Cisco Network Tìm hiểu Thành Phần Cơ Bản Của Hệ Thống Mạng ,Mạng LAN Ethernet và Mô Hình TCP/IP

MỤC LỤC​

1. Giới thiệu về hệ thống mạng
2. Giới thiệu về hệ thống mạng LAN Ethernet
3. Các thành phần cơ bản trong hệ thống mạng
4. Mô hình TCP/IP
5. Mối quan hệ giữa mô hình OSI và TCP/IP

---

1. Giới thiệu về hệ thống mạng​

1.1. Khái niệm​

Hệ thống mạng máy tính (Computer Network) là tập hợp các máy tính, máy chủ, thiết bị mạng và các thiết bị đầu cuối được kết nối với nhau thông qua môi trường truyền dẫn có dây hoặc không dây nhằm trao đổi dữ liệu, chia sẻ tài nguyên và cung cấp các dịch vụ mạng.
Việc kết nối các thiết bị trong mạng được thực hiện thông qua các giao thức truyền thông (Protocols), giúp các thiết bị có thể giao tiếp một cách thống nhất, chính xác và an toàn.
Ngày nay, hệ thống mạng là nền tảng của hầu hết các lĩnh vực như doanh nghiệp, giáo dục, ngân hàng, y tế, thương mại điện tử và điện toán đám mây.

1.2. Phân loại hệ thống mạng​

Dựa vào phạm vi hoạt động, mạng máy tính được chia thành các loại sau:

2. Giới thiệu về hệ thống mạng LAN Ethernet​

2.1. Khái niệm​

LAN (Local Area Network) là hệ thống mạng kết nối các thiết bị trong một phạm vi địa lý nhỏ như văn phòng, tòa nhà, trường học hoặc doanh nghiệp.
Mạng LAN cho phép các thiết bị chia sẻ dữ liệu, máy in, máy chủ và truy cập Internet với tốc độ cao.

2.2. Ethernet​

Ethernet là công nghệ mạng LAN có dây phổ biến nhất hiện nay, được tiêu chuẩn hóa theo IEEE 802.3.
Ethernet sử dụng địa chỉ MAC Address để xác định thiết bị trong cùng mạng LAN và truyền dữ liệu dưới dạng Frame.
Trong các hệ thống mạng hiện đại, Ethernet hoạt động chủ yếu thông qua Switch, giúp loại bỏ gần như hoàn toàn hiện tượng va chạm (Collision) và tăng hiệu suất truyền dữ liệu.

2.3. Môi trường truyền dẫn​

Ethernet có thể sử dụng nhiều loại môi trường truyền dẫn khác nhau:

• Cáp xoắn đôi UTP (Cat5e, Cat6, Cat6A...)
• Cáp quang (Fiber Optic)
• Cáp đồng trục (Coaxial - ít sử dụng hiện nay)

2.4. Thiết bị sử dụng​

Một hệ thống LAN Ethernet thường bao gồm:

• Switch
• Router
• Access Point
• Máy tính
• Máy chủ
• Máy in
• Firewall

2.5. Ưu điểm​

• Tốc độ truyền dữ liệu cao (10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps và cao hơn).
• Độ trễ thấp.
• Hoạt động ổn định.
• Dễ dàng mở rộng.
• Chi phí triển khai hợp lý.
• Tương thích với hầu hết các thiết bị mạng.

2.6. Vai trò trong doanh nghiệp​

Trong doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu (Data Center), mạng LAN Ethernet đóng vai trò là hạ tầng truyền thông nội bộ, đảm bảo việc trao đổi dữ liệu giữa người dùng, máy chủ và các dịch vụ mạng diễn ra nhanh chóng, ổn định và an toàn.

3. Các thành phần cơ bản trong hệ thống mạng​

Một hệ thống mạng bao gồm hai thành phần chính:

• Hardware (Phần cứng)
• Software (Phần mềm)

3.1. Hardware (Phần cứng)​

Router (Bộ định tuyến)​

Router là thiết bị hoạt động tại Layer 3 (Network Layer) của mô hình OSI.
Chức năng:

• Kết nối nhiều mạng khác nhau.
• Chuyển tiếp gói tin giữa các mạng.
• Lựa chọn đường đi tối ưu thông qua bảng định tuyến.
• Hỗ trợ định tuyến tĩnh (Static Routing) và định tuyến động (RIP, OSPF, EIGRP, BGP).
• Thực hiện NAT (Network Address Translation).
• Hỗ trợ ACL (Access Control List), QoS và VPN.

Switch (Bộ chuyển mạch)​

Switch hoạt động tại Layer 2 (Data Link Layer).
Chức năng:

• Kết nối các thiết bị trong cùng mạng LAN.
• Học địa chỉ MAC để xây dựng MAC Address Table.
• Chuyển tiếp Frame đến đúng cổng đích.
• Giảm Broadcast không cần thiết.
• Hỗ trợ VLAN, STP (Spanning Tree Protocol), Link Aggregation và QoS.

Hub​

Hub hoạt động tại Layer 1 (Physical Layer).
Đặc điểm:

• Không lưu MAC Address Table.
• Khi nhận dữ liệu sẽ phát ra tất cả các cổng.
• Gây lãng phí băng thông.
• Dễ xảy ra Collision.
• Hiện nay hầu như không còn sử dụng.

