Kiến thức chương 2 - Quản Trị Mạng – Trường ĐH Kinh Tế Huế

Những khái niệm cơ bản của mạng máy tính

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các mạng máy tính hiện nay đã phát triển nhanh chóng và đa dạng về quy mô, hệ điều hành, ứng dụng. Điều này làm việc nghiên cứu chúng trở nên phức tạp. Tuy nhiên, các mạng máy tính vẫn có những điểm chung để chúng ta có thể đánh giá và phân loại.

1. Định nghĩa mạng máy tính

Mạng máy tính (Computer Network) là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó. Mục đích chính là để các máy tính có thể trao đổi thông tin qua lại cho nhau.

Hai khái niệm đặc trưng cơ bản của mạng máy tính là:

1. Đường truyền (Transmission Line):
- Là hệ thống các thiết bị truyền dẫn (có dây hoặc không dây).
- Dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác.
- Các tín hiệu này biểu thị dữ liệu dưới dạng xung nhị phân (on-off).
- Tất cả tín hiệu truyền đi đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của sóng mà người ta sử dụng các đường truyền vật lý khác nhau (ví dụ: cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến...).

2. Cấu trúc (Structure):
- Chính các đường truyền dữ liệu khi được kết nối lại sẽ tạo nên cấu trúc của mạng.

Điểm phân biệt quan trọng: Đặc tính trao đổi qua lại (hai chiều) giữa các máy tính là điểm phân biệt mạng máy tính với các hệ thống thu phát một chiều như truyền hình, phát thanh, hay vệ tinh (chỉ phát thông tin một chiều từ nơi phát đến nơi thu).

Minh họa mô hình liên kết mạng (Từ Hình 2.1)

Sơ đồ trong giáo trình (Hình 2.1) minh họa một mạng cục bộ điển hình, cho thấy khả năng kết nối và tương tác của các máy tính sử dụng các hệ điều hành rất khác nhau. Các máy chủ (Servers) chạy Windows NT, Novell Netware, Unix và các máy trạm (Workstations) chạy Windows NT, Windows 9x, Windows 3.x, và cả Ms DOS đều có thể giao tiếp trên cùng một "Network cable" (Cáp mạng).

Chuyển đổi Sơ đồ 2.1 thành dạng bảng chi tiết

Các đặc trưng của đường truyền vật lý

+ Giải thông (Bandwidth): Là độ đo phạm vi tần số mà đường truyền đó có thể đáp ứng được.

+ Thông lượng (Throughput):
- Còn gọi là tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền.
- Thường được tính bằng Bps (bit per second), tức là số lượng bit được truyền đi trong một giây.
- Ví dụ: 1 Mbps (Megabit per second) nghĩa là có thể truyền tối đa 1 triệu bit trong 1 giây.

+ Baud:
- Lấy theo tên nhà bác học Emile Baudot.
- Biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây.

Lưu ý: Phân biệt Bps và Baud

Đây là khái niệm sinh viên rất hay nhầm lẫn. Bps và Baud không phải lúc nào cũng đồng nhất. Giá trị của chúng phụ thuộc vào kỹ thuật mã hóa tín hiệu:

+ Trường hợp 1: 1 Baud = 1 Bps
- Xảy ra khi chỉ có 2 mức tín hiệu (ví dụ: mức điện áp cao và thấp) để biểu thị 2 giá trị bit (0 và 1).
- Mỗi lần thay đổi tín hiệu (1 Baud) chỉ mang được 1 bit thông tin.

+ Trường hợp 2: 1 Baud <> 1 Bps (Thường là 1 Baud > 1 Bps)
- Xảy ra khi người ta dùng nhiều mức tín hiệu để mã hóa.
- Ví dụ: Nếu đường truyền có 8 mức tín hiệu khác nhau, mỗi mức tín hiệu có thể dùng để biểu diễn một nhóm 3 bit (vì $2^3 = 8$).
- Khi đó, mỗi lần thay đổi tín hiệu (1 Baud) sẽ truyền tải được 3 bit. Tức là, 1 Baud = 3 Bps.

II. Phân loại mạng máy tính

Do sự phát triển đa dạng của mạng máy tính, việc phân loại chúng rất phức tạp. Tuy nhiên, cách chia phổ biến nhất là dựa trên khoảng cách địa lý. Theo cách này, mạng được chia làm hai loại chính:

1. Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN):
- Là mạng được thiết lập để liên kết các máy tính trong một khu vực hẹp, có giới hạn rõ rệt.
- Ví dụ: Trong một toà nhà, một cơ quan, một khu nhà (campus).

2. Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN):
- Là mạng được thiết lập để liên kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực địa lý khác nhau, thường là rất xa nhau.
- Ví dụ: Giữa các thành phố, các tỉnh, các quốc gia, hoặc các châu lục.

Lưu ý quan trọng: Sự phân biệt trên chỉ mang tính chất ước lệ. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và các phương tiện truyền dẫn (như cáp quang, không dây tốc độ cao), ranh giới giữa LAN và WAN ngày càng trở nên khó xác định.

