Internet là gì? Tìm hiểu về Networking {phần #3}

#1. Khái niệm về Internet?

Internet là tập hợp các mạng kết nối trên toàn thế giới, thống nhất các tiêu chuẩn chung để trao đổi thông tin.

Internet = Network of Networks

Thông qua cáp điện thoại, cáp quang, tín hiệu không dây hoặc tín hiệu vệ tinh, chúng ta có thể trao đổi thông tin giữa các máy tính và thiết bị hàng ngày trên internet. 

Các kiểu mạng nội bộ (Local Networks):

• Small Home Networks: Một vài máy tính kết nối với nhau và Internet.
• Small Office and Home Office Networks (SOHO) kết nối các máy tính trong văn phòng tại nhà hoặc văn phòng từ xa với mạng công ty.
• Medium to Large Networks: Sử dụng bởi các tập đoàn, trường học với hàng trăm, hàng nghìn máy chủ kết nối với nhau.
• World Wide Networks: Mạng toàn cầu kết nối hàng trăm triệu máy tính trên toàn thế giới.

#2. Data Transmission (Truyền dữ liệu)

Truyền dữ liệu là sự chuyển giao dữ liệu qua một kênh truyền point-to-point hoặc point-to-multipoint.

• Volunteered Data: Được tạo và chia sẻ bởi các cá nhân. Ví dụ như mạng xã hội..
• Observed Data: Thu thập bằng cách ghi lại hành động. Ví dụ như dữ liệu vị trí sử dụng điện thoại di động.
• Inferred Data: Suy luận dựa trên Volunteered Data và Observed Data. Ví dụ như điểm tín dụng, thói quen..

Computers, Networks chỉ làm việc với bit (binary digit). Mỗi bit có hai trạng thái duy nhất là: 0 hoặc 1, máy tính sử dụng bit để biểu diễn chữ cái, số, kí hiệu đặc biệt.

Bộ mã chuyển đổi thông dụng là ASCII, mỗi ký tự được biểu diễn bởi 8 bits.

Ví dụ:

• Chữ viết hoa: A = 01000001
• Số: 9 = 00111001
• Kí tự đặc biệt: # = 00100011

Các phương pháp truyền dữ liệu thông dụng:

• Electrical signals – biểu diễn dữ liệu dạng xung điện.
• Optical signals – chuyển tín hiệu điện thành xung ánh sáng.
• Wireless signals – dùng sóng hồng ngoại, sóng vô tuyến truyền qua không khí.

#3. Bandwidth & Throughput

Tốc độ truyền dữ liệu thường được đánh giá/thảo luận qua hai thông số là: Bandwidth và Throughput

3.1. Bandwidth – Băng thông

Băng thông được đo bằng số bits (về mặt lý thuyết) có thể gửi đi trong một giây, các đơn vị băng thông:

• Bits per second – bps
• Kilobits per second – Kbps
• Megabits per second – Mbps Minhung Minhung
• Gigabits per second – Gbps
• ……………

3.2. Throughput – Thông lượng

Thông lượng đo lường việc truyền các bits trong một khoảng thời gian nhất định, phụ thuộc vào: lượng dữ liệu gửi và nhận, loại dữ liệu truyền đi và độ trễ (Latency) sinh ra bởi các thiết bị trong hệ thống mạng.

Latency là thời gian, bao gồm cả sự trì hoãn để truyền dữ liệu từ g điểm này sang điểm khác.

Hệ thống mạng dù có nhiều phân đoạn với bandwidth lớn, chỉ cần một đoạn có bandwidth thấp sẽ kéo throughput của cả mạng lưới xuống.

#4. Clients & Servers 

Tất cả máy tính được kết nối vào mạng và tham gia trực tiếp vào giao tiếp mạng đều được phân loại là một host.

Phần mềm được cài đặt trên máy tính sẽ xác định vai trò của host là một client, một server hoặc cả hai.

• Servers là các host được cài phần mềm để cung cấp thông tin (email, webpage) cho các host khác trong Mnetwork.
• Clients là các host được cài phần mềm để yêu cầu, hiển thị thông tin nhận từ server. Ví dụ: như trình duyệt web Chrome, Safari…

Trong gia đình hoặc doanh nghiệp nhỏ, nhiều host hoạt động với cả hai vai trò client và server, loại network này được gọi là một peer-to-peer (P2P) network.

+) Ưu điểm của P2P networking: Dễ thiết lập, ít phức tạp, chi phí thấp, có thể dùng cho các tác vụ đơn giản như gửi file, chia sẻ máy in. 

+) Nhược điểm của P2P networking: Không quản lý tập trung, không an toàn, các host hoạt động với hai vai trò dẫn đến làm chậm hiệu suất. 

