BÀI 22 - TÌM HIỂU THIẾT BỊ MẠNG (KNTT

Bài 22 - Tìm hiểu thiết bị mạng (kntt)

Đây là bài soạn lý thuyết tin học 12 - sách Kết nối tri thức. Bài học này thuộc định hướng Khoa học máy tính (CS). Quý Thầy Cô và các em học sinh truy cập để làm tài liệu tham khảo nhé. Chúc Thầy Cô dạy tốt, chúc các em học sinh học giỏi.

TÓM TẮT NỘI DUNG:
1. Server
2. Nhận diện và tìm hiểu tính năng kĩ thuật của các thiết bị kết nối
a) Hud và switch
b) Router
c) Repeater
d) Bộ thu phát Wi-Fi

1. SERVER

Thuật ngữ server có nguồn gốc từ “serve” nghĩa là phục vụ. Server có nghĩa là chủ thể cung cấp dịch vụ. Chính vì thế máy tính làm server thường được gọi là “máy chủ”. Máy tính yêu cầu và được cung cấp dịch vụ từ máy chủ được gọi là “máy khách” (client).
Ví dụ, file server là máy chủ cung cấp dịch vụ lưu trữ tệp; database server là máy chủ quản trị cơ sở dữ liệu, cho phép các máy khách yêu cầu truy vấn dữ liệu trên đó; web server là hệ thống máy tính chạy phần mềm dịch vụ web, cung cấp các nội dung của website theo yêu cầu từ máy khách, máy khách nhận và hiển thị trang web đó.
Như vậy, server là một hệ thống phần mềm và phần cứng cung cấp các dịch vụ cho nhiều người dùng từ các máy tính khác gọi là máy khách. Các máy khách và máy chủ phải được kết nối với nhau qua mạng. Trong một mạng có thể không có máy chủ nhưng máy chủ thường nằm trong một mạng. Mặt khác, do cần đáp ứng yêu cầu từ nhiều máy khách, các server thường là các máy tính có cấu hình cao, tin cậy, an toàn bảo mật, hiệu suất cao và có khả năng mở rộng.

Đặc biệt, có những máy chủ cung cấp các dịch vụ mạng như máy chủ xác thực (authentication server) có chức năng thẩm định quyền hạn của người dùng khi đăng nhập vào một mạng. Máy chủ tên miền (Domain Name Server - DNS) cho phép xác định địa chỉ IP từ tên miền, giúp người dùng không phải nhớ địa chỉ dạng các chữ số. Nếu server cung cấp các dịch vụ quản trị mạng thì có thể được coi như một thành phần của bạn.

2. NHẬN DIỆN VÀ TÌM HIỂU CÁC TÍNH NĂNG KĨ THUẬT CỦA CÁC THIẾT BỊ KẾT NỐI

Có thể thấy mạng máy tính trong mỗi gia đình hầu như không dùng switch hay hud mà chỉ cần một router Wi-Fi cung cấp kết nối không dây cho các thiết bị trong nhà. Router của mạng gia đình cũng chỉ cần một cổng kết nối Internet, không cần router đắt tiền, không cần nhiều cổng WAN (để nối ra ngoài). Nhưng với mạng của một trường đại học có hàng chục nghìn người dùng cần phải có các router có công suất lớn, nhiều cổng WAN để có thể tăng băng thông kết nối và có thể bố trí thêm cổng dự phòng (backup). Nếu có sự cố từ nhà cung cấp dịch vụ Internet chính, kết nối sẽ chuyển sang nhà cung cấp dịch vụ dự phòng. Ngoài ra, phạm vi địa lí của một trường đại học cũng lớn hơn nhiều so với một gia đình nên mạng máy tính cho trường đại học cần có các thiết bị và cáp thích hợp để truyền xa hơn.
Vì vậy, khi thiết kế một mạng máy tính, ngoài chức năng của thiết bị ta cần biết cả các tính năng, thường thể hiện qua các thông số kĩ thuật của chúng nữa.

a) Hud và switch

Về hình thức, khó phân biệt giữa swicth, hud nếu không đọc các thông tin đi kèm thiết bị hoặc từ hồ sơ kĩ thuật.
Các em đã biết trong Bài 3, xung đột tín hiệu làm giảm hiệu quả truyền dữ liệu rất nhiều.
Miền xung đột (collision domain) là một phần của mạng gồm một nhóm máy tính được kết nối với nhau mà khi nhiều máy tính gửi tín hiệu đồng thời lên mạng sẽ gây ra xung đột tín hiệu. Việc giảm quy mô của các miền xung đột đến một mức hợp lí là một việc cần làm trong thiết kế mạng.
Hud chỉ là một bộ chia tín hiệu, cho tín hiệu lan tỏa từ một cổng ra tất cả các cổng khác. Các máy tính nối vào cùng một hud sẽ thuộc về cùng một miền xung đột. Trong khi đó switch chỉ thiết lập kết nối tạm thời cổng của hai máy tính trong thời gian truyền nên các máy tính nối vào các cổng khác nhau của swicth sẽ thuộc về các miền xung đột khác nhau. Như vậy, thay hud bằng switch sẽ giúp chia nhỏ các miền xung đột.
Chính vì thế đối với những mạng nhiều máy tính, dùng switch là thích hợp dù chi phí có cao hơn hud.
Hud hay swicth đều có một số tính năng quan trọng thường được ghi ở trên thiết bị (Hình 22.2).

