Tổng hợp kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về Mạng máy tính (P1)

Bài viết được sự cho phép của tác giả Nguyễn Thành Nam

Mạng máy tính là một trong những lĩnh vực cốt lõi trong ngành công nghệ thông tin, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và trao đổi dữ liệu. Dù bạn là người mới bắt đầu hay đã có kinh nghiệm, việc nắm vững các kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về mạng máy tính là vô cùng cần thiết. Trong bài viết này, TopDev sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan và chi tiết về mọi khía cạnh của mạng máy tính, giúp bạn xây dựng nền tảng vững chắc và phát triển kỹ năng trong lĩnh vực này.

1. Mạng máy tính là gì?

Theo Merriam Webster, mạng là một nhóm được kết nối với nhau một cách không chính thức bởi các thực thế khác nhau như con người, máy tính, đài phát thanh,…

Ví dụ, Dominos có mạng lưới 1232 chi nhánh trên khắp Ấn Độ. Cho thấy mạng máy tính là một hệ thống các thiết bị ngoại vi hoặc máy tính được kết nối với nhau và có một kênh giao tiếp tiêu chuẩn được thiết lập giữa chúng để trao đổi các loại thông tin và dữ liệu khác nhau.

2. Tại sao mang máy tính lại quan trọng?

Bạn đã bao giờ nghe nói về Internet hoặc NET? Tôi đoán là có, vì bạn chỉ có thể đọc bài viết này nhờ vào Internet. Nhưng, bạn đã bao giờ nghĩ về internet chưa? Internet là một mạng lưới kết nối tất cả các thiết bị hỗ trợ mạng khác nhau cho phép chia sẻ dữ liệu và thông tin giữa chúng và điều đó làm cho mạng máy tính trở thành một phần cốt lõi trong cuộc sống của chúng ta và các cuộc phỏng vấn công nghệ.

3. Mạng máy tính được phân loại như thế nào?

Các loại mạng có thể được phân loại và phân chia dựa trên khu vực phân bố của chúng. Sơ đồ dưới đây sẽ giúp hiểu nhanh hơn:

phân loại mạng máy tính

4. Giải thích về các loại mạng?

Loại Mô tả
PAN (Personal Area Network) Các thiết bị kết nối và giao tiếp trong phạm vi người dùng (như kết nối bluetooth)
LAN (Local Area Network) Mạng thuộc sở hữu tư nhân như trong một văn phòng, nhà máy,…
MAN (Metropolotan Area Network) Được kết nối trên khu vực toàn thành phố vd như hệ thống TV cable
WAN (Wide Area Network) Nó trải dài trên một khu vực địa lý rộng lớn, thường là một quốc gia hoặc lục địa. Internet là mạng WAN lớn nhất
GAN (Global Area Network) Còn được gọi là internet, kết nối toàn cầu thông qua vệ tinh.

5. Giải thích về LAN?

Mạng LAN được sử dụng rộng rãi để kết nối máy tính/laptop và thiết bị điện tử tiêu dùng cho phép chúng chia sẻ tài nguyên (ví dụ: máy in, máy fax) và trao đổi thông tin. Khi mạng LAN được sử dụng bởi các công ty hoặc tổ chức, chúng được gọi là mạng doanh nghiệp.

Có hai loại mạng LAN khác nhau:

  • Mạng LAN không dây (không có dây, khi sử dụng Wi-Fi)
  • Mạng LAN có dây (sử dụng bằng cáp LAN).

Ngày nay, mạng LAN không dây rất phổ biến ở những nơi khó lắp đặt dây. Các sơ đồ dưới đây giải thích cả mạng LAN không dây và có dây.

Giải thích về LAN

6. VPN là gì?

VPN hay Virtual Private Network là một mạng WAN riêng tư được xây dựng trên internet. Nó cho phép tạo một đường hầm bảo mật (secured tunnel) giữa hai mạng khác nhau sử dụng internet. Bằng cách dùng VPN, một client có thể kết nối từ xa tới mạng của tổ chức. So đồ dưới đây cho thấy một mạng WAN của tổ chức ở Úc sử dụng VPN:

VPN là gì

7. Các loại VPN khác nhau?

  • Access VPN được dùng để cung cấp kết nối cho người dùng di động từ xa và thiết bị viễn thông. Nó phục vụ như một sự thay thế cho kết nối dial-up hay ISDN (Integrated Services Digital Network). Nó là một giải pháp chi phí thấp và cung cấp một loạt kết nối.
  • Site-to-Site VPN hay Router-to-Router VPN thường được dùng bởi các công ty lớn có các chi nhánh ở các địa điểm khác nhau để kết nối mạng cho các văn phòng ở các địa điểm khác nhau. Nó có hai kiểu phụ là:

    • Intranet VPN hữu ích khi kết nối các văn phòng từ xa trên các khu vực địa lý khác nhau bằng cơ sở hạ tầng chung (kết nối internet và server) với các chnh sách hỗ trợ như mạng WAN riêng tư.