#5. Network Components

Cơ sở hạ tầng (infrastructure) của network bao gồm ba nhóm thành phần, đó là:

5.1. Intermediate devices (Thiết bị trung gian)

Ví dụ như Router, Wireless Router, Switch, Wireless Access Point, Firewall, Call Manager, Service Provider Switch..

5.2. End devices (Thiết bị đầu cuối)

Ví dụ như PC/Laptop, Printer, Tablet, Smart Phone, IP Phone, Desktop, Server..

5.3. Network Media (Phương tiện truyền dẫn)

Ví dụ như:

• LAN media (Local Area Network) thông thường là Ethernet LAN.
• WAN media (Wide Area Network) thường dùng cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng – ISP Minh (Internet Service Provider)
• Wireless Media
• Cloud

#6. Wireless Networks

Điện thoại di động sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu thoại đến ăng-ten gắn trên tháp nằm ở khu vực địa lý cụ thể.

Nó thường được gọi là “cell phones“ vì khu vực địa lý mà một tháp riêng lẻ có thể cung cấp tín hiệu cho điện thoại được gọi là một cell.

Khi thực hiện cuộc gọi, tín hiệu thoại được chuyển tiếp từ tháp này sang tháp khác cho đến khi nó được chuyển đến đích.

Loại mạng điện thoại di động phổ biến nhất được gọi là mạng GSM – Global System for Mobile Communications.

Các chữ viết tắt 3G, 4G, 4G-LTE và 5G được sử dụng để mô tả các mạng điện thoại di động nâng cao được tối ưu hóa để truyền dữ liệu nhanh (Chữ “G” trong các ký hiệu này đại diện cho từ “generation).

Đọc thêm:

• [Tìm hiểu] Công nghệ mạng di động 1G, 2G, 3G, 4G, 5G là gì?

Bên cạnh mạng GSM và 4G/5G, điện thoại di động còn kết nối với một số loại mạng khác như:

• GPS: Sử dụng các vệ tinh để truyền tín hiệu toàn cầu. Điện thoại thông minh có thể nhận các tín hiệu này và tính toán vị trí của điện thoại với độ chuẩn xác trong khoảng 10m.
• Wi-Fi: Bộ phát và thu trong điện thoại thông minh cho phép điện thoại kết nối với mạng cục bộ và internet, điện thoại cần nằm trong phạm vi có tín hiệu Wi-Fi từ điểm phát sóng.
• Bluetooth: Kết nối không dây tiêu thụ ít điện năng trong phạm vi ngắn thay thế kết nối có dây. Hỗ trợ truyền cả dữ liệu và giọng nói nên nó có thể được sử dụng để tạo các mạng cục bộ nhỏ.
• Near Field Communications (NFC): Công nghệ giao tiếp dữ liệu không dây ở phạm vi rất gần nhau, dưới 4cm. NFC sử dụng trường điện từ để truyền dữ liệu.

#7. Local Network Connections

Các thành phần của mạng LAN chia làm 4 nhóm chính:

• Hosts: Gửi và nhận lưu lượng người dùng. Một host có một địa chỉ IP (Laptop, PC, server…)
• Peripherals: Thiết bị ngoại vi dùng chung, không giao tiếp trực tiếp với network, kết nối thông qua host để thực hiện các hoạt động mạng (printer, scanner…)
• Network devices: Kết nối các thiết bị khác, chủ yếu là host. Giúp điều hướng và kiểm soát lưu lượng mạng (hubs, switches, routers…)
• Network media: Phương tiện cung cấp kết nối giữa máy chủ và thiết bị mạng, dây đồng, cáp quang hoặc sử dụng các công nghệ không dây.

Ethernet là công nghệ thường được sử dụng trong các mạng LAN. Phát triển tại Xerox PARC, giới thiệu thương mại bởi DEC – Digital Equipment Corporation, Intel và Xerox năm 1980.

Ethernet sau đó được tiêu chuẩn hóa vào năm 1983 với tên gọi IEEE 802.3.

Các thiết bị truy cập Ethernet LAN bằng Ethernet.

Network Interface Card (NIC). Mỗi Ethernet NIC có một địa chỉ duy nhất được nhúng vĩnh viễn trên thẻ được gọi là Media Access Control (MAC) address.

Để kết nối vật lý với network, end-user device phải có network interface card (NIC).

NIC là một phần cứng cho phép thiết bị kết nối với network media, có dây hoặc không dây.

NIC có thể được tích hợp vào motherboard hoặc là một card rời (thường gọi là card mạng).

Ngoài kết nối vật lý, cần thiết lập cấu hình của hệ điều hành để thiết bị tham gia network.

