59
Chương 4
MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET
Chương này giới thiệu sơ lược về mạng máy tính, các thành phần cơ bản của mạng máy
tính, cách kết nối mạng và cách phân loại mạng máy tính. Từ đó giúp sinh viên có kiến thức tổng
quan về mạng máy tính, đồng thời sinh viên còn được trang bị các kiến thức về mạng Internet,
lịch sử và các dịch vụ cơ bản của Internet.
4.1. MẠNG MÁY TÍNH
Ngày nay, nhu cầu sử dụng máy tính không ngừng được tăng lên về cả số lượng và ứng
dụng, đặc biệt là sự phát triển hệ thống mạng máy tính, kết nối các máy tính lại với nhau thông
qua môi trường truyền tin để cùng nhau chia sẻ tài nguyên trên mạng góp phần làm tăng hiệu quả
của các ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, kinh tế, quân sự, văn hoá. Sự kết
hợp của máy tính với hệ thống truyền thông (communication), đặc biệt là viễn thông
(telecommunication) đã tạo ra một sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức khai
thác và sử dụng các hệ thống máy tính. Từ đó đã hình thành các môi trường trao đổi thông tin tập
trung, phân tán, cho phép đồng thời nhiều người cùng trao đổi thông tin với nhau một cách
nhanh chóng và hiệu quả từ những vị trí địa lý khác nhau. Các hệ thống như thế được gọi là
mạng máy tính (computer network). Như vậy, mạng máy tính là một tập hợp gồm nhiều máy tính
hoặc thiết bị xử lý thông tin được kết nối với nhau qua các đường truyền vật lí theo một kiến trúc
mạng nhất định và có sự trao đổi dữ liệu với nhau. Nhờ có mạng máy tính, thông tin từ một máy
tính có thể được truyền sang máy tính khác.
Ví dụ về mạng:
- Mạng máy tính của Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
- Mạng của Công ty FPT.
4.1.1. Các thành phần cơ bản của mạng máy tính
Một mạng máy tính có thể có các thành phần sau:
- Các máy tính (Computer): Được dùng
để xử lý, lưu trữ và trao đổi thông tin. Mỗi
máy tính trong mạng máy tính là một nút của
mạng.
Máy tính
- Cạc mạng (Network Interface Card,
NIC): Là một bản mạch cung cấp khả năng
truyền thông mạng cho một máy tính.
Cạc mạng máy tính
60
- Đường truyền vật lý: Là phương tiện
(media) truyền tải dữ liệu, là nơi trên đó dữ
liệu được truyền đi. Ta có thể chia đường
truyền thành hai loại là hữu tuyến và vô
tuyến.
Dây cáp mạng
Sóng vô tuyến
- Các thiết bị kết nối mạng: Là các
thiết bị để liên kết các máy tính và các mạng
với nhau như HUB, SWITCH, ROUTER...
Switch
- Các thiết bị đầu cuối (terminal) như:
Máy photo, máy in, máy scan, camera máy
tính...
Máy photo
Máy in
Máy scan
Webcam
- Các phụ kiện mạng như giắc cắm, ổ
cắm...
Giắc cắm mạng
Ổ cắm mạng
Hình 4.1. Các thành phần cơ bản của mạng
- Hệ điều hành mạng là một phần mềm điều khiển sự hoạt động của mạng.
- Các ứng dụng trên mạng (ví dụ: email, tìm kiếm, www, hệ quản trị cơ sở dữ liệu...).
- Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách kết nối máy tính với nhau
và qui ước truyền dữ liệu giữa các máy tính như thế nào. Cách nối các máy tính với nhau gọi là
hình trạng (topology) của mạng. Tập các qui ước truyền thông gọi là giao thức (protocol).
4.1.2. Mô hình kết nối và giao thức mạng
a) Mô hình kết nối (Topo mạng)
Dựa theo kĩ thuật truyền tải thông tin, người ta có thể chia mạng thành hai kiểu nối mạng
chủ yếu là điểm-điểm (point-to-point network) và quảng bá (broadcast hay point-to-multipoint
network).