    • Extranet VPN sử dụng cơ sở hạ tầng chung qua mạng intranet, nhà cung cấp, khách hàng, đối tác, các thực thể khác và các kết nối đến chúng bằng kết nối chuyên dụng.

Node (nút): bất kỳ thiết bị giao tiếp nào trong mạng đều được gọi là nút. Một nút là một điểm giao nhau trong mạng. Nó có thể gửi/nhận dữ liệu và thông tin trong mạng. Ví dụ một nút có thể là máy tính, laptop, máy in, máy fax,…

Link (liên kết): đề cập đến khả năng kết nối giữa hai nút trong mạng. Nó bao gồm kiểu kết nối không dây và có dây giữa các nút và giao thức được sử dụng để chúng có thể giao tiếp lẫn nhau.

Nodes và links

9. Các kiểu cấu trúc liên kết mạng khác nhau?

Dạng bus

  • Tất cả nút đều kết nối với liên kết trung tâm gọi là bus.
  • Hữu ích với số lượng thiết bị nhỏ.
  • Nếu cáp chính bị hỏng, nó sẽ làm hỏng toàn bộ mạng.

Các kiểu cấu trúc liên kết mạng

Dạng sao

  • Tất cả các nút được kết nối với một nút duy nhất được gọi là nút trung tâm.
  • Nó mạnh mẽ hơn bus
  • Nếu nút trung tâm bị lỗi, toàn bộ mạng sẽ bị hỏng.
  • Dễ dàng khắc phục sự cố.
  • Chủ yếu được sử dụng trong mạng gia đình và văn phòng.

Các kiểu cấu trúc liên kết mạng

Dạng vòng

  • Mỗi nút được kết nối với chính xác hai nút tạo thành cấu trúc vòng.
  • Nếu một trong các nút bị hỏng, nó sẽ làm hỏng toàn bộ mạng.
  • Nó rất hiếm khi được sử dụng vì nó đắt và khó cài đặt và quản lý.

Các kiểu cấu trúc liên kết mạng

Dạng lưới

  • Mỗi nút được kết nối với một hoặc nhiều nút.
  • Nó chắc chắn hỏng khi một liên kết ngắt kết nối nút đó.
  • Nó hiếm khi được sử dụng và việc cài đặt cũng như quản lý rất khó khăn.

Các kiểu cấu trúc liên kết mạng

Dạng cây

  • Là kết hợp giữa dạng sao và dạng bus còn được gọi là dạng bus mở rộng.
  • Tất cả các mạng sao nhỏ hơn được kết nối với một bus duy nhất.
  • Nếu bus chính bị lỗi, toàn bộ mạng bị hỏng.

Các kiểu cấu trúc liên kết mạng

Dạng nâng cao

  • Nó là sự kết hợp của các cấu trúc liên kết khác nhau để tạo thành một cấu trúc liên kết mới.
  • Nó giúp bỏ qua nhược điểm của một cấu trúc liên kết cụ thể và giúp chọn điểm mạnh từ cấu trúc khác.

Các kiểu cấu trúc liên kết mạng

10. Địa chỉ IPv4 là gì? Các lớp của IPv4?

Một địa chỉ IP là địa chỉ 32-bit của một nút trong mạng. Một địa chỉ IPv4 có 4 octet, mỗi octet là 8-bit với mỗi số có giá trị lên đến 255.

Các lớp IPv4 được phân biệt dựa trên số lượng máy chủ mà nó hỗ trợ trên mạng. Có năm loại lớp IPv4 và dựa trên octet đầu tiên của địa chỉ IP được phân loại là Lớp A, B, C, D hoặc E.

