[PyACC 3] Giới thiệu mạng máy tính

Định nghĩa mạng máy tính

Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được kết nối với nhau để chúng có thể chia sẻ thông tin.
Những thiết bị kết nối trong mạng này sử dụng một hệ thống quy tắc(giao thức) để truyền thông tin qua các thiết bị vật lý hoặc không dây(môi trường truyền dẫn).

Mạng máy tính có một số công dụng:

• Chia sẻ thông tin, dữ liệu giữa các máy tính trong mạng
• Chia sẻ - dùng chung thiết bị ngoại vi.
  Ví dụ như máy in chẳng hạn. Khi kết nối mạng, mọi người trong cùng một công ty sẽ đều có thể sử dụng chung một cái máy in.
• Chia sẻ kết nối Internet cho nhiều máy.
  Bạn có thể cấu hình để nhiều máy tính trong cùng 1 tòa nhà sử dụng chung một kết nối - đường Internet.
• Vận hành các phần mềm, làm việc từ xa
• ...

Phân loại mạng máy tính

Mạng máy tính thường được phân loại dựa trên phạm vi phân bố, cụ thể bao gồm:

Mạng LAN - Local Area Network

Là mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp, thường thì khoảng vài trăm mét. Mạng LAN thường được sử dụng trong nội bộ của một cơ quan, một tổ chức. Các LAN kết nối lại với nhau thành mạng WAN.
Mạng các máy tính trong quán net là mạng LAN.

Mạng WAN - Wide Area Network

Là mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ quốc gia, hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN kết nối với nhau thành GAN.

Mạng GAN - Global Area Network

Mạng GAN đề cập đến một mạng bao gồm nhiều mạng được kết nối với nhau bao phủ một khu vực địa lý không giới hạn. Thuật ngữ này đồng nghĩa với Internet và được coi là mạng toàn cầu. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

Ngoài ra còn một số loại mạng khác như MAN - Metropolitan Area Network, PAN - Personal Area Networks, HAN - Home Area Networks, CAN - Campus Area Network, Enterprise Private Network, Internetwork, BBN Backbone Network...

Các bạn có thể tìm hiểu thêm, trong khuôn khổ chương trình học thì biết về các mạng LAN, WAN, GAN là đủ.

Một số thuật ngữ hay dùng trong mạng máy tính

Phần này không bắt buộc ghi nhớ, bạn có thể đọc để biết thêm

1. Hệ thống mở: Một hệ thống mở được kết nối với mạng và chuẩn bị cho giao tiếp.

2. Hệ thống đóng: Một hệ thống đóng không được kết nối với mạng và do đó không thể giao tiếp với nó.

3. Địa chỉ ‍IP (Internet Protocol): Là địa chỉ của một thiết bị trong mạng. Địa chỉ IP là giúp cho các thiết bị kết nối mạng tìm ra nhau và giao tiếp với nhau.

4. Địa chỉ MAC: Địa chỉ MAC hoặc địa chỉ vật lý xác định mỗi host. Nó được liên kết với Network Interface Card (NIC).

5. Cổng: Cổng là một kênh mà qua đó dữ liệu được gửi và nhận.

6. Node: Node là một thuật ngữ dùng để chỉ bất kỳ thiết bị tính toán nào, chẳng hạn như máy tính, gửi và nhận các gói trên toàn mạng.

7. Gói tin: Dữ liệu được gửi đến và đi từ các node trong mạng.

8. Router: Router là một thiết bị phần cứng quản lý các gói. Chúng xác định thông tin đến từ node nào và gửi nó đến đâu. Router có một giao thức định tuyến, xác định cách nó giao tiếp với các router khác.

9‍. NAT (Network address translation): Một kỹ thuật mà router sử dụng để cung cấp dịch vụ Internet cho nhiều thiết bị hơn, sử dụng ít địa chỉ IP public hơn. Router có địa chỉ IP public nhưng các thiết bị kết nối với nó được gán IP private mà những người khác bên ngoài mạng không thể nhìn thấy.

10. DHCP (Dynamic host configuration protocol): Gán địa chỉ IP động cho host và được duy trì bởi nhà cung cấp dịch vụ Internet.

11. ISP (Nhà cung cấp dịch vụ Internet): Các công ty cung cấp cho mọi người kết nối Internet, bao gồm cả cá nhân và cho các doanh nghiệp và các tổ chức khác. Ví dụ như Viettel Telecom, VNPT Telecom, FPT Telecom...

12. OSI: OSI là viết tắt của Open Systems Interconnection. Đây là một mô hình tham chiếu xác định các tiêu chuẩn cho các giao thức giao tiếp và chức năng của mỗi lớp.

