Network là gì ? Có những loại Network nào?

Theo từ điển Cambrigde, Network được định nghĩa là “a large system consisting of many similar parts that are connected together to allow movement or communication between or along the parts, or between the parts and a control centre”. Tạm dịch là “Một hệ thống lớn bao gồm nhiều phần tương tự nhau được kết nối với nhau để cho phép chuyển động hoặc liên lạc giữa các phần, hoặc giữa các phần với trung tâm điều khiển”.

Trong bài viết này, hãy cùng Cánh Cam tìm hiểu về Network – Mạng máy tính, cụ thể hơn là khám phá khái niệm, các thành phần  và thiết bị mạng chính, các loại mạng máy tính,…

Network là gì ?

Network (mạng máy tính) là hệ thống kết nối hai hoặc nhiều thiết bị điện toán để truyền và chia sẻ thông tin. Thiết bị điện toán bao gồm mọi thứ từ điện thoại di động đến máy chủ. Các thiết bị này được kết nối bằng dây vật lý như cáp quang hoặc cũng có thể không dây.

Trước khi có các hoạt động mạng hiện đại, các kỹ sư sẽ phải di chuyển máy tính để chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị, đây là một nhiệm vụ khó khăn khi ở thời điểm đó các máy tính còn lớn và cồng kềnh. Để đơn giản hóa quy trình (đặc biệt là đối với các nhân viên chính phủ), Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã tài trợ cho việc tạo ra network hoạt động đầu tiên (được gọi là ARPANET) vào cuối những năm 1960.

Kể từ đó, các hoạt động mạng network và các hệ thống máy tính điều khiển chúng đã phát triển vượt bậc. Các mạng máy tính ngày nay tạo điều kiện giao tiếp giữa các thiết bị trên quy mô lớn cho nhiều mục đích kinh doanh, giải trí và nghiên cứu. Internet, tìm kiếm trực tuyến, email, chia sẻ âm thanh và video, thương mại điện tử, phát trực tiếp và phương tiện truyền thông xã hội đều tồn tại nhờ những tiến bộ trong mạng máy tính.

Các thành phần chính của Network

Trước khi đi sâu vào các chủ đề mạng phức tạp hơn, hãy cùng Cánh Cam tìm hiểu các thành phần mạng cơ bản, bao gồm:

• Địa chỉ IP: Địa chỉ IP là số duy nhất được gán cho mọi thiết bị trong mạng Giao thức Internet (IP); mỗi địa chỉ IP xác định mạng máy chủ của thiết bị và vị trí của thiết bị trên mạng. Khi một thiết bị gửi dữ liệu đến thiết bị khác, dữ liệu bao gồmột “tiêu đề” (header) bao gồm địa chỉ IP của cả thiết bị gửi và thiết bị nhận.
• Node: Node là một điểm kết nối mạng có thể nhận, gửi, tạo hoặc lưu trữ dữ liệu. Về cơ bản, đó là bất kỳ thiết bị mạng nào – máy tính, máy in, modem, brides hay switch – có thể nhận dạng, xử lý và truyền thông tin đến một node mạng khác. Mỗi node yêu cầu một số hình thức nhận dạng (như địa chỉ IP hoặc MAC) để có thể truy cập vào mạng.
• Bộ định tuyến (Router): Bộ định tuyến là thiết bị vật lý hoặc ảo gửi “gói” dữ liệu giữa các mạng. Bộ định tuyến phân tích dữ liệu trong các gói để xác định đường truyền tốt nhất và sử dụng các thuật toán định tuyến phức tạp để chuyển tiếp các gói dữ liệu cho đến khi chúng đến được node đích.
• Bộ chuyển mạch (Switch): Switch là thiết bị kết nối các thiết bị mạng và quản lý giao tiếp giữa các node trong mạng, đảm bảo các gói dữ liệu đến đích mong muốn. Không giống như router, gửi thông tin giữa các mạng, switch gửi thông tin giữa các node trong mạng.