Lớp IPv4 Địa chỉ bắt đầu Địa chỉ kết thúc Sử dụng
A 0.0.0.0 127.255.255.255 Dùng cho mạng lớn
B 128.0.0.0 191.255.255.255 Dùng cho mạng cỡ vừa
C 192.0.0.0 223.255.255.255 Dùng cho mạng LAN
D 224.0.0.0 239.255.255.255 Dành riêng cho nhiều người
E 240.0.0.0 255.255.255.254 Nghiên cứu và R&D

11. Địa chỉ IP riêng tư và đặc biệt?

Địa chỉ riêng tư: Đối với mỗi lớp, có các IP cụ thể được dành riêng cho mục đích sử dụng riêng. Không thể sử dụng địa chỉ IP này cho các thiết bị trên Internet vì chúng không thể định tuyến được.

Lớp IPv4 Địa chỉ bắt đầu Địa chỉ kết thúc
A 10.0.0.0 10.255.255.255
B 172.16.0.0 172.31.255.255
B 192.168.0.0 192.168.255.255

Địa chỉ đặc biệt: Dải IP từ 127.0.0.1 đến 127.255.255.255 là địa chỉ kiểm tra mạng còn được gọi là địa chỉ loopback hay địa chỉ IP đặc biệt.

12. Mô tả mô hình OSI?

Open System Interconnections (OSI) là kiến trúc mạng dựa trên chuẩn ISO. Được gọi là mô hình OSI, nó giải quyết việc kết nối các hệ thống mở để giao tiếp với các hệ thống khác.

Mô hình OSI có 7 tầng. Các nguyên tắc dùng cho mỗi tầng có thể tổng hợp như sau:

  • Tạo một tầng mới nếu cần một sự trừu tượng khác.
  • Mỗi tầng phải có chức năng được xác định rõ ràng.
  • Chức năng của mỗi tầng được chọn dựa trên các giao thức chuẩn hoá quốc tế.

13. Các tầng trong mô hình OSI

Các tầng trong mô hình OSI

Tầng Đơn vị Mô tả
1.Physical Bit Tầng vật lý định nghĩa các đặc tính vật lý của mạng chẳng hạn như kết nối, cấp điện áp và thời gian.
2.Data Link Frame Các tầng liên kết dữ liệu định dạng các thông điệp vào một khung dữ liệu (Frame), và thêm vào đó một tiêu đề (header) chứa các địa chỉ phần cứng nơi nhận và địa chỉ nguồn của nó. Tiêu đề này chịu trách nhiệm cho việc tìm kiếm các thiết bị đích tiếp theo trên một mạng cục bộ.
3.Network Package Tầng này cung cấp địa chỉ logic mà router sẽ sử dụng để xác định đường đi đến đích.Trong hầu hết các trường hợp, địa chỉ logic ở đây có nghĩa là các địa chỉ IP (bao gồm nguồn & địa chỉ IP đích).
4.Transport TPDU Tầng này duy trì kiểm soát luồng của dữ liệu, thực hiện kiểm tra lỗi và khôi phục dữ liệu giữa các thiết bị. Ví dụ phổ biến nhất của tầng này là Transmission Control Protocol (TCP) và User Datagram Protocol (UDP).
5.Session SPDU Nhiệm vụ của tầng này là thiết lập, duy trì và kết thúc giao tiếp với các thiết bị nhận.
6.Presentation PPDU Tầng này đảm bảo việc trình bày dữ liệu, mà các thông tin liên lạc qua tầng này nằm trong các hình thức thích hợp đối với người nhận. Nói chung, nó hoạt động như một dịch giả của mạng. Ví dụ, bạn muốn gửi một email và tầng trình bày sẽ định dạng dữ liệu của bạn sang định dạng email. Hoặc bạn muốn gửi ảnh cho bạn bè của bạn, nó sẽ định dạng dữ liệu của bạn vào các định dạng GIF, JPG hoặc PNG.
7.Application APDU Đây là tầng gần gũi nhất với người dùng cuối. Nó cung cấp giao diện giữa các ứng dụng với các tầng phía dưới. Nhưng chú ý rằng các chương trình bạn đang sử dụng (như trình duyệt web – IE, Firefox hay Opera …) không thuộc về tầng Application.Telnet, FTP, client email (SMTP), HyperText Transfer Protocol (HTTP) là những ví dụ của tầng Application.

Còn tiếp…

Bài viết gốc được đăng tải tại blog.thanhnamnguyen.dev

Xem thêm:

Đừng bỏ lỡ nhiều việc làm IT hấp dẫn trên TopDev nhé!