Đáp án Tin học ứng dụng 12 kết nối bài 3: Một số thiết bị mạng thông dụng

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.

Giải chi tiết:

Các tín hiệu vật lí như dao động điện trong LAN, sóng vô tuyến trong mạng không dây và tín hiệu ánh sáng trong cáp quang đóng vai trò quan trọng trong việc truyền dẫn dữ liệu trên mạng. Các thiết bị mạng như hub, switch, router và Wi-Fi cũng đóng vai trò quan trọng trong hạ tầng mạng. Hãy cùng đi vào chi tiết từng thiết bị:

1. Bộ chia tín hiệu (Hub):

   • Chức năng: Phân phối tín hiệu từ một thiết bị mạng đến các thiết bị khác mà không xử lý hay phân tích dữ liệu.

   • Cách sử dụng: Dùng để mở rộng số lượng kết nối mạng, nhưng hiệu suất không cao vì gói tin dữ liệu được phát đến từ một thiết bị sẽ được gửi đến tất cả các thiết bị khác trên mạng.

2. Bộ chuyển mạch (Switch):

   • Chức năng: Phân phối tín hiệu mạng chỉ đích danh đến thiết bị mà dữ liệu dự định gửi đến.

   • Cách sử dụng: Switch thông minh hơn hub vì có khả năng học và lưu trữ địa chỉ MAC (địa chỉ vật lý của thiết bị) để xác định đích danh chính xác của gói tin, cải thiện hiệu suất mạng so với hub.

3. Bộ định tuyến (Router):

   • Chức năng: Định tuyến các gói tin dữ liệu giữa các mạng khác nhau, thường được sử dụng để kết nối mạng nội bộ với internet.

   • Cách sử dụng: Router có khả năng phân tích địa chỉ IP và quyết định đường đi tối ưu cho gói tin dữ liệu đi qua mạng, đảm bảo dữ liệu được gửi đến đúng đích danh mà không phụ thuộc vào các thiết bị mạng khác.

4. Bộ thu phát không dây (Wi-Fi):

   • Chức năng: Cung cấp kết nối mạng không dây cho các thiết bị di động như laptop, điện thoại thông minh, máy tính bảng, vv.

   • Cách sử dụng: Wi-Fi sử dụng sóng vô tuyến để truyền dẫn dữ liệu giữa các thiết bị mạng và điểm truy cập (Access Point), cho phép các thiết bị kết nối với mạng LAN mà không cần dây cáp.

Các thiết bị này cùng nhau tạo thành cơ sở hạ tầng mạng vững chắc để truyền dẫn và quản lý dữ liệu hiệu quả trên các mạng LAN và WAN (Wide Area Network).

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?

Giải chi tiết:

Trong mạng LAN, hub dễ gây ra xung đột tín hiệu hơn switch. Điều này bởi vì hub đơn giản chỉ tái phát lại tín hiệu đến tất cả các cổng, không phân biệt đích đến của dữ liệu. Khi nhiều thiết bị gửi dữ liệu cùng lúc, hub không có khả năng quản lý và phân phối tín hiệu một cách hiệu quả, dẫn đến xung đột tín hiệu.

Khi nào nên dùng hub và khi nào nên dùng switch có thể được xác định như sau:

• Sử dụng hub: Hub thường được sử dụng trong các mạng nhỏ, đơn giản và cần ít chi phí. Đây là lựa chọn phù hợp khi cần mở rộng số lượng kết nối mạng mà không cần đến tính năng phân phối tín hiệu thông minh.

• Sử dụng switch: Switch nên được sử dụng trong các mạng lớn hơn, nơi có nhu cầu phân phối dữ liệu một cách hiệu quả và đồng thời giảm thiểu xung đột tín hiệu. Switch có khả năng học và lưu trữ địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối, từ đó chỉ gửi dữ liệu đến đúng thiết bị đích mà không cần phải phát lại cho tất cả các thiết bị khác như hub.

