Slide bài giảng Khoa học máy tính 12 Kết nối bài 3: Một số thiết bị mạng thông dụng (phần 1)

Tóm lược nội dung

BÀI 3. MỘT SỐ THIẾT BỊ MẠNG THÔNG DỤNG

KHỞI ĐỘNG

Dữ liệu trên đường truyền mạng được mang bởi các tín hiệu vật lí như dao động điện trong mạng cục bộ (Local area network - LAN), sóng vô tuyến điện trong mạng không dây, tín hiệu ánh sáng trong cáp quang,

Ngoài cáp mạng, còn có các thiết bị mạng khác gọi là thiết bị kết nối như bộ chia tín hiệu (hub), bộ chuyển mạch (switch), bộ định tuyến (router), bộ thu phát không dây (Wi-Fi),... Mỗi thiết bị đó đều có những chức năng riêng. Hãy cùng tìm hiểu chức năng và cách sử dụng chúng.

Bài làm rút gọn:

- Switch: 

+ Là thiết bị kết nối mạng thông minh hơn hub. 

+ Switch có khả năng phân loại và chuyển tiếp dữ liệu chỉ đến thiết bị đích cần nhận. Điều này giúp giảm thiểu xung đột và tăng hiệu suất mạng.

- Hub: 

+ Là thiết bị kết nối mạng đơn giản nhất. 

+ Nó nhận tín hiệu đầu vào và gửi chúng đến tất cả các cổng kết nối khác. 

+ Tuy nhiên, hub không có khả năng phân loại và chỉ đơn giản là gửi tín hiệu đến tất cả các thiết bị kết nối khác, dẫn đến sự cản trở và xung đột trong mạng.

- Wi-Fi Access Point: 

+ Là thiết bị cho phép kết nối không dây trong mạng. 

+ Nó tạo ra một mạng Wi-Fi để các thiết bị có thể kết nối và truy cập vào mạng Internet hoặc các tài nguyên trong mạng LAN.

- Router: 

+ Là thiết bị kết nối mạng thông minh, được sử dụng để kết nối các mạng khác nhau và điều hướng dữ liệu giữa chúng. 

+ Router có khả năng xác định đường đi tối ưu cho gói tin dữ liệu và định tuyến chúng đến đích mong muốn trên mạng.

1. THIẾT BỊ MẠNG THÔNG DỤNG

a) Hub và switch

Hoạt động 1: Hub hay switch?

Em đã bao giờ tham dự một buổi gặp gỡ mà nhiều người nói cùng một lúc, gây ồn đến mức không thể nghe được ai nói gì chưa? Điều tương tự cũng có thể xảy ra trong LAN. Khi nhiều máy đồng thời gửi dữ liệu lên đường truyền chung, tín hiệu sẽ bị hỏng khiến các máy tính không thể nhận biết được dữ liệu. Hiện tượng này gọi là xung đột (collision) tín hiệu dẫn đến phải truyền lại làm giảm hiệu quả của mạng. Hãy thảo luận để trả lời các câu hỏi sau: hub hay switch, thiết bị nào dễ gây ra xung đột tín hiệu hơn? Khi nào nên dùng hub, khi nào nên dùng switch?

Bài làm rút gọn:

- So với switch  thì Hub dễ gây ra xung đột tín hiệu hơn. Khi một hub nhận được tín hiệu từ một cổng, nó sẽ chuyển tín hiệu đó đến tất cả các cổng khác. Điều này gây ra xung đột khi nhiều thiết bị cố gắng truyền dữ liệu cùng một lúc trên cùng một đường truyền.

- Khi nên dùng hub: 

+ Hub thường được sử dụng trong những mạng LAN nhỏ, đơn giản và không đòi hỏi hiệu suất cao. 

+ Ví dụ, trong một mạng LAN nhỏ gia đình, nơi mà không có sự cạnh tranh lớn về băng thông và số lượng thiết bị kết nối ít.

- Khi nên dùng switch: 

+ Switch được sử dụng trong những mạng LAN lớn hơn, đòi hỏi hiệu suất cao và khả năng xử lý xung đột tốt hơn. 

+ Switch giúp giảm hiện tượng xung đột tín hiệu bằng cách tạo kết nối trực tiếp giữa các thiết bị trong mạng LAN. 

+ Khi một gói tin đến, switch chỉ chuyển tiếp nó đến thiết bị đích thích hợp, giúp tăng hiệu suất và bảo đảm chất lượng kết nối trong mạng.

Hoạt động 2: Điểm truy cập không dây là gì?

Có thể em đã từng nghe nói đến điểm truy cập không dây (Wireless Access Point). Ý nghĩa của nó là gì?

Bài làm rút gọn:

Là một thiết bị cho phép các thiết bị di động kết nối vào mạng không dây, mở rộng phạm vi địa lý và cho phép truy cập vào các tài nguyên trên mạng.

b) Wireless Access Point

Hoạt động 3: Kết nối máy tính thuộc các LAN khác nhau

Có thể sử dụng hub hay switch để kết nối hai máy tính thuộc hai LAN khác nhau qua Internet được không?

