Lý thuyết Tin học 12 Bài B4 (Chân trời sáng tạo): Vai trò của các thiết bị mạng

Lý thuyết Tin học 12 Bài B4: Vai trò của các thiết bị mạng

1. Các thành phần của mạng máy tính

Để mạng máy tính hoạt động hiệu quả, cần có nhiều thiết bị khác nhau. Dưới đây là một số thiết bị thông dụng trong một mạng máy tính.

Thiết bị đấu cuối

Là các thiết bị như máy tính cá nhân, laptop, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy in và các thiết bị thông minh khác (Hình 1). Thiết bị đầu cuối là nguồn tạo ra, truyền và nhận dữ liệu trong mạng.

Máy chủ (Server)

Là các máy tính lưu trữ dữ liệu, cung cấp dịch vụ, chia sẻ tài nguyên và quản lí mạng (Hình 2), đảm bảo sự tin cậy, hiệu suất và bảo mật của hệ thống mạng, đồng thời đáp ứng nhu cầu của các thiết bị và người dùng trong mạng.

Bộ chuyển mạch (Switch)

Là thiết bị mạng chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị kết nối trong mạng nội bộ (Local Area Network – LAN) (Hình 3), giúp định tuyến gói dữ liệu đến đúng đích bằng cách xem địa chỉ MAC (Media Access Control Address) của thiết bị kết nối.

Địa chỉ MAC (hay còn gọi là địa chỉ vật lí) là một địa chỉ định danh duy nhất được gắn với mỗi thiết bị mạng nhằm mục đích nhận dạng phần cứng.

Bộ định tuyến (Router)

Là thiết bị mạng chuyển tiếp dữ liệu giữa các mạng khác nhau (Hình 4). Bộ định tuyến giúp kết nối mạng nội bộ với mạng Internet và cho phép các thiết bị trong mạng nội bộ truy cập các tài nguyên từ xa.

Modem

Là thiết bị kết nối và chuyển đổi tín hiệu dữ liệu giữa mạng máy tính với đường truyền dữ liệu Internet như cáp điện thoại, DSL (Digital Subcriber Line), cáp quang hoặc sóng vô tuyến,... (Hình 5).

Access point

Là thiết bị cho phép các thiết bị thông minh (laptop, điện thoại thông minh, máy tính bảng,...) sử dụng sóng vô tuyến (wifi) để kết nối với mạng có dây hoặc mạng Internet (Hình 6).

Cáp mạng

Là phương tiện truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng có dây (Hình 7). Cáp Ethernet là dạng cáp mạng phổ biến nhất được sử dụng trong phạm vi kết nối dưới 100 m.

2. Vai trò của các thiết bị mạng

Các thiết bị mạng rất cần thiết trong việc xây dựng, quản lý và duy trì một hệ thống mạng máy tính. Thông thường, các thiết bị mạng có hai vai trò chính:

- Kết nối mạng: Thiết bị như bộ định tuyến, bộ chuyển mạch, access point và modem cho phép các thiết bị khác nhau kết nối và truyền tải dữ liệu trong hệ thống mạng.

- Nâng cao hiệu suất mạng: Thiết bị mạng quản lý và tối ưu hóa lưu lượng mạng, cải thiện hiệu suất mạng.

Dưới đây là các vai trò của một số thiết bị mạng thông dụng.

Máy chủ (Server):

- Lưu trữ dữ liệu: Cung cấp không gian lưu trữ lớn và đáng tin cậy cho các tệp, cơ sở dữ liệu, ảnh, video và các thông tin quan trọng khác.

- Chia sẻ tài nguyên: Cho phép chia sẻ tài nguyên mạng như máy in, ổ cứng, máy quét và các thiết bị ngoại vi khác, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và tiết kiệm chi phí.

- Cung cấp dịch vụ: Cung cấp các dịch vụ mạng như email, web, FTP, dịch vụ đám mây và nhiều dịch vụ khác, đảm bảo các thiết bị trong mạng có thể truy cập và sử dụng hiệu quả.

- Quản lý mạng: Đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và kiểm soát mạng, cung cấp các công cụ và giao diện để quản lý người dùng, tài nguyên, xác thực và phân quyền truy cập, giám sát và quản lý lưu lượng mạng.

