Mạng máy tính

Dưới đây là tóm tắt chi tiết:

1. Khái quát về mạng máy tính:

• Lịch sử phát triển: Mạng máy tính đã trải qua 4 giai đoạn phát triển, từ các mạng xử lý trung tâm những năm 60 đến sự ra đời của các mạng kết nối trực tiếp các máy tính với nhau từ những năm 70. Sự phát triển của máy vi tính vào những năm 80 đã làm cho việc kết nối mạng trở nên phổ biến.
• Khái niệm: Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiểu kiến trúc nhất định, nhằm mục đích truyền dữ liệu và trao đổi thông tin.
• Các yếu tố của mạng máy tính:
  • Đường truyền vật lý: Dùng để truyền tín hiệu điện từ (hoặc quang) giữa các máy tính. Có hai loại chính: vô tuyến (wireless) và hữu tuyến (cable). Các đặc tính quan trọng của đường truyền bao gồm dải thông (bandwidth), tốc độ truyền dữ liệu (bps), độ suy hao và độ nhiễu điện từ.
  • Topo mạng (Network topology): Xác định cấu trúc của mạng, bao gồm topo vật lý (Bus, Ring, Star, Extended Star, Hierarchy, Mesh) và topo logic (Broadcast, Token passing).
  • Giao thức mạng (Network protocol): Tập hợp các quy tắc, quy ước về khuôn dạng dữ liệu, cách gửi/nhận, kiểm soát lỗi, và chất lượng truyền. Các giao thức phổ biến bao gồm TCP/IP, IPX/SPX, Appletalk.

2. Phân loại mạng máy tính:

Mạng máy tính có thể được phân loại dựa trên khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, và topo/giao thức mạng.

• Theo khoảng cách địa lý:
  • LAN (Local Area Networks): Phạm vi nhỏ (dưới 10 km), thường trong một tòa nhà, trường học. Các công nghệ phổ biến là Ethernet, Token Ring, FDDI.
  • MAN (Metropolitan Area Networks): Phạm vi đô thị (khoảng 100 km), nối kết hai hay nhiều LAN.
  • WAN (Wide Area Networks): Phạm vi rộng lớn trong một quốc gia hay giữa các quốc gia, nối kết các LAN và cung cấp truy xuất đến các máy tính/server ở các vị trí khác nhau. Chuẩn X25 và các phiên bản của nó là phổ biến.
  • GAN (Global Area Networks): Phạm vi toàn cầu, thường thông qua mạng viễn thông và vệ tinh.
• Các loại mạng khác:
  • SAN (Storage Area Networks): Mạng chất lượng cao, dùng riêng để di chuyển dữ liệu giữa các server và tài nguyên lưu trữ.
  • VPN (Virtual Private Networks): Mạng riêng được kiến tạo bên trong hạ tầng mạng công cộng, cung cấp “đường hầm bảo mật” cho truy cập từ xa.
  • Intranet và Extranet: Intranet là mạng nội bộ dựa trên công nghệ Internet; Extranet là phần mở rộng của Intranet cho phép truy cập có kiểm soát từ bên ngoài.

3. Băng thông (Bandwidth):

• Khái niệm: Dung lượng của kết nối, xác định lượng thông tin truyền từ điểm này đến điểm khác trong một đơn vị thời gian (bit/giây – bps).
• Tầm quan trọng: Băng thông là hữu hạn và bị giới hạn bởi quy luật vật lý và công nghệ truyền dẫn. Hiểu rõ băng thông giúp tiết kiệm chi phí, tối ưu hóa hiệu suất mạng và đáp ứng nhu cầu gia tăng về truyền tải dữ liệu đa phương tiện (video, audio, VoIP).
• So sánh với các mô hình tương tự: Băng thông được ví như tiết diện của ống dẫn nước, số làn xe trên đường cao tốc, hoặc chất lượng tiếng trong hệ thống âm thanh để dễ hình dung.
• Thông lượng (Throughput): Là băng thông được đo thực tế trong một khoảng thời gian nhất định, thường nhỏ hơn băng thông thiết kế của mạng.
• Quản lý băng thông: Việc sử dụng thiết bị hoặc phần mềm quản lý băng thông cho phép quản trị viên phân chia tài nguyên mạng dựa trên các ưu tiên công việc, tối ưu hóa hiệu suất.