Hầu hết các network đều kết nối và sử dụng internet để trao đổi thông tin. End-user device cần ba phần cấu hình Internet Protocol (IP) để gửi và nhận thông tin trên network:

• IP address – Định danh host trên network
• Subnet mask – Định danh network mà host kết nối.
• Default gateway – Định danh network device mà host sử dụng để truy cập internet hoặc các network khác.

Minh họa thiết lập cấu hình trên hệ điều hành Windows <xem chi tiết bài viết>:

Có thể thiết lập thủ công hoặc tự động bởi thiết bị khác:

• Manual IP Configuration: Ccác thông tin được nhập thủ công (như hình trên), địa chỉ IP không bị thay đổi và gọi là địa chỉ IP tĩnh – Static IP address. ng
• Dynamic IP Configuration: Thiết lập linh hoạt, cho phép yêu cầu địa chỉ IP từ nhóm được chỉ định sẵn bởi Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) trên network. Địa chỉ IP lúc này có thể bị thay đổi và gọi là IP động – Dynamic IP address.

#8. Network Documentation

Khi network phát triển về quy mô và độ phức tạp, việc sử dụng các quy ước đặt tên và địa chỉ thiết bị hợp lý được ghi lại rõ ràng có thể đơn giản hóa rất nhiều nhiệm vụ đào tạo và quản lý network, đồng thời có thể giúp khắc phục vấn đề nhanh chóng khi xảy ra sự cố.

Các hệ điều hành máy tính như Microsoft Windows cho phép đặt tên cho thiết bị như máy tính hoặc máy in.

Tên thiết bị phải là duy nhất và phải có định dạng nhất quán để truyền tải thông tin có ý nghĩa.

Ví dụ về cách đặt tên:

#9. Explore Network with Pactket Tracer

Phần này sẽ chỉ giới thiệu về Packet Tracer, một tool của Cisco giúp mô phỏng việc cấu hình, thiết lập network cho bạn tha hồ vọc vạch cũng như thực hành dựng network cho riêng mình.

Các bài thực hành với Packet Tracer: https://www.packettracerlab.com/

9.1. Pactket Tracer Network Simulator

Cisco Packet Tracer là một công cụ trực quan hóa và mô phỏng network giúp bạn thực hành các kỹ năng xử lý sự cố và cấu hình ngay trên hệ điều hành Linux, Windows và macOS.

9.2. Pactket Tracer Installation

Để tải và cài đặt Cisco Packet Tracer, thực hiện theo các hướng dẫn từ liên kết bên dưới:

https://skillsforall.com/resources/lab-downloads

9.3. The Packet Tracer User Interface

9.4. Pactket Tracer Network Configuration

+) Tab Physical

Cung cấp giao diện để tương tác với thiết bị bao gồm bật hoặc tắt nguồn hoặc cài đặt các module khác nhau, chẳng hạn như thẻ giao diện mạng không dây (NIC).

+) Config Tab

Cấu hình hoặc điều tra thông qua giao diện đồ họa (GUI) hoặc giao diện dòng lệnh (CLI).

+) CLI Tab

Giao diện câu lệnh CLI – Command Line Interface, cấu hình CLI là cần thiết để triển khai mạng nâng cao hơn.

+) Desktop Tab

Cung cấp các giao diện máy tính để bàn cho phép bạn truy cập vào cấu hình IP, cấu hình không dây, dấu nhắc lệnh, trình duyệt web, v.v.

+) Service Tab

Cho phép cấu hình server thành web server, DHCP, DNS hoặc nhiều server khác hiển thị trong hình.

#10. Network Media

10.1. Network Media Types

3 loại phương tiện để kết nối thiết bị và cung cấp dữ liệu:

• Copper (cáp mạng sợi đồng): Dữ liệu được mã hóa thành các xung điện.

• Fiber-optic (cáp quang sợi thủy tinh hoặc nhựa): Dữ liệu được mã hóa thành các xung ánh sáng.

• Wireless (truyền dẫn không dây): Dữ liệu được mã hóa thông qua thay đổi ở tần số cụ thể của sóng điện từ.

3 loại dây mạng phổ biến nhất:

• Twisted-pair cable (cáp xoắn đôi/cáp UTP)

• Coaxial cable (cáp đồng trục)

• Fiber-optic cable (cáp quang)

10.2. Ethernet Cabling 

Twisted-Pair Cables: Bao gồm một hoặc nhiều cặp dây đồng cách điện được xoắn lại với nhau và đặt trong một lớp vỏ bảo vệ, sử dụng các xung điện để truyền dữ liệu.