Tóm lại, switch là sự lựa chọn ưu tiên hơn hub trong hầu hết các trường hợp do khả năng quản lý và phân phối tín hiệu mạng tốt hơn, trong khi hub thường chỉ phù hợp cho các mạng đơn giản và nhỏ.

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?

Giải chi tiết:

Điểm truy cập không dây (Wireless Access Point) 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?

Giải chi tiết:

- Không, không thể sử dụng hub hay switch để kết nối hai máy tính thuộc hai LAN khác nhau qua Internet. Hub và switch là các thiết bị mạng trong một mạng cục bộ (LAN) và không có khả năng truyền dữ liệu qua mạng Internet.

- Để kết nối hai máy tính thuộc hai LAN khác nhau qua Internet, cần sử dụng một router. Router là thiết bị mạng có khả năng định tuyến dữ liệu giữa các mạng khác nhau, bao gồm cả mạng LAN và mạng Internet. Router có thể kết nối với một hoặc nhiều cổng WAN để kết nối với mạng Internet và có thể kết nối với các cổng LAN để kết nối với các mạng LAN khác nhau.

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?

Giải chi tiết:

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.

Giải chi tiết:

Hub, Switch và thiết bị thu phát Wi-Fi là các thiết bị mạng thông dụng có chức năng khác nhau:

- 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”.

Giải chi tiết:

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.

Giải chi tiết:

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 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 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.

- 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 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.

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?

Giải chi tiết:

Các máy tính trong phòng thực hành sử dụng kết nối cáp mạng thay vì kết nối không dây vì các lý do sau:

- 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.

- 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.

- 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.

-  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.

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?

Giải chi tiết:

Để kết nối các máy tính trong phạm vi gia đình thành một mạng, bạn 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?

Giải chi tiết:

Để kết nối máy tính xách tay với Internet qua mạng điện thoại di động, bạn có thể sử dụng một điểm phát Wi-Fi di động (mobile Wi-Fi hotspot) hoặc kết nối máy tính xách tay với điện thoại thông qua chức năng chia sẻ Internet (tethering).

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.

Giải chi tiết:

Mạng máy tính của trường có thể sử dụng các thiết bị như sau:

- 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.

- 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.

- 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.

- 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.

Giải chi tiết:

Đúng với xu hướng công nghệ hiện đại, nhiều xe khách đường dài ngày nay đã được trang bị hệ thống Wi-Fi để hành khách có thể truy cập Internet trong suốt hành trình. Điều này thường được thực hiện như sau:

1. Thiết bị thu phát Wi-Fi (Access Point - AP): Xe khách sẽ được lắp đặt một hoặc nhiều thiết bị AP để phát sóng Wi-Fi trong khoang hành khách. AP này có thể tích hợp sẵn vào hệ thống giải trí trên xe hoặc được cài đặt riêng biệt.

2. Kết nối Internet: Xe khách sẽ được kết nối với Internet thông qua một trong những phương thức sau:

   • Kết nối di động (3G/4G/5G): Xe sử dụng mạng di động của các nhà mạng để cung cấp dịch vụ Wi-Fi cho hành khách.

   • Kết nối bằng cáp (Ethernet): Một số xe có thể được kết nối với mạng dây cố định (Ethernet) hoặc bằng cách kết nối với một mạng Wi-Fi khác như mạng tại các trạm dừng chân.

3. Quản lý và cung cấp dịch vụ: Hệ thống Wi-Fi trên xe khách thường được quản lý bởi một phần mềm điều khiển để điều chỉnh việc truy cập và cung cấp dịch vụ cho hành khách. Có thể có các giới hạn về băng thông hoặc thời gian sử dụng để đảm bảo công bằng và hiệu quả sử dụng mạng.

Việc có sẵn dịch vụ Wi-Fi trên xe khách giúp hành khách có thể duy trì kết nối Internet để làm việc, giải trí hoặc liên lạc trong suốt chuyến đi mà không cần phụ thuộc vào kết nối từ điện thoại di động cá nhân.