:

Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) quản lý việc thiết lập, duy trì và đóng kết nối giữa các thiết bị trên mạng, đảm bảo truyền tải dữ liệu đáng tin cậy và theo đúng thứ tự. TCP chia dữ liệu thành các gói, kiểm tra tính toàn vẹn và quản lý việc truyền lại dữ liệu nếu cần.

Giao thức IP (Internet Protocol) quản lý việc định địa chỉ và định tuyến các gói dữ liệu trong mạng, mỗi thiết bị được gán một địa chỉ IP duy nhất để xác định và định tuyến dữ liệu.

TCP/IP được sử dụng rộng rãi trên Internet, cho phép giao tiếp hiệu quả và đáng tin cậy giữa các thiết bị và ứng dụng toàn cầu. Các phiên bản và giao thức bổ sung của TCP/IP như UDP (User Datagram Protocol) và ICMP (Internet Control Message Protocol) hỗ trợ các chức năng mạng cụ thể.

Bộ giao thức TCP/IP gồm các quy tắc và thủ tục cho việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị, bao gồm:

HTTP: truyền tải và trao đổi thông tin giữa máy chủ web và trình duyệt web.

HTTPS: truyền tải và trao đổi thông tin an toàn giữa máy chủ web và trình duyệt web.

FTP: truyền tệp giữa các máy tính trên mạng.

c) Ưu nhược điểm của giao thức TCP/IP:

Ưu điểm:

Độ tin cậy: TCP cung cấp độ tin cậy cao nhờ cơ chế kiểm soát lỗi và tái tạo dữ liệu, đảm bảo thông tin được truyền tải mà không bị mất mát hoặc biến đổi.

Thứ tự: TCP duy trì thứ tự của các gói tin, đảm bảo chúng được nhận theo đúng thứ tự đã gửi.

Khả năng kiểm soát luồng: TCP sử dụng cơ chế kiểm soát luồng để điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu giữa nguồn và đích, giảm nguy cơ quá tải mạng.

Định vị và địa chỉ: TCP/IP sử dụng địa chỉ IP để xác định và định vị các thiết bị trên mạng, cho phép liên lạc giữa chúng.

Độ linh hoạt: TCP/IP là một giao thức đa nhiệm, hỗ trợ nhiều ứng dụng khác nhau như truyền file, gửi email, duyệt web.

Khả năng mở rộng: TCP/IP có khả năng mở rộng, cho phép thêm thiết bị và mở rộng mạng một cách linh hoạt.

Nhược điểm:

Khả năng đối phó với độ trễ: Do kiểm soát lỗi và tái tạo dữ liệu, TCP phản ứng chậm hơn trong môi trường mạng có độ trễ cao.

Không hiệu quả cho ứng dụng yêu cầu thời gian thực: Trong môi trường yêu cầu thời gian thực, TCP có thể không phải là lựa chọn tốt nhất do độ tin cậy cao có thể làm tăng độ trễ.

Không hỗ trợ đa phương tiện: TCP gặp khó khăn trong việc truyền thông dữ liệu đến nhiều người nghe cùng một lúc.