Access Point (AP)​

Access Point là thiết bị cung cấp kết nối Wi-Fi cho các thiết bị không dây và đóng vai trò cầu nối giữa mạng không dây với mạng LAN có dây.

Modem​

Modem (Modulator – Demodulator) là thiết bị kết nối mạng nội bộ với nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP).
Chức năng:

• Điều chế tín hiệu.
• Giải điều chế tín hiệu.
• Truyền dữ liệu qua cáp đồng, cáp quang hoặc cáp đồng trục.

Firewall (Tường lửa)​

Firewall là thiết bị hoặc phần mềm bảo mật dùng để kiểm soát lưu lượng mạng vào và ra dựa trên các chính sách bảo mật.
Firewall hiện đại còn hỗ trợ:

• Stateful Inspection
• NAT
• VPN
• IPS
• Anti-Bot
• Application Control
• URL Filtering

NIC (Network Interface Card)​

NIC là card giao tiếp mạng của máy tính.
Chức năng:

• Kết nối máy tính với mạng.
• Chuyển đổi dữ liệu giữa máy tính và môi trường truyền dẫn.
• Mỗi NIC đều có một địa chỉ MAC duy nhất.

Cáp mạng​

Là môi trường truyền dẫn dữ liệu giữa các thiết bị.
Bao gồm: UTP, STP, Fiber Optic, Coaxial

Server​

Là máy tính có cấu hình cao dùng để cung cấp các dịch vụ như:

• File Server
• Web Server
• DNS Server
• DHCP Server
• Mail Server
• Database Server

End Devices​

Bao gồm: PC, Laptop, Smartphone, Tablet, Printer
Các thiết bị này gửi yêu cầu đến Server để sử dụng tài nguyên mạng.

3.2. Software (Phần mềm)​

Giao thức mạng (Protocols)​

Là tập hợp các quy tắc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị.
Ví dụ: TCP/IP, HTTP, HTTPS, FTP, DNS, DHCP, SSH, SMTP

Hệ điều hành mạng​

Quản lý tài nguyên mạng và cung cấp các dịch vụ.
Ví dụ: Windows Server, Ubuntu Server, Red Hat Enterprise Linux

Dịch vụ mạng​

Bao gồm: DHCP, DNS, Active Directory, Web Service, FTP Service

Phần mềm quản lý và giám sát​

Giúp theo dõi hiệu năng và trạng thái của hệ thống.
Ví dụ: Zabbix, PRTG, Nagios

Phần mềm phân tích mạng​

Dùng để thu thập và phân tích lưu lượng mạng.
Ví dụ: Wireshark, tcpdump

4. Mô hình TCP/IP​

4.1. Khái niệm​

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) là mô hình tham chiếu đồng thời là bộ giao thức nền tảng của Internet hiện đại.
Mô hình được phát triển bởi DARPA từ những năm 1970 nhằm chuẩn hóa cách dữ liệu được đóng gói, truyền tải và định tuyến giữa các mạng khác nhau.
Ngày nay, gần như toàn bộ Internet đều hoạt động dựa trên bộ giao thức TCP/IP.

4.2. Cấu trúc mô hình TCP/IP​

Sơ đồ mô hình TCP/IP​

4.3. Đơn vị dữ liệu (PDU)​

4.4. Quá trình Encapsulation và Decapsulation​

Encapsulation: Khi dữ liệu được gửi từ máy tính nguồn đến máy đích, dữ liệu sẽ đi từ tầng trên xuống tầng dưới. Ở mỗi tầng, hệ thống sẽ bổ sung một Header chứa thông tin điều khiển.
Decapsulation: tại thiết bị nhận, dữ liệu được xử lý theo chiều ngược lại. Mỗi tầng sẽ loại bỏ Header tương ứng trước khi chuyển dữ liệu lên tầng kế tiếp.

4.5. Đặc điểm nổi bật của TCP/IP​

• Kiến trúc phân lớp rõ ràng.
• Các tầng hoạt động tương đối độc lập.
• Tiêu chuẩn mở, không phụ thuộc nhà sản xuất.
• Khả năng mở rộng rất cao.
• Hỗ trợ IPv4 và IPv6.
• Là nền tảng của Internet hiện đại.

5. Mối quan hệ giữa mô hình OSI và TCP/IP​

Mặc dù mô hình OSI gồm 7 tầng và TCP/IP chỉ có 4 tầng, nhưng các tầng của hai mô hình có mối quan hệ tương ứng như sau:

So sánh:​

---

Kết luận​

Hệ thống mạng máy tính là nền tảng của mọi hệ thống công nghệ thông tin hiện đại. Trong đó, mạng LAN Ethernet cung cấp khả năng kết nối tốc độ cao giữa các thiết bị trong phạm vi cục bộ, còn mô hình TCP/IP đóng vai trò là chuẩn giao tiếp cốt lõi của Internet.
Việc nắm vững các thành phần của hệ thống mạng, chức năng của từng thiết bị, nguyên lý hoạt động của Ethernet và mô hình TCP/IP sẽ là nền tảng quan trọng để tiếp cận các công nghệ mạng nâng cao như VLAN, Routing, Switching, Firewall, VPN, SDN và Cloud Computing.