- Bảo mật: Cung cấp các cơ chế bảo mật như xác thực người dùng, mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập và giám sát hoạt động mạng để đảm bảo an toàn thông tin và bảo vệ khỏi các mối đe dọa và tấn công mạng.

Bộ chuyển mạch (Switch):

- Cho phép truyền dữ liệu trực tiếp giữa các thiết bị mà không gây tắc nghẽn, hạn chế xung đột dữ liệu và tăng hiệu suất mạng.

- Cung cấp băng thông riêng biệt cho mỗi cổng, giúp tối ưu hóa lưu lượng mạng, cải thiện tốc độ truyền dữ liệu và giảm độ trễ trong mạng.

- Hỗ trợ việc tách mạng LAN thành các mạng con riêng biệt, từ đó tăng tính bảo mật và kiểm soát quyền truy cập.

Bộ định tuyển (Router)

- Kết nối mạng: Cho phép kết nối và chuyển dữ liệu giữa các mạng khác nhau bằng cách xác định địa chỉ IP của gói tin.

- Định tuyến (Routing): Sử dụng các giao thức định tuyến để tìm đường đi tối ưu cho gói tin qua mạng.

- Bảo mật mạng: Áp dụng chính sách bảo mật và kiểm soát truy cập để bảo vệ mạng khỏi các cuộc tấn công.

- Kết nối Internet: Dịch địa chỉ IP (NAT) để các thiết bị trong mạng nội bộ có thể truy cập Internet.

- Modem:

- Kết nối với Internet: Chuyển đổi tín hiệu từ mạng LAN thành tín hiệu phù hợp cho việc truyền dữ liệu qua đường truyền như dây điện thoại, cáp DSL, hoặc cáp quang để kết nối với mạng diện rộng WAN như Internet.

- Chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu số: Chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự khi truyền dữ liệu qua đường truyền điện thoại và ngược lại khi nhận dữ liệu từ đường truyền điện thoại.

- Bảo đảm kết nối và truyền thông: Quản lý kết nối và ngắt kết nối với nhà cung cấp dịch vụ Internet, xác thực người dùng và đảm bảo dữ liệu được truyền tải một cách ổn định và đáng tin cậy.

Access point

- Cung cấp kết nối mạng không dây: Thiết bị trung tâm trong mạng wifi, cho phép các thiết bị thông minh sử dụng kết nối không dây để truy cập vào các mạng có dây hoặc Internet, tạo ra vùng phủ sóng không dây để kết nối và truyền dữ liệu.

- Phân phối địa chỉ IP: Cung cấp địa chỉ IP cho các thiết bị kết nối, đơn giản hóa việc cấu hình mạng cho các thiết bị không dây.

- Quản lí và bảo mật mạng: Quản lí thông số mạng như tên mạng (SSID), chế độ mã hoá, chất lượng dịch vụ (QoS), và quản lí người dùng. Hỗ trợ các cơ chế bảo mật như WPA/WPA2 để đảm bảo tính an toàn trong mạng wifi.

- Hiệu suất và tối ưu hoá: Tối ưu hoá hiệu suất mạng wifi bằng cách quản lí băng thông mạng, tối ưu hoá ứng dụng, giảm độ trễ và kiểm soát lưu lượng mạng.

Cáp mạng

- Truyền dữ liệu: Cung cấp đường truyền vật lý sử dụng tín hiệu điện hoặc quang để truyền dữ liệu qua các thiết bị mạng như thiết bị đầu cuối, access point, switch, modem.

- Kết nối thiết bị: Liên kết các thiết bị với nhau để tạo thành một hệ thống mạng hoạt động.

- Hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao: Các tiêu chuẩn như Cat5e, Cat6 và Cat6a hỗ trợ tốc độ Gigabit Ethernet và 10 Gigabit Ethernet, đảm bảo việc truyền tải dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.

- Bảo đảm chất lượng tín hiệu: Thiết kế để chống và giảm thiểu nhiễu tín hiệu, đảm bảo tín hiệu truyền qua không bị thất thoát, đạt hiệu suất cao và đáng tin cậy.