• Là hud hay swicth.
• Số cổng (nhiều cổng thì có thể kết nối được với nhiều thiết bị).
• Tốc độ truyền dữ liệu qua các cổng (100 Megabit/s, 1 Gigabit/s hay 10 Gigabit/s. Cổng Gigabit được hiểu là cổng có thể truyền với tốc độ từ một Gigabit/s trở lên).

b) Router

Có thể nhận diện router qua đặc trưng có cổng WAN để kết nối ra ngoài mạng cục bộ. Các router dùng trong gia đình thường chỉ có một cổng WAN (có màu khác với cổng LAN, còn gọi là cổng Ethernet) và được ghi rõ “WAN” hoặc “Internet”. Các router của các mạng lớn có thể có nhiều cổng WAN.
Chức năng cơ bản nhất của router là chọn đường, phục vụ kết nối các mạng LAN với nhau. Một số thông số kĩ thuật của router gồm:

• Số cộng kết nối. Khác với hud/swicth, router cần phân biệt cổng WAN và cổng LAN. Số cổng WAN là một thông số có ý nghĩa đối với router. Khi có nhiều cổng WAN, router mới có thể định tuyến thực sự và khả năng thiết lập kết nối dự phòng.
• Tốc độ truyền dữ liệu qua các cổng.
• Số lượng truy cập đồng thời.
• Một số tính năng khác thường được đảm bảo bởi phần mềm tích hợp trên router.

Các router nhiều cổng, công suất lớn thường được dùng cho các tổ chức nhiều người dùng, cần truy cập Internet với khối lượng dữ liệu lớn, ổn định, an toàn cao như các trường đại học lớn, các tổ chức cung cấp dịch vụ trực tuyến cho nhiều người hay các công ti cung cấp dịch vụ mạng. Hình 22.3 là một router có nhiều cổng WAN tốc độ Gigabit. Ngoài ra còn có hai cổng 10 Gigabit và hai cổng 2,5 Gigabit có thể cấu hình thành cổng WAN hay LAN tùy theo nhu cầu. Đối với các mạng nhỏ như mạng gia đình, mạng văn phòng, chỉ cần một router có một cổng WAN kết nối Internet.

Không những thế router có thể tích hợp với thiết bị thu phát Wi-Fi. Hình 22.4 minh họa một router Wi-Fi có 3 anten, 4 cổng LAN và 1 cổng WAN.

c) Repeater

Khi sử dụng cáp xoắn, khoảng cách sử dụng có hiệu quả chỉ khoảng 100 m. Nếu truyền xa hơn, tín hiệu có thể bị yếu đi, bị biến dạng hay bị nhiễu đến mức không dùng được nữa. Giải pháp khắc phục là dùng một thiết bị gọi là “bộ lặp” (repeater) để sửa lại tín hiệu. Repeater nhận tín hiệu ở một đầu, chỉnh sửa rồi phát lại tín hiệu tốt về đầu bên kia.
Như vậy, có thể dùng repeater để mở rộng phạm vi địa lí của mạng cục bộ. Chẳng hạn ở cuối trận 100 m của cáp xoắn, khi tín hiệu có thể xấu đi nếu truyền xa hơn, ta đặt một repeater rồi thêm một đoạn cáp xoắn 100 m nữa là có thể mở rộng được đường kính mạng thêm 100 m. Tuy nhiên không thể dùng liên tiếp quá nhiều repeater để mở rộng phạm vi của mạng vì một số lí do kĩ thuật liên quan đến giao thức truyền dữ liệu trong mạng cục bộ.
Repeater có thể có đầu vào và đầu ra là cáp xoắn. Ngày nay repeater Wi-Fi được sử dụng rộng rãi, tiếp nhận tín hiệu qua Wi-Fi và phát lại qua Wi-Fi hoặc cáp mạng. Hình 22.5 là một repeater Wi-Fi có một cổng mạng, vừa có thể phát lại qua Wi-Fi vừa có thể phát theo cáp mạng cắm vào cổng RJ45.

d) Bộ thu phát Wi-Fi

Bộ thu phát Wi-Fi (còn gọi là điểm truy cập không dây) cho phép các thiết bị kết nối không dây vào mạng. Bộ thu phát Wi-Fi có thể được tích hợp với router hoặc độc lập.
Sau đây là một số thông số kĩ thuật quan trọng của bộ thu phát Wi-Fi:

• Băng tần hỗ trợ (tần số làm việc) thường tính theo GigaHz.
• Băng thông - tốc độ truyền tính theo Megabit/s hoặc Gigabyte/s, phụ thuộc vào giao thức hỗ trợ.
• Khoảng cách hiệu quả (độ phủ) phụ thuộc vào công suất phát.
• Số lượng người dùng có thể truy cập đồng thời.
• Môi trường làm việc là trong nhà (indoor) hay ngoài trời (outdoor).

Bộ thu phát Wi-Fi như Hình 22.6 hỗ trợ băng tần kép, có thể cung cấp một băng thông 300 Mb/s trên băng tần 2,4 GHz và một băng thông 867 Mb/s trên băng tần 5 GHz, phục vụ được 25 người truy cập đồng thời trong phạm vi vài chục mét. Bộ thu phát này thích hợp với quy mô gia đình hay một văn phòng của một cơ quan.

Khi dùng cho một hội trường có hàng trăm người sử dụng thì bộ thu phát nói trên không đủ đáp ứng. Cần các bộ thu phát Wi-Fi có công suất cao hơn, chẳng hạn bộ thu phát Wi-Fi như Hình 22.7 hoạt động trên tần số 5 GHz hỗ trợ giao thức 802.11ac cho băng thông 5,2 Gigabit/s, có thể phục vụ cho 400 người truy cập đồng thời.