Do đó, “chuyển mạch” – switch đề cập đến cách dữ liệu được truyền giữa các thiết bị trên mạng (network). Network dựa vào 03 loại switch chính:

• • Circuit switching (chuyển mạch kênh): thiết lập một đường truyền dữ liệu chuyên dụng giữa các node trong mạng, do đó không có lưu lạng nào khác có thể đi qua cùng một đường dẫn. Switch đảm bảo băng thông đầy đủ trong mỗi lần truyền.
  • Message switching (chuyển mạch tin): gửi toàn bộ tin nhắn từ node nguồn đến node đích, trong đó tin sẽ di chuyển từ node chuyển mạch này sang node chuyển mạch khác cho khi đến đích.
  • Packet switching (chuyển mạch gói): liên quan đến việc chia nhỏ dữ liệu thành các thành phần độc lập để làm cho việc truyền dữ liệu ít đòi hỏi tài nguyên mạng hơn. Thay vì gửi toàn bộ dữ liệu một lần, các gói nhỏ này sẽ tự di chuyển qua mạng và đến đích cuối cùng.
• Ports: Port biểu thị kết nối cụ thể giữa các thiết bị mạng, với mỗi cổng được xác định bằng một số. Nếu địa chỉ IP tương tự như địa chỉ khách sạn, thì port là dãy phòng và số phòng. Máy tính sử dụng số port để xác định ứng dụng, dịch vụ hoặc quy trình nào sẽ nhận được tin nào.
• Gateways: Gateways là thiết bị phần cứng giúp kết nối và truyền thông giữa hai mạng khác nhau. Các thiết bị như router, tường lửa và các loại cổng mạng khác sử dụng các công nghệ như bộ chuyển đổi tốc độ (rate converters), bộ dịch giao thức (protocol translators) và nhiều công cụ khác để cho phép các thiết bị không tương thích vẫn có thể giao tiếp với nhau qua mạng.

Các loại Computer Network (mạng máy tính)

Thông thường, mạng máy tính được phân loại theo khu vực địa lý mà nó bao phủ. Ví dụ, mạng nội bộ (LAN) kết nối các máy tính trong một không gian vật lý cụ thể, trong khi mạng diện rộng (WAN) có thể kết nối các máy tính ở các châu lục khác nhau. Tuy nhiên, mạng còn có thể được phân loại theo giao thức sử dụng, cách sắp xếp thiết bị, cách quản lý lưu lượng mạng, hoặc mục đích sử dụng trong từng môi trường cụ thể.

Dưới đây là các loại mạng phổ biến, được chia thành 3 nhóm chính:

Phân loại Network theo khu vực địa lý

• Mạng nội bộ (LAN – Local Area Network)
  LAN kết nối các máy tính trong phạm vi nhỏ, như trong văn phòng, trường học hoặc bệnh viện. Đây thường là mạng do cá nhân hoặc tổ chức tự quản lý.
• Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)
  WAN kết nối các máy tính trên phạm vi rất rộng, có thể là giữa các thành phố, quốc gia hoặc châu lục. WAN có thể được vận hành bởi nhiều tổ chức khác nhau. Một ví dụ điển hình là mạng điện toán đám mây, vì nó sử dụng hạ tầng phân tán toàn cầu.
• SD-WAN (Mạng diện rộng định nghĩa bằng phần mềm)
  SD-WAN là mô hình mạng WAN ảo hóa, sử dụng công nghệ SDN (mạng định nghĩa bằng phần mềm) để quản lý tập trung các mạng WAN rời rạc và tối ưu hiệu suất mạng.
• Mạng đô thị (MAN – Metropolitan Area Network)
  MAN lớn hơn LAN nhưng nhỏ hơn WAN, thường do các cơ quan chính phủ hoặc thành phố sở hữu và quản lý.
• Mạng cá nhân (PAN – Personal Area Network)
  PAN phục vụ cho một cá nhân. Ví dụ, nếu bạn có iPhone và MacBook và hai thiết bị này tự đồng bộ hình ảnh, tin nhắn, email,… thì đó chính là một mạng PAN.

Phân loại mạng theo phương thức truyền dẫn

• Mạng có dây
  Thiết bị mạng được kết nối bằng dây như cáp đồng, cáp Ethernet, cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc cáp quang. Loại cáp sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu về tốc độ và khoảng cách truyền dữ liệu.
• Mạng không dây
  Mạng không dây truyền dữ liệu qua sóng hồng ngoại, sóng radio hoặc sóng điện từ, nhờ vào các thiết bị có gắn sẵn ăng-ten và cảm biến. Không cần dây cáp.