• Loại dây này nhạy cảm với EMI (hiện tượng nhiễu sóng điện từ), làm giảm tốc độ truyền dữ liệu. Vật dụng trong nhà có thể tạo ra EMI như lò vi sóng và đèn huỳnh quang.
• Một nguồn gây nhiễu khác là nhiễu xuyên âm, xảy ra khi các dây cáp được bó lại với nhau trong thời gian dài. Các xung điện từ một cáp có thể truyền sang một cáp liền kề.

1. Một tín hiệu kỹ thuật số thuần túy được truyền đi
2. Trên đường truyền có tín hiệu nhiễu
3. Tín hiệu số bị biến dạng bởi tín hiệu nhiễu.
4. Máy tính nhận đọc một tín hiệu đã thay đổi. Lưu ý rằng bit 0 hiện được hiểu là bit 1

Types of Twisted-Pair Cables: Có hai loại thường được lắp đặt, đó là:

UTP (loại được phổ biến nhất)

STP (được sử dụng phổ biến ở các nước châu Âu)

Các loại cáp UTP vẫn thường thấy bao gồm Loại 3, 5, 5e và 6.

Tất cả các loại cáp UTP thường sẽ sử dụng đầu nối RJ-45, ngoài ra còn các đầu nối khác với bandwidth thấp hơn.

10.3. Coaxial and Fiber-Optic Cabling

+) Coaxial cabling (cáp đồng trục): Truyền dữ liệu dạng tín hiệu điện, khả năng che chắn cải thiện so với UTP và mang được nhiều dữ liệu hơn.

Dù vậy vẫn không thay thế được cáp xoắn đôi trong mạng LAN vì khó cài đặt hơn, đắt hơn và khó khắc phục sự cố hơn.

Chủ yếu sử dụng cho truyền hình cáp và hệ thống vệ tinh.

+) Fiber-optic cabling (cáp quang): Truyền dữ liệu bằng các xung ánh sáng, làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, không dẫn điện nên miễn nhiễm với các loại nhiễu, chống chịu môi trường ngoài trời tốt hơn.

Mỗi dây trong mạch gồm hai sợi cáp quang: một để truyền dữ liệu, một để nhận dữ liệu.

Tia laze hoặc điốt phát quang (đèn LED) tạo ra các xung ánh sáng được sử dụng để biểu thị dữ liệu được truyền dưới dạng bit trên phương tiện.

Cáp quang có bandwidth lớn, lý tưởng cho mạng tốc độ cao.

Đọc thêm:

• Việt Nam đang sử dụng mấy tuyến cáp quang biển?
• Cáp quang là gì? và cách truyền siêu dữ liệu bằng ánh sáng
• Nên lắp cáp quang của nhà mạng nào? Viettel, FPT hay VNPT?

10.4. Twisted-Pair Operation Jung

Khi cài đặt Ethernet, có hai tiêu chuẩn được triển khai rộng rãi do tổ chức TIA/EIA quy định là T568A và T568B.

Phải sử dụng cùng một tiêu chuẩn cho mọi thiết bị trong quá trình lắp đặt.

Ethernet NIC và các cổng trên thiết bị mạng được thiết kế để gửi dữ liệu qua cáp UTP. Các chân cụ thể trên đầu nối được liên kết với chức năng truyền và chức năng nhận.

Hai thiết bị kết nối trực tiếp sử dụng các chân khác nhau để truyền và nhận được gọi là unlike devices, phải được trao đổi dữ liệu qua straight-through cable.

Các thiết bị được kết nối trực tiếp và sử dụng cùng một chân để truyền và nhận được gọi là like devices.

Cần phải sử dụng crossover cable để đảo ngược chức năng truyền và nhận khi trao đổi dữ liệu.

10.5. Verify Connectivity

+) ping command:
Kiểm tra kết nối đầu cuối giữa địa chỉ IP của nguồn nhập câu lệnh ping và địa chỉ IP của đích đến.

Nó đo thời gian để các gói tin thực hiện một chuyến đi khứ hồi từ nguồn đến đích và xác định việc truyền thành công hay không.

+) traceroute command:
Theo dõi tuyến đường mà một gói tin đi từ nguồn đến đích. Mỗi lần gói tin đi qua gateway được gọi là hop.

Lệnh sẽ hiển thị từng họp trên đường đi và thời gian để gói tin đến gateway đó và quay lại. Trong hệ điều hành Windows, sử dụng câu lệnh tracert để thay thế.

ping và traceroute sử dụng giao thức ICMP – InternetControl Message Protocol. Các gói tin ICMP sẽ gửi yêu cầu echo đến máy tính khác và đợi phản hồi.

Tobe continue….

Link tài liệu tham khảo từ Cisco !
Dịch bởi fb Hùng Minh Nguyễn