Để các mạng LAN (Local Area Network) có thể giao tiếp và chia sẻ tài nguyên với nhau, cần có các thiết bị mạng chuyên dụng. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về các thiết bị này, chức năng và vai trò của chúng trong việc kết nối các mạng LAN.
1. Card Mạng (NIC – Network Interface Card)
Card mạng, hay còn gọi là bộ điều hợp LAN (LAN adapter), là một thành phần phần cứng không thể thiếu trong mỗi máy tính để kết nối vào mạng LAN. Nó được cắm vào khe cắm trên bo mạch chủ và cung cấp cổng kết nối vật lý đến môi trường mạng. Loại card mạng phải tương thích với môi trường truyền dẫn và giao thức mạng đang sử dụng.
NIC chịu trách nhiệm:
- Chuyển đổi tín hiệu từ máy tính sang tín hiệu phù hợp với phương tiện truyền dẫn và ngược lại.
- Gửi, nhận và kiểm soát luồng dữ liệu trên mạng.
Card mạng NIC cho phép máy tính kết nối mạng LAN, đóng vai trò quan trọng trong truyền thông dữ liệu.
2. Bộ Lặp Tín Hiệu (Repeater)
Trong mạng LAN, cáp mạng thường có giới hạn về chiều dài (ví dụ: 100 mét cho cáp CAT5e/CAT6). Tín hiệu sẽ suy hao dần khi truyền đi xa. Để kết nối các thiết bị ở khoảng cách lớn hơn, cần sử dụng repeater để khuếch đại và làm mới tín hiệu.
Repeater hoạt động ở lớp vật lý (Physical Layer) trong mô hình OSI, khuếch đại tín hiệu nhận được và truyền đi với năng lượng cao hơn, giúp tín hiệu đi xa hơn.
3. Bộ Chia Tín Hiệu (Hub)
Hub có thể coi là một repeater đa cổng. Một hub thường có từ 4 đến 24 cổng (hoặc nhiều hơn). Hub thường được sử dụng trong các mạng 10BASE-T hoặc 100BASE-T. Trong cấu trúc mạng hình sao (star topology), hub đóng vai trò là trung tâm kết nối. Khi dữ liệu đến một cổng, hub sẽ gửi nó đến tất cả các cổng còn lại.
Có hai loại hub chính:
- Active Hub: Loại hub phổ biến, cần nguồn điện để hoạt động, khuếch đại tín hiệu đến và gửi đến tất cả các cổng khác.
- Smart Hub (Intelligent Hub): Tương tự active hub nhưng có thêm khả năng tự động dò lỗi, giúp phát hiện và khắc phục sự cố mạng.
4. Bộ Định Tuyến (Router)
Router là thiết bị mạng hoạt động ở lớp mạng (Network Layer) trong mô hình OSI. Router kết nối hai hoặc nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trong mạng cần nhận biết sự tồn tại của router để có thể gửi dữ liệu đến các mạng khác.
Router kết nối các mạng LAN khác nhau và định tuyến dữ liệu dựa trên địa chỉ IP, đảm bảo dữ liệu đến đúng đích.
Ưu điểm của Router:
- Kết nối các loại mạng khác nhau, từ Ethernet tốc độ cao đến các đường dây điện thoại tốc độ chậm.
- Định tuyến dữ liệu thông minh dựa trên địa chỉ IP.
Nhược điểm của Router:
- Chậm hơn bridge do cần nhiều tính toán hơn để tìm đường đi cho các gói tin.
- Có thể gây nghẽn mạng nếu kết nối các mạng có tốc độ khác nhau.
- Có đặc điểm chuyên biệt theo giao thức, tuy nhiên, các router hiện đại thường hỗ trợ nhiều giao thức.
5. Cầu Nối Mạng (Bridge)
Bridge là thiết bị mạng hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer) trong mô hình OSI. Bridge được sử dụng để kết nối hai mạng LAN lại với nhau thành một mạng lớn hơn. Bridge thường được sử dụng để kết nối hai mạng Ethernet.
Cầu nối mạng Bridge kết nối hai mạng LAN thành một mạng lớn hơn, hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu OSI.
Bridge hoạt động bằng cách quan sát các gói tin trên mạng. Khi thấy một gói tin từ một máy tính trong mạng này gửi đến một máy tính trong mạng khác, bridge sẽ sao chép và gửi gói tin đó đến mạng đích.
Ưu điểm của Bridge:
- Hoạt động trong suốt, các máy tính trong mạng không cần biết về sự tồn tại của bridge.
- Xử lý được nhiều loại lưu lượng mạng khác nhau.
Nhược điểm của Bridge:
- Chỉ kết nối được các mạng cùng loại.
- Khó khăn khi sử dụng cho các mạng tốc độ cao không nằm gần nhau về mặt vật lý.
6. Bộ Chuyển Mạch (Switch)
Switch có thể được coi là một bridge đa cổng. Trong khi bridge chỉ có hai cổng để kết nối hai segment mạng, switch có thể kết nối nhiều segment mạng hơn, tùy thuộc vào số lượng cổng.
Bộ chuyển mạch Switch kết nối nhiều thiết bị trong mạng LAN với hiệu suất cao, định tuyến dữ liệu trực tiếp đến địa chỉ đích.
Giống như bridge, switch “học” thông tin về mạng thông qua các gói tin mà nó nhận được và xây dựng một bảng chuyển mạch (switch table) để định tuyến dữ liệu chính xác.
Ngày nay, switch thường có hai chức năng chính: chuyển khung dữ liệu từ nguồn đến đích và xây dựng bảng chuyển mạch. Switch hoạt động ở tốc độ cao hơn repeater và cung cấp nhiều chức năng hơn, chẳng hạn như khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN).
7. Cổng Kết Nối (Gateway)
Gateway cho phép kết nối hai mạng sử dụng các giao thức khác nhau. Ví dụ, nếu một mạng sử dụng giao thức IP và mạng khác sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, hoặc SNA, gateway sẽ chuyển đổi giữa các giao thức này. Nhờ gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng giao thức khác nhau có thể giao tiếp với nhau.
Gateway không chỉ phân biệt các giao thức mà còn có thể phân biệt các ứng dụng, chẳng hạn như chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác hoặc chuyển đổi một phiên làm việc từ xa.
Tóm lại, việc lựa chọn thiết bị phù hợp để kết nối các mạng LAN phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng mạng, bao gồm khoảng cách, tốc độ, giao thức và các yếu tố khác. Hiểu rõ chức năng của từng thiết bị sẽ giúp bạn xây dựng một hệ thống mạng hiệu quả và ổn định.