Phân loại mạng theo kiểu truyền dữ liệu

• Mạng đa điểm (Multipoint network)
  Nhiều thiết bị cùng chia sẻ đường truyền và tài nguyên mạng.
• Mạng điểm-điểm (Point-to-Point)
  Hai thiết bị kết nối trực tiếp với nhau để truyền dữ liệu.
• Mạng quảng bá (Broadcast network)
  Một thiết bị gửi dữ liệu một chiều cho nhiều thiết bị khác nhận cùng lúc. Ví dụ như các kênh truyền hình phát sóng.
• Mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network)
  VPN là kết nối an toàn giữa hai điểm mạng. Nó tạo ra một kênh truyền mã hóa, bảo vệ danh tính và dữ liệu người dùng khỏi bị đánh cắp.

Kiến trúc Network

1. Kiến trúc mạng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P)

Trong kiến trúc P2P, hai hoặc nhiều máy tính được kết nối với nhau như những “người ngang hàng” – tức là tất cả đều có quyền và vai trò ngang nhau trong mạng. Mạng P2P không cần máy chủ trung tâm để điều phối. Mỗi máy tính vừa đóng vai trò là client (thiết bị yêu cầu dịch vụ), vừa là server (thiết bị cung cấp dịch vụ). Các máy chia sẻ tài nguyên của mình như bộ nhớ, dung lượng lưu trữ, băng thông và sức mạnh xử lý cho nhau.

2. Kiến trúc máy khách – máy chủ (Client-Server)

Trong mô hình này, một máy chủ trung tâm (hoặc một nhóm máy chủ) sẽ quản lý tài nguyên và cung cấp dịch vụ cho các máy khách (clients). Máy khách không chia sẻ tài nguyên với nhau mà chỉ giao tiếp thông qua máy chủ. Kiến trúc client-server thường được gọi là kiến trúc phân tầng (tiered architecture) vì nó gồm nhiều lớp hoạt động riêng biệt như tầng giao tiếp, tầng xử lý và tầng dữ liệu.

3. Kiến trúc lai (Hybrid Architecture)

Kiến trúc lai kết hợp cả hai mô hình trên – vừa có máy chủ trung tâm quản lý, vừa cho phép các thiết bị tương tác trực tiếp với nhau như trong mạng P2P.

Cấu trúc liên kết mạng (Network Topology)

Nếu như kiến trúc mạng là phần lý thuyết định hướng cách thiết kế và vận hành mạng, thì cấu trúc liên kết mạng là cách triển khai thực tế của kiến trúc đó. Cấu trúc liên kết mô tả cách sắp xếp các nút mạng (nodes) và kết nối (links) — cả về mặt vật lý lẫn logic — trên một hệ thống mạng. Điều này bao gồm toàn bộ phần cứng (như router, switch, cáp mạng), phần mềm (ứng dụng, hệ điều hành), cũng như phương tiện truyền tải (có dây hoặc không dây).

Các loại cấu trúc liên kết phổ biến

• Bus (tuyến): Tất cả các thiết bị mạng được kết nối trực tiếp vào một sợi cáp chính. Tín hiệu truyền theo một chiều dọc theo cáp này.
• Ring (vòng): Các thiết bị được nối thành một vòng khép kín. Mỗi thiết bị có đúng hai thiết bị “hàng xóm” ở hai bên. Dữ liệu được truyền theo một chiều hoặc hai chiều qua các thiết bị trung gian.
• Star (hình sao): Tất cả các thiết bị đều kết nối về một trung tâm điều phối (hub hoặc switch). Đây là cấu trúc phổ biến vì dễ quản lý và khắc phục sự cố.

• Mesh (lưới): Các thiết bị được kết nối chéo với nhau. Có hai dạng:

  • Full mesh: Mỗi nút kết nối với tất cả các nút khác. Cung cấp độ dự phòng và ổn định cao nhất, nhưng chi phí cao và phức tạp.

  • Partial mesh: Chỉ một số nút quan trọng (thường là các nút truyền dữ liệu thường xuyên) được kết nối với nhau. Dễ triển khai hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

=> Lưu ý về mạng mesh: Bất kể là dạng full hay partial, mạng mesh có khả năng tự cấu hình và tự tổ chức. Điều này có nghĩa là mạng sẽ tự động chọn tuyến đường truyền dữ liệu tối ưu nhất mà không cần người dùng can thiệp, đảm bảo tốc độ và độ tin cậy khi truyền tải.

Giao thức truyền thông mạng (Network Communication Protocols)

Dù là bộ giao thức internet (IP), Ethernet, mạng không dây (WLAN) hay chuẩn giao tiếp di động, mọi hệ thống mạng máy tính đều hoạt động dựa trên các giao thức truyền thông — là tập hợp các quy tắc mà mọi thiết bị trong mạng phải tuân theo để có thể chia sẻ và nhận dữ liệu. Trong nhiều trường hợp, các thiết bị không tương thích (ví dụ: máy tính Windows truy cập máy chủ Linux) cần gateway (cổng mạng) để hỗ trợ quá trình giao tiếp.