- Kiểu kết nối điểm-điểm
61
Trong hệ thống mạng này, các đường truyền nối các nút thành từng cặp và mỗi nút đều
có trách nhiệm lưu trữ dữ liệu tạm thời, sau đó chuyển tiếp dữ liệu đến nút lân cận nó (nút được
nối trực tiếp với nó). Nút lân cận sẽ chuyển tiếp dữ liệu như vậy cho đến khi dữ liệu đến đích, do
cách thức làm việc như thế nên mạng kiểu này còn được gọi là mạng “Lưu và chuyển tiếp”
(Store and Forward). Kiểu nối mạng điểm - điểm có ba dạng chính là: hình sao (star), chu trình
(loop) và hình cây (tree).
Topo mạng hình sao – Star
Topo mạng chu trình – Loop
Topo mạng hình cây – Tree
Hình 4.2. Các mạng có cấu trúc điểm – điểm
- Kiểu kết nối quảng bá
Trong hệ thống mạng quảng bá chỉ tồn tại một kênh truyền vật lý, tất cả các nút trong
mạng cùng truy cập chung trên kênh truyền vật lý này. Dữ liệu được gửi đi từ một nút nào đó sẽ
được tất cả các nút còn lại tiếp nhận, do đó cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn cứ
vào đó kiểm tra dữ liệu xem có phải là gửi đến mình hay không. Kiểu kết nối quảng bá có một số
dạng chính: bus và vòng tròn.
Topo mạng – Bus
Topo mạng – Ring
Vệ tinh
Hình 4.3. Các mạng có cấu trúc quảng bá
b) Giao thức mạng (Network protocol)
Việc trao đổi thông tin, cho dù là đơn giản nhất cũng đều phải tuân theo những quy tắc
nhất định. Việc truyền tín hiệu trên mạng cần phải có những quy tắc, quy ước về nhiều mặt, từ
khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu cho tới các thủ tục gửi, nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu
quả, chất lượng truyền tin và xử lý các lỗi. Yêu cầu về xử lý và trao đổi thông tin của người sử
62
dụng càng cao thì các quy tắc càng nhiều và phức tạp hơn. Tập hợp tất các quy tắc, quy ước đó
được gọi là giao thức (protocol) của mạng. Các thành phần chính của một giao thức bao gồm:
- Cú pháp: Định dạng dữ liệu, phương thức mã hóa và các mức tín hiệu.
- Ngữ nghĩa: Thông tin điều khiển, điều khiển lưu lượng và xử lý lỗi...
4.1.3. Phân loại mạng máy tính
Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tùy theo yếu tố chính được chọn để làm chỉ tiêu
phân loại như theo khoảng cách địa lý, theo topo kết nối hay kiểu truyền thông mà mạng sử
dụng...
Cách 1: Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý
Nếu lấy “khoảng cách địa lý” làm yếu tố chính thì mạng được phân chia thành mạng cục
bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu.
- Mạng cục bộ (LAN: Local Area Network): là mạng được cài đặt trong một phạm vi
tương đối nhỏ (ví dụ trong một cơ quan, công ty, trường học...).
- Mạng đô thị (MAN: Metropolitan Area Network): là mạng được cài đặt trong phạm vi
một thành phố, một trung tâm kinh tế, phạm vi địa lý là hàng trăm km.
- Mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network): phạm vi hoạt động của mạng có thể vượt
qua biên giới một quốc gia, có thể cả một khu vực.
- Mạng toàn cầu (VAN: Vast Area Network): phạm vi của mạng trải rộng trên khắp các
lục địa.
Khoảng cách địa lý có tính chất tương đối, đặc biệt trong thời đại ngày nay. Những tiến
bộ và sự phát triển của công nghệ truyền dẫn và quản lý mạng khiến ranh giới khoảng cách địa lý
giữa các mạng trở nên mờ nhạt. Hiện tại, khi phân loại mạng theo khoảng cách địa lý người ta
thường đồng nhất 4 loại mạng trên thành 2 loại sau:
- WAN là mạng lớn trên diện rộng, hệ thống mạng này có thể truyền thông và trao đổi dữ
liệu trong một phạm vi rộng lớn như trong một quốc gia hay quốc tế.
- LAN là mạng cục bộ được bố trí trong phạm vi hẹp như một cơ quan, một bộ, ngành...
Một số mạng LAN có thể nối lại với nhau để tạo thành một mạng LAN lớn hơn.