13. Giao thức: Giao thức là tập hợp các quy tắc hoặc thuật toán xác định cách thức hai thực thể có thể giao tiếp trên mạng và tồn tại những giao thức khác nhau được xác định ở mỗi lớp của mô hình OSI. Một số giao thức điển hình bao gồm TCP, IP, UDP, ARP, DHCP, FTP, v.v...

14. Hostname: Mỗi thiết bị trong mạng được liên kết với một tên thiết bị duy nhất được gọi là Hostname. Nhập “hostname” trong Command Prompt (chế độ Administrator) và nhấn Enter, thao tác này sẽ hiển thị hostname của máy tính.

15. Socket: Sự kết hợp duy nhất của địa chỉ IP và số cổng với nhau được gọi là Socket.

16. DNS server: DNS là viết tắt của Domain Name System. Về cơ bản, DNS là một máy chủ dịch các địa chỉ web hoặc URL (ví dụ: www.google.com) thành địa chỉ IP tương ứng của chúng. Người dùng không cần phải nhớ tất cả địa chỉ IP của mọi trang web. Lệnh nslookup cung cấp cho bạn địa chỉ IP của domain bạn đang tìm kiếm. Lệnh này cũng cung cấp thông tin về DNS server.

17. ARP: ARP là viết tắt của Address Resolution Protocol. Nó được sử dụng để chuyển đổi địa chỉ IP thành địa chỉ vật lý tương ứng (tức là địa chỉ MAC). ARP được sử dụng bởi lớp liên kết dữ liệu để xác định địa chỉ MAC trên máy của người nhận.

18. RARP: RARP là viết tắt của Reverse Address Resolution Protocol. Như tên gọi của nó cho thấy, RARP cung cấp địa chỉ IP của thiết bị được cho một địa chỉ vật lý làm đầu vào. Nhưng RARP đã trở nên lỗi thời kể từ thời điểm DHCP xuất hiện.

Mạng máy tính hoạt động như thế nào?

Các máy tính trong mạng sẽ kết nối với nhau bằng môi trường truyền dẫn có dây hoặc không dây thông qua các thiết bị trung gian đóng vai trò chuyển mạch( hiểu đơn giản là có 1 đường dây vào mà muốn có 10 đường dây ra thì cần thiết bị này), thiết bị định tuyến(giúp các máy tính tìm thấy nhau trong một mạng).

Quy trình gửi một dữ liệu từ máy A sang máy B trong mạng về cơ bản sẽ diễn ra như sau:

• A và B trước tiên phải biết địa chỉ IP của nhau.
• A sẽ phân tách dữ liệu được phân tách thành nhiều gói tin. Gói tin là đơn vị nhỏ nhất dùng trong truyền dẫn trong mạng máy tính, chúng có kích thước cố định và sẽ được đánh dấu để sao cho bên nhận sau này có thể ghép lại được với nhau.
• Một gói tin được truyền đi giữa các máy tính trong mạng LAN/WAN hay giữa Client-Server (phần này sẽ chi tiết ở những bài sau) trên mạng Internet là nhờ vào bộ giao thức TCP/IP.
• Sau khi phân tách dữ liệu thành các gói tin, các gói tin sẽ được máy A gửi vào mạng.
• Khi một gói được truyền qua mạng, các bộ định tuyến và chuyển mạch mạng sẽ kiểm tra gói và nguồn của nó để giúp hướng nó đến vị trí chính xác.
• Trong quá trình truyền, các gói mạng có thể bị rớt. Nếu một gói tin không được nhận hoặc xảy ra lỗi, nó sẽ được gửi lại.
• Ở bên máy nhận - máy B, sau khi nhận được gói tin, máy tính sẽ kiểm tra và ghép nối các gói tin này trở lại thành dữ liệu giống như ban đầu.

Mô hình client-server

Client - hay còn gọi là máy khách, là những thiết bị máy tính không cung cấp tài nguyên cho các máy tính khác mà chỉ sử dụng tài nguyên được cung cấp từ máy chủ.

Server - hay còn gọi là máy chủ, là máy tính có khả năng cung cấp tài nguyên và các dịch vụ đến các máy khách khác trong hệ thống mạng nói chung(không chỉ mạng internet).
Server đóng vai trò hỗ trợ cho các hoạt động trên máy khách client diễn ra hiệu quả hơn.

Một client trong mô hình này có thể là một server cho mô hình khác, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của người dùng.

Mô hình peer-to-peer

P2P (Peer to Peer) là mạng bao gồm một nhóm các thiết bị máy tính cùng lưu trữ và chia sẻ tài nguyên với nhau. Thông thường, tất cả các node có sức mạnh như nhau và thực hiện các nhiệm vụ giống nhau.