Mô hình TCP/IP – Cốt lõi của mạng hiện đại

Phần lớn các mạng hiện nay sử dụng mô hình TCP/IP, gồm 4 lớp cơ bản:

1. Lớp truy cập mạng (Network Access Layer)

Còn gọi là lớp liên kết dữ liệu (data link layer) hoặc lớp vật lý (physical layer). Đây là lớp chịu trách nhiệm truyền dữ liệu vật lý giữa các thiết bị trong cùng một mạng. Nó bao gồm cả phần cứng và phần mềm cần thiết để kết nối với phương tiện truyền dẫn (như cáp Ethernet). Giao thức phổ biến: ARP (Address Resolution Protocol) dùng để tìm địa chỉ phần cứng từ địa chỉ IP.

2. Lớp Internet (Internet Layer)

Lớp này đảm nhận việc định địa chỉ logic, định tuyến và phân phối gói tin qua các mạng khác nhau. Giao thức chính: IP (Internet Protocol) và ICMP (Internet Control Message Protocol) — giúp quản lý việc truyền gói tin giữa các thiết bị thuộc mạng khác nhau.

3. Lớp Giao vận (Transport Layer)

Đây là lớp cho phép truyền dữ liệu giữa các lớp trên và lớp dưới, đồng thời hỗ trợ kiểm tra lỗi và điều khiển luồng dữ liệu.

• TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức kết nối, truyền dữ liệu ổn định, chậm hơn nhưng tin cậy.
• UDP (User Datagram Protocol): Giao thức không kết nối, nhanh hơn nhưng không đảm bảo dữ liệu được nhận đầy đủ. Phù hợp với các ứng dụng yêu cầu thời gian thực như xem video, chơi game, tra cứu DNS.

4. Lớp Ứng dụng (Application Layer)

Đây là lớp tương tác trực tiếp với ứng dụng người dùng. Sử dụng các giao thức như:

• HTTP, FTP, POP3, SMTP, DNS, SSH, v.v…

Lớp này đảm nhiệm việc cung cấp các dịch vụ mạng cho ứng dụng, chẳng hạn như truy cập web, gửi email, truyền file.

Mô hình OSI – Khung lý thuyết tham khảo

Bên cạnh TCP/IP, mô hình OSI (Open Systems Interconnection) cũng có ảnh hưởng lớn trong lĩnh vực mạng máy tính. OSI chia hoạt động mạng thành 7 lớp trừu tượng — mang tính lý thuyết, giúp các kỹ sư và lập trình viên hiểu rõ quá trình truyền thông mạng. Tuy OSI ít được ứng dụng trực tiếp trong triển khai thực tế, nhưng nó đóng vai trò giáo dục và định hướng thiết kế giao thức mới, giúp đảm bảo khả năng tương thích giữa các công nghệ.

Tại sao TCP/IP được dùng phổ biến hơn?

So với OSI, mô hình TCP/IP thực tế và linh hoạt hơn, chính điều này đã khiến nó trở thành nền tảng của mạng internet hiện đại. Thiết kế mạnh mẽ và khả năng mở rộng cao đã giúp TCP/IP hỗ trợ hàng tỷ thiết bị, đáp ứng lượng dữ liệu khổng lồ toàn cầu.

Network hoạt động như thế nào?

Ví dụ: Gửi email

Hãy tưởng tượng bạn muốn gửi một email. Sau khi soạn xong, bạn nhấn nút “Gửi”. Lúc này, mạng máy tính bắt đầu hoạt động để đưa email đến người nhận.

Khi bạn nhấn “Gửi”, giao thức SMTP hoặc POP3 sẽ sử dụng kết nối wifi để gửi thông điệp từ máy tính của bạn (gọi là nút gửi) đi vào hệ thống mạng. Email sau đó được nén lại và chia nhỏ thành các gói dữ liệu (packet), rồi tiếp tục được phân nhỏ hơn nữa thành bit – tức là chuỗi các số 0 và 1. Cổng mạng (gateway) sẽ định tuyến các bit này sang hệ thống mạng của người nhận. Trong quá trình này, gateway có thể chuyển đổi định dạng dữ liệu và giao thức nếu hai hệ thống không tương thích. Khi các bit đến máy của người nhận, mạng sẽ thực hiện quá trình giải mã và tái tạo lại thông điệp gốc. Nhờ vậy, email xuất hiện dưới dạng hoàn chỉnh, dễ đọc trong hộp thư đến của người nhận (hay còn gọi là nút nhận).