Bài làm rút gọn:

- Không thể.

c) Router

Hoạt động 4: Máy tính có thể sử dụng trực tiếp mọi loại tín hiệu được không?

Tín hiệu truyền trên mạng điện thoại là sóng điện áp thể hiện dao động âm thanh. Trước khi cáp quang được sử dụng rộng rãi, người ta dùng chính đường dây điện thoại để truyền dữ liệu Internet. Máy tính có thể sử dụng trực tiếp tín hiệu điện thoại hay không?

Bài làm rút gọn:

Máy tính không thể sử dụng trực tiếp tín hiệu điện thoại để truyền dữ liệu internet. Tín hiệu điện thoại truyền dùng để truyền giọng nói trong điện thoại, không phải để truyền dữ liệu internet.

d) Modem

Câu hỏi 1: So sánh chức năng của hub, switch và thiết bị thu phát Wi-Fi.

Bài làm rút gọn:

- Hub: 

+ Hub là một thiết bị mạng cơ bản, hoạt động ở tầng vật lý (Layer 1) trong mô hình OSI. 

+ Khi một gói tin dữ liệu được gửi đến một cổng của hub, tín hiệu sẽ được phát đi trên tất cả các cổng khác. 

+ Hub không xác định đích của gói tin và không tạo ra bất kỳ bộ nhớ hoặc bảng địa chỉ nào. Do đó, khi sử dụng hub, tín hiệu được phát tán ra tất cả các cổng, gây ra xung đột và sự cạnh tranh trong mạng.

- Switch: 

+ Switch là một thiết bị thông minh hơn, hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu (Layer 2) trong mô hình OSI.

+ Switch có khả năng xác định đích của gói tin dựa trên địa chỉ MAC và tạo ra một bảng chuyển đổi (switching table) để lưu trữ thông tin về các địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối tới các cổng của nó. 

+ Khi một gói tin được gửi đến switch, nó sẽ chỉ được chuyển đến cổng đích tương ứng, giúp giảm xung đột và cải thiện hiệu suất mạng.

- Thiết bị thu phát Wi-Fi (Wireless Access Point): 

+ Thiết bị thu phát Wi-Fi cho phép kết nối không dây trong mạng. 

+ Nó hoạt động ở tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu, cung cấp kết nối mạng không dây cho các thiết bị di động và không cần sử dụng cáp mạng vật lý. 

+ Thiết bị thu phát Wi-Fi thu thập dữ liệu từ mạng có dây và phát sóng tín hiệu Wi-Fi cho phép các thiết bị không dây kết nối vào mạng đó.

Câu hỏi 2: Giải thích cách thức hoạt động của router và ý nghĩa của từ “định tuyến”.

Bài làm rút gọn:

Khi kết nối hai máy tính qua Internet, không thể sử dụng hub hoặc switch trực tiếp. Cần sử dụng dịch vụ viễn thông và các router để chuyển tiếp dữ liệu. Mỗi router có cổng LAN để kết nối với các LAN và cổng WAN để kết nối với các router khác. Dữ liệu được chuyển đến router của LAN qua cổng LAN, sau đó chuyển ra ngoài qua cổng WAN để đến máy tính đích. Định tuyến là quá trình chọn đường đi tối ưu cho dữ liệu từ router nguồn đến router đích, thông qua các cổng thích hợp.

Câu hỏi 3: Cho biết chức năng của modem. Kể tên một số loại modem tương ứng với những phương thức truyền tín hiệu khác nhau.

Bài làm rút gọn:

- Chức năng của modem là: 

+ Chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại. 

+ Modem không làm thay đổi dữ liệu được mang bởi tín hiệu, chỉ thực hiện việc chuyển đổi t hiệu để tương thích giữa tín hiệu số trong mạng LAN và tín hiệu tương tự trong mạng WAN

Dưới đây là một số loại modem tương ứng với các phương thức truyền tín hiệu khác nhau:

+ Modem quang (Optical Modem): Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu quang và ngược lại, thường được sử dụng trong các kết nối cáp quang.

+ Modem quay số (Dial-up Modem): Sử dụng tín hiệu thoại để kết nối hai máy tính thông qua hệ thống chuyển mạch của mạng điện thoại công cộng.

+ Modem GSM, 3G, 4G, 5G và các phiên bản di động khác: Sử dụng khe SIM để truy cập Internet thông qua hệ thống điện thoại di động và phát lại tín hiệu qua sóng Wi-Fi hoặ kết nối vào mạng có dây.

+ Modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line Modem): Sử dụng cáp điện thoại để truyền dữ liệu và kết nối Internet tốc độ cao thông qua đường dây thuê bao số, không dùng chung tần số với đường thoại.

2. THỰC HÀNH KẾT NỐI MÁY TÍNH VỚI THIẾT BỊ MẠNG 

Câu hỏi: Kết nối không dây tiện hơn kết nối có dây rát nhiều. Tại sao các máy tính ở phòng thực hành lại dùng cáp mạng?