4. Kiến trúc phân lớp và mô hình OSI:

• Kiến trúc phân lớp: Các mạng máy tính được thiết kế theo quan điểm phân lớp để giảm độ phức tạp. Mỗi lớp cung cấp dịch vụ cho lớp cao hơn.
• Mô hình OSI (Open System Interconnection): Khung chuẩn 7 lớp của ISO, giúp kết nối các hệ thống mở và hiểu cách thông tin di chuyển qua mạng.
  • Các lớp:
    • Lớp vật lý (Physical – L1): Gửi/nhận chuỗi bit, liên kết phần cứng (điện, cơ khí, tốc độ, khoảng cách).
    • Lớp liên kết dữ liệu (Datalink – L2): Chuyển dữ liệu tin cậy qua liên kết vật lý, chia khung dữ liệu (framing), địa chỉ đích/nguồn, kiểm soát truy cập môi trường (LLC, MAC).
    • Lớp mạng (Network – L3): Tìm đường đi tốt nhất (routing), đánh địa chỉ.
    • Lớp giao vận (Transport – L4): Phân chia/tái hợp dữ liệu, dịch vụ tin cậy, phát hiện/khắc phục lỗi, điều khiển luồng.
    • Lớp phiên (Session – L5): Thiết lập, quản lý, đồng bộ hóa và kết thúc các phiên thông tin.
    • Lớp trình diễn (Presentation – L6): Đảm bảo thông tin có thể đọc được giữa các hệ thống, thông dịch dạng dữ liệu.
    • Lớp ứng dụng (Application – L7): Cung cấp dịch vụ mạng cho người dùng (email, truyền file, duyệt web).
• Đóng gói dữ liệu (Encapsulation): Quá trình gói dữ liệu cùng các thông tin giao thức (header, trailer) khi dữ liệu di chuyển từ lớp cao xuống lớp thấp ở máy gửi.
• Truyền thông ngang hàng (Peer-to-peer): Các lớp tương ứng ở máy gửi và máy nhận trao đổi các đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) với nhau một cách logic.

5. Mô hình TCP/IP:

• Lịch sử: Ra đời từ ARPANET vào cuối những năm 60, phát triển mạnh mẽ và trở thành chuẩn chính thức cho mạng Internet.
• Cấu trúc: Gồm 4 lớp (có nhiều nét tương đồng với mô hình OSI):
  • Lớp ứng dụng (Application): Tương đương 3 lớp trên của OSI (ứng dụng, trình diễn, phiên), chứa các giao thức như FTP, HTTP, SMTP.
  • Lớp giao vận (Transport): Điều khiển luồng, kiểm soát lỗi, chất lượng dịch vụ. Gồm TCP (tin cậy, có liên kết) và UDP (kém tin cậy, không liên kết).
  • Lớp Internet (Internet): Chia segment thành gói, định tuyến, đánh địa chỉ (giao thức IP).
  • Lớp truy nhập mạng (Network Access): Bao gồm cả phần vật lý và logic của lớp vật lý và liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.
• TCP/IP là nền tảng của Internet ngày nay.

6. Hệ điều hành mạng NOS (Network Operating System):

• Chức năng: Ngoài chức năng của hệ điều hành thông thường, NOS còn quản lý tài nguyên dùng chung trên toàn mạng, quản lý người dùng, tối ưu hóa hiệu suất và thực hiện các chính sách bảo mật.
• Cách cài đặt: Có thể cài đặt như một tập hợp chương trình tiện ích chạy trên các máy tính hiện có hoặc cài đặt một hệ điều hành thuần nhất trên toàn mạng (theo mô hình tiến trình hoặc mô hình đối tượng).
• Ví dụ: Novell Netware, Artisoft’s LANtastic, Microsoft Windows Server và Windows NT.

7. Lớp vật lý (chương 2):

• Môi trường truyền dữ liệu:
  • Truyền dữ liệu số, giao diện và modem: Nêu rõ các phương thức truyền song song, nối tiếp (đồng bộ/không đồng bộ), và vai trò của giao diện DTE/DCE (ví dụ: chuẩn RS-232C). Modem (Modulator/Demodulator) chuyển đổi tín hiệu số/tương tự.
  • Môi trường truyền hữu tuyến:
    • Cáp sợi xoắn (Twisted Pair Cable): UTP (không bọc kim) và STP (có bọc kim). Phân loại theo chất lượng (Cat1 đến Cat