Mục tiêu chính của việc triển khai Computer Network (mạng máy tính)

Không có ngành nào – giáo dục, bản lẻ, tài chính, công nghe, chính phủ hay chăm sóc sức khỏe – có thể tồn tại mà không có network được thiết kế tốt. Một tổ chức càng lớn, mạng càng trở nên phức tạp. Trước khi thực hiện nhiệm vụ khó khăn là tạo và triển khai network, sau đây là một số mục tiêu chính cần cân nhắc.

1. Chia sẻ tài nguyên

Các doanh nghiệp ngày nay trải rộng trên toàn cầu, với các tài sản quan trọng được chia sẻ giữa các phòng ban, khu vực địa lý và múi giờ. Khách hàng không còn bị ràng buộc bởi vị trí. Một network cho phép dữ liệu và phần cứng có thể truy cập được đối với mọi người dùng có liên quan. Điều này cũng giúp xử lý dữ liệu khách hàng và chu kỳ phát triển sản phẩm để cho phép các quyết định điều hành ở cấp cao nhất.

2. Tính khả dụng và độ tin cậy của tài nguyên

Network đảm bảo rằng các tài nguyên không có trong các silo không thể truy cập và có sẵn từ nhiều điểm. Độ tin cậy cao xuất phát từ thực tế là thường có các cơ quan cung cấp khác nhau . Các tài nguyên quan trọng được sao lưu trên nhiều máy để có thể truy cập trong trường hợp xảy ra sự cố như phần cứng ngừng hoạt động.

3. Quản lý hiệu suất

Khối lượng công việc của công ty chỉ tăng khi công ty phát triển. Khi một hoặc nhiều bộ xử lý được thêm vào mạng, nó sẽ cải thiện hiệu suất chung của hệ thống và thích ứng với sự phát triển này. Lưu dữ liệu trong cơ sở dữ liệu được thiết kế tốt có thể cải thiện đáng kể thời gian tìm kiếm và truy xuất.

4. Tiết kiệm chi phí

Máy tính mainframe lớn là khoản đầu tư tốn kém và việc thêm bộ xử lý vào các điểm chiến lược trong hệ thống có ý nghĩa hơn. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn tiết kiệm tiền. Vì nó cho phép nhân viên truy cập thông tin trong vài giây, tiết kiệm thời gian hoạt động và sau đó là chi phí. Quản trị mạng tập trung cũng có nghĩa là cần ít sự đầu tư hơn cho đội ngũ hỗ trợ công nghệ thông tin.

5. Tăng dung lượng lưu trữ

Thiết  bị lưu trữ gắn mạng là một lợi ích cho những nhân viên làm việc gắn với khôi lượng dữ liệu lớn. Ví dụ, mọi thành viên trong nhóm khoa học dữ liệu không cần kho dữ liệu riêng lẻ cho số lượng hồ sơ lớn mà họ xử lý. Các kho lưu trữ tập trung thực hiện công việc theo cách thậm chí còn hiệu quả hơn. Với các doanh nghiệp có số lượng khách hàng lớn được lưu vào hệ thống của họ, khả năng tăng dung lượng lưu trữ là vô cùng cần thiết.

6. Truy cập từ xa an toàn

Máy tính thúc đẩy tính linh hoạt, điều này rất quan trọng trong thời điểm bất ổn như hiện nay khi thiên tai và đại dịch đang tàn phá thế giới. Một network an toàn đảm bảo rằng người dùng có an toàn để sử dụng và truy cập các dữ liệu nhạy cảm, ngay cả khi họ không ở trong khuôn viên công ty. Các thiết bị di động cầm tay được đăng ký vào mạng.

Kết luận

Trên đây là bài viết của Cánh Cam giới thiệu những thông tin cơ bản liên quan đến network, mong rằng qua bài viết này mang lại những kiến thức hữu ích cho quý bạn đọc.

>> Xem thêm: Dedicated server là gì? Tìm hiểu A- Z về Dedicated server
>> Xem thêm: Server là gì ? Các loại server được sử dụng phổ biến ?
>> Xem thêm: DNS là gì ? DNS dùng để làm gì ?