III. Sự phân biệt giữa mạng cục bộ và mạng diện rộng

Việc phân biệt LAN và WAN dựa trên phạm vi địa lý dẫn đến việc chúng có nhiều đặc tính khác nhau. Có 5 tiêu chí chính để phân biệt:

+ Địa phương hoạt động (Phạm vi)
+ Tốc độ đường truyền và tỷ lệ lỗi
+ Chủ quản và điều hành
+ Đường đi của thông tin trên mạng
+ Dạng chuyển giao thông tin

Phân tích chi tiết 5 tiêu chí

1. Địa phương hoạt động:
- LAN: Hoạt động trong khu vực nhỏ (tòa nhà, khu nhà). Phạm vi bị giới hạn bởi khả năng kỹ thuật của đường truyền (ví dụ, cáp mạng xoắn đôi chỉ hiệu quả trong phạm vi 100m) và khoảng cách cáp được sử dụng.
- WAN: Hoạt động trong vùng rộng lớn (thành phố, quốc gia), được xây dựng để nối hai hoặc nhiều khu vực địa lý riêng biệt.

2. Tốc độ đường truyền và tỷ lệ lỗi:
- LAN:
-- Do hoạt động trong khu vực nhỏ, đường cáp ngắn, môi trường ít bị ảnh hưởng bởi tác động thiên nhiên (sấm chớp, nhiễu điện từ...).
-- Điều này cho phép LAN truyền dữ liệu với tốc độ rất cao và tỷ lệ lỗi rất nhỏ.
-- Tốc độ LAN phổ biến: 4-16 Mbps (công nghệ cũ) đến 100 Mbps, 1 Gbps hoặc cao hơn (với cáp quang).
-- Tỷ lệ lỗi LAN: Rất thấp, khoảng $1/10^{7}$ đến $10^{8}$ (1 lỗi trên 10 triệu đến 100 triệu bit).
- WAN:
-- Phải truyền ở khoảng cách rất xa, đường truyền dài (có khi hàng ngàn km), đi qua nhiều môi trường khác nhau.
-- Vì vậy, WAN không thể truyền với tốc độ quá cao, vì khi đó tỷ lệ lỗi sẽ trở nên khó chấp nhận được.
-- Tốc độ WAN phổ biến: Thấp hơn LAN nhiều, ví dụ đường T1 (chuẩn Mỹ) là 1.544 Mbps, đường E1 (chuẩn châu Âu) là 2.048 Mbps.
-- Tỷ lệ lỗi WAN: Cao hơn LAN, khoảng $1/10^{6}$ đến $10^{7}$ (1 lỗi trên 1 triệu đến 10 triệu bit).

3. Chủ quản và điều hành:
- LAN:
-- Công việc đơn giản hơn. Khi một cơ quan cài đặt mạng LAN, toàn bộ mạng (cáp, thiết bị...) sẽ thuộc quyền quản lý của cơ quan đó.
- WAN:
-- Rất phức tạp trong việc xây dựng, quản lý và duy trì đường truyền dẫn.
-- Các tổ chức thường không tự xây dựng WAN mà phải thuê đường truyền từ các công ty viễn thông hoặc nhà cung cấp dịch vụ (ISP).
-- Các đường truyền này có thể thuộc nhiều cơ quan quản lý khác nhau (nội hạt, liên tỉnh, quốc gia) và phải tuân thủ các quy định của chính phủ nơi có đường dây đi qua (ví dụ: quy định về tốc độ, về mã hóa thông tin).

4. Đường đi của thông tin trên mạng (Định tuyến - Routing):
- LAN:
-- Thông tin đi theo con đường cố định, được xác định bởi cấu trúc vật lý của mạng (ví dụ cấu trúc hình sao, đường trục).
- WAN:
-- Cấu trúc phức tạp hơn. Các điểm nút (routers) có thể thay đổi đường đi của thông tin (định tuyến động).
-- Việc thay đổi này xảy ra khi phát hiện có trục trặc trên đường truyền, hoặc khi phát hiện có quá nhiều thông tin (tắc nghẽn) giữa hai nút nào đó.
-- Điều này cho phép thông tin có nhiều con đường đi khác nhau, giúp sử dụng tối đa năng lực đường truyền và nâng cao độ an toàn (nếu một đường hỏng, thông tin đi đường khác).

5. Dạng chuyển giao thông tin:
- LAN:
-- Chủ yếu được phát triển cho việc truyền dữ liệu thông thường (file, in ấn...).
- WAN:
-- Được phát triển để truyền đồng thời nhiều dạng thông tin khác nhau như: video (hội nghị truyền hình), tiếng nói (VoIP), và dữ liệu.
-- Lý do: Việc truyền các dạng thông tin như video, tiếng nói trong một khu vực nhỏ (phạm vi LAN) ít được quan tâm bằng việc truyền chúng qua những khoảng cách lớn (phạm vi WAN).

Bảng tóm tắt so sánh LAN và WAN