Cách 2: Phân loại mạng theo mối quan hệ giữa các máy trong mạng
- Mạng bình đẳng (peer-to-peer, còn được gọi là mạng ngang hàng): Các máy có quan hệ
ngang hàng, một máy có thể yêu cầu một máy khác phục vụ.
- Mạng khách/chủ (client/server): Một số máy là server (máy chủ) chuyên phục vụ các
máy khác gọi là máy khách (client) hay máy trạm (work station) khi có yêu cầu. Các dịch vụ
có thể là cung cấp thông tin, tính toán hay các dịch vụ Internet.
63
4.2. INTERNET
4.2.1. Một số khái niệm
a) Internet
Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu gồm các mạng máy tính được liên kết với
nhau. Hệ thống này sử dụng giao thức truyền thông TCP/IP (Transmission Control Protocol/
Internet Protocol) để truyền dữ liệu.
Điểm khác với các mạng máy tính thông thường là ở chỗ Internet không thuộc sở hữu
của ai cả và không có mạng nào điều hành mạng nào, chỉ có các ủy ban điều phối và kĩ thuật (các
tổ chức phi lợi nhuận, phi chính phủ - non profit, non govermental) quản lý việc cấp địa chỉ và
nghiên cứu các chính sách cũng như công nghệ trên Internet.
Hệ thống Internet bao gồm hàng ngàn mạng máy tính của các doanh nghiệp, các viện
nghiên cứu và các trường đại học, người dùng cá nhân và các chính phủ trên toàn cầu. Chúng
cung cấp một khối lượng thông tin và dịch vụ khổng lồ trên Internet, mạng Internet mang lại rất
nhiều tiện ích hữu dụng cho người sử dụng, một trong các tiện ích phổ thông của Internet là hệ
thống World Wide Web (WWW), thư điện tử (email), trò chuyện trực tuyến (chat), máy tìm
kiếm (search engine), các dịch vụ thương mại và chuyển ngân và các dịch vụ về y tế, giáo dục
như hình thức đào tạo trực tuyến, chữa bệnh từ xa...
- Lịch sử Internet
Nguồn gốc của Internet là ARPANET, một dự án do bộ Quốc phòng Mỹ khởi đầu năm
1969 thực hiện kết nối mạng giữa Bộ Quốc phòng Mỹ với một số cơ sở nghiên cứu khoa học lớn
ở Mỹ. Giao thức truyền thông lúc đó được dùng là NCP (Network Control Protocol), đến giữa
những năm 70, họ giao thức TCP/IP được Vincerf (đại học Stanford) và Robert Kahn phát triển,
đến năm 1983 thì họ giao thức này hoàn toàn thay thế NCP trong ARPANET.
Sau một thời gian kế hoạch sử dụng ARPANET không thực hiện được như mong muốn
vì một số lý do kỹ thuật và chính trị. Do vậy, năm 1986 Hội đồng Khoa học Quốc gia Hoa kỳ
(National Science Foundation - NSF) đã xây dựng mạng NSFNET, một mạng riêng và hoạt động
nhanh hơn nhiều để nối với các trung tâm siêu tính toán (tốc độ đường truyền là 1,5 Mb/s thay vì
560 Kb/s trong ARPANET). Sự xuất hiện của mạng NSFNET đã thúc đẩy sự tăng trưởng của
Internet, một xa lộ thông tin mới hình thành và nhiều trường đại học, viện nghiên cứu đã tham
gia vào cộng đồng Internet. Sau đó các tổ chức chính phủ, giới kinh doanh cũng vào cuộc và
ngày càng chiếm tỷ trọng đáng kể trong thế giới Internet. Về mặt địa lý Internet cũng đã nhanh
chóng vượt ra khỏi nước Mỹ và trở thành mạng toàn cầu với vài chục triệu người dùng như hiện
nay, đến năm 1990 thì quá trình chuyển đổi sang Internet hoàn tất và ARPANET ngừng hoạt
động.
Về kiến trúc, Internet cũng đã có những thay đổi. Trước đây mạng chỉ sử dụng giao thức
IP thì ngày nay nhiều mạng với kiến trúc khác (không dùng IP) nhờ có cầu kết nối đa giao thức
(multiprotocol gateway) vẫn có thể kết nối được vào Internet và sử dụng đầy đủ các dịch vụ
thông tin trên Internet.