Bài làm rút gọn:

Sử dụng kết nối cáp mạng vì:

- Độ ổn định: Kết nối cáp mạng ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu và tương tác từ các thiết bị không dây khác, đảm bảo một kết nối ổn định và không bị gián đoạn.

- Hiệu suất: Kết nối cáp mạng thường cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao và ổn định hơn so với kết nối không dây. Điều này quan trọng đối với các hoạt động đòi hỏi băng thông lớn như tải xuống tập tin lớn hoặc xem video chất lượng cao.

-  Quản lý mạng: Kết nối cáp mạng dễ dàng quản lý hơn trong môi trường phòng thực hành, vì các cáp có thể được định vị và sắp xếp một cách cụ thể. Điều này giúp dễ dàng xác định và khắc phục sự cố kết nối.

- Bảo mật: Kết nối cáp mạng thường an toàn hơn kết nối không dây. Với kết nối cáp, nguy cơ bị xâm nhập từ bên ngoài ít hơn, vì kẻ tấn công cần truy cập trực tiếp vào hệ thống vật lý. Trong khi đó, kết nối không dây có khả năng bị tấn công từ xa hơn.

LUYỆN TẬP

Câu 1: Muốn kết nối các máy tính trong phạm vi gia đình thành một mạng, nên dùng loại thiết bị kết nối nào?

Bài làm rút gọn:

Chúng ta có thể sử dụng một Router (bộ định tuyến).

Câu 2: Máy tính xách tay thường có khả năng kết nối Wi-Fi nhưng không có SIM để kết nối với Internet. Làm thế nào để kết nối máy tính xách tay với Internet qua mạng điện thoại di động?

Bài làm rút gọn:

+ Kết nối máy tính xách tay với điện thoại thông qua chức năng chia sẻ Internet (tethering).

+ Hoặc sử dụng một điểm phát Wi-Fi di động (mobile Wi-Fi hotspot) 

VẬN DỤNG

Câu 1: Với sự giúp đỡ của thầy cô giáo, hãy tìm hiểu xem mạng máy tính của trường em sử dụng các hub, switch, WAP và router như thế nào. Hãy vẽ lại sơ đồ mạng của trường.

Bài làm rút gọn:

- WAP (Wireless Access Point): WAP được sử dụng để cung cấp kết nối mạng không dây trong mạng LAN. Nó cho phép các thiết bị di động như điện thoại, máy tính bảng kết nối vào mạng thông qua kết nối Wi-Fi.

- Switch: Switch cũng được sử dụng để kết nối các máy tính và thiết bị mạng trong mạng LAN. Tuy nhiên, switch thông minh hơn hub và có khả năng xử lý dữ liệu thông qua bảng chuyển mạch, giúp cải thiện hiệu suất mạng.

- Hub: Hub được sử dụng để kết nối các máy tính và thiết bị mạng trong một mạng LAN. Hub không thông minh và gửi dữ liệu đến tất cả các cổng khác nhau trong mạng.

- Router: Router là thiết bị mạng có khả năng kết nối các mạng khác nhau, ví dụ như kết nối mạng LAN với mạng WAN (Internet). Nó có vai trò chuyển tiếp gói tin giữa các mạng và điều khiển lưu lượng dữ liệu.

Để vẽ lại sơ đồ mạng của trường, em có thể sử dụng các biểu đồ và các ký hiệu thích hợp để đại diện cho các thiết bị và kết nối trong mạng.

Câu 2: Trên các xe khách đường dài ngày nay, hành khách có thể truy cập Internet qua Wi-Fi được hay không? Hãy tìm hiểu xem điều này được thực hiện như thế nào.

Bài làm rút gọn:

Trên các xe khách đường dài ngày nay, hành khách thường có khả năng truy cập Internet thông qua Wi-Fi. 

+ Việc thực hiện thể truy cập Internet qua Wi-Fi được thực hiện bằng cách cài đặt một hệ thống mạng Wi-Fi trên xe và cung cấp kết nối Internet thông qua một hoặc nhiều nguồn Internet, chẳng hạn như một đường truyền 4G/5G hoặc kết nối vệ tinh.

+ Hệ thống mạng Wi-Fi trên xe thường được xây dựng bằng cách sử dụng các bộ định tuyến (router) hoặc các thiết bị tương tự để phát sóng tín hiệu Wi-Fi trong phạm vi xe. Hành khách có thể kết nối vào mạng Wi-Fi này bằng cách tìm kiếm và kết nối vào điểm truy cập (access point) Wi-Fi của xe.

+ Qua kết nối Wi-Fi trên xe, hành khách có thể truy cập Internet để sử dụng ứng dụng trực tuyến và thực hiện các hoạt động trực tuyến khác trên các thiết bị cá nhân của họ như điện thoại di động, máy tính bảng hoặc laptop như: duyệt web, xem video trực tuyến, gửi và nhận email…