Giáo án Khoa học máy tính 12 Kết nối bài 3: Một số thiết bị mạng thông dụng

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

a) Hub và switch

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV chia lớp thành các nhóm 2 HS để thảo luận và đặt câu hỏi:

+ Em hãy nêu chức năng của hub và switch.

+ Hub và switch hoạt động như thế nào?

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm 2 HS, đọc Hoạt động 1 – Hub hay switch? SGK trang 14 và trả lời câu hỏi:

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?

- GV chia lớp thành các nhóm 3 – 4 HS để thảo luận và đặt câu hỏi:

+ Vì sao nguy cơ xung đột tín hiệu khi dùng hub lại cao hơn khi dùng switch?

+ Em hãy nêu ví dụ cụ thể khi nào nên dùng hub, khi nào nên dùng switch?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 1a SGK tr. 14 – 15 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ.

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời, đưa ra chính kiến của nhóm.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Hoạt động 1 tr.14 SGK:

+ Hub dễ gây ra xung đột tín hiệu hơn.

+ Với các mạng có ít thiết bị đầu cuối như thì có thể dùng hub vì chi phí rẻ hơn rất nhiều so với một switch có cùng cổng.

+ LAN có từ vài chục đến hàng trăm máy tính thì nên dùng switch, thậm chí dùng nhiều switch kết nối thành nhiều tầng, kết hợp với hub ở tầng cuối cùng.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS.

1. THIẾT BỊ MẠNG THÔNG DỤNG

a) Hub và switch

- Hub và switch dùng để kết nối các máy tính trong cùng LAN trực tiếp qua cáp mạng.

- Khi máy tính gửi dữ liệu qua một cổng của hub, tín hiệu sẽ được gửi đến tất cả các cổng còn lại.

- Switch xác định cổng kết nối giữa thiết bị gửi và thiết bị nhận, sau đó thiết lập tạm thời kênh truyền giữa hai cổng kết nối để truyền dữ liệu và huỷ kết nối sau khi hoàn thành việc truyền.

Hình 3.1. Hub, switch và cáp mạng

- Khi dùng switch, tín hiệu đi từ máy gửi đến máy nhận sẽ không gây xung đột với tính hiệu của các cuộc truyền ở cổng khác.

- Khi dùng hub, tín hiệu phát tán ra tất cả các cổng nên càng nhiều máy trong mạng, nguy cơ xung đột tín hiệu càng cao.

- Với các mạng có ít thiết bị đầu cuối như mạng gia đình thì có thể dùng hub vì chi phí rẻ hơn rất nhiều so với một switch có cùng cổng.

- LAN có từ vài chục đến hàng trăm máy tính thì nên dùng switch, thậm chí dùng nhiều switch kết nối thành nhiều tầng, kết hợp với hub ở tầng cuối cùng như Hình 3.2.

Hình 3.2. Sơ đồ một LAN sử dụng nhiều tầng switch kết hợp với hub

b) Wireless Access Point

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS đọc Hoạt động 2 – Điểm truy cập không dây là gì? SGK trang 15 và trả lời câu hỏi:

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

- GV chia lớp thành các nhóm 3 – 4 HS để thảo luận và đặt câu hỏi:

+ Wi-Fi là viết tắt của từ tiếng Anh nào? Nó còn có tên khác là gì?

+ Cách đơn giản nhất để thiết lập một mạng cục bộ là gì?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 1b SGK tr.15 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ. 

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời, đưa ra chính kiến của nhóm.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Hoạt động 2 tr.15 SGK:

Điểm truy cập không dây (Wireless Access Point) dùng để kết nối các thiết bị đầu cuối qua sóng Wi-Fi giúp giảm chi phí thiết lập LAN hoặc kết nối với một LAN để mở rộng phạm vi làm việc.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS.

b) Wireless Access Point

- Wi-Fi là chữ viết tắt của cụm từ Wireless Fidelity. 

- Wi-Fi là một bộ tiêu chuẩn kĩ thuật truyền dữ liệu bằng sóng vô tuyến điện được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ. Người ta thường hiểu “Wi-Fi” là thiết bị kết nối không dây trong mạng cục bộ.

- Cách đơn giản nhất để thiết lập một LAN là dùng một bộ thu phát Wi-Fi (Hình 3.3) để kết nối tất cả các thiết bị đầu cuối trong một khu vực mà không phải mua sắm, lắp đặt hub, switch hay cáp mạng. Chính vì cách kết nối này mà bộ (thiết bị, trạm) thu phát Wi-Fi còn được gọi là “điểm truy cập không dây” (Wireless Access Point – WAP, hay Access Point – AP).

Hình 3.3. Một bộ thu phát Wi-Fi không có anten ngoài

- Khi nối thêm một WAP vào LAN, ta có thể kết nối không dây các thiết bị di động giúp mở rộng phạm vi địa lí của LAN.

c) Router

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS đọc Hoạt động 3 – Kết nối máy tính thuộc các LAN khác nhau SGK trang 16 và trả lời câu hỏi:

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

- GV chia lớp thành các nhóm 3 – 4 HS để thảo luận và đặt câu hỏi:

+ Có thể sử dụng cáp mạng nối qua hub hay switch để kết nối hai máy tính (có thể cách xa hàng nghìn kilômét) qua Internet được không?

+ Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sử dụng thiết bị gì để chuyển tiếp dữ liệu giữa hai máy tính thuộc hai LAN khác nhau?

+ Router chuyển dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận như thế nào?

+ Vì sao router của các mạng gia đình được gọi là router Wi-Fi?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 1c SGK tr. 16 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ. 

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời, đưa ra chính kiến của nhóm.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Hoạt động 3 tr.16 SGK:

Không thể sử dụng hub hay switch để kết nối hai máy tính thuộc hai LAN khác nhau qua Internet.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS.

c) Router

- Khi kết nối hai máy tính (có thể cách xa hàng nghìn kilômét) qua Internet, người ta không thể dùng cáp mạng nối qua hub hay switch mà cần sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông để kết nối các LAN với nhau.

- Mạng viễn thông sử dụng các bộ định tuyến (router) để chuyển tiếp dữ liệu.

- Mỗi router có một số cổng có thể kết nối trực tiếp vào LAN gọi là cổng LAN và một số cổng để kết nối với các router khác gọi là cổng WAN. Dữ liệu chuyển từ một máy tính ở LAN này đến một máy tính ở LAN khác trên Internet trước hết phải chuyển đến router của LAN qua cổng LAN, sau đó chuyển ra ngoài qua cổng WAN. Khi router có nhiều cổng WAN thì cần chọn cổng thích hợp để chuyển dữ liệu đi tới đích.

Hình 3.4. Dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận có thể trung chuyển qua nhiều router

- Router của các mạng gia đình chỉ có một cổng WAN kết nối đến nhà cung cấp dịch vụ Internet mà không phải định tuyến nên thường được tích hợp cả bộ thu phát Wi-Fi, do đó chúng được gọi là router Wi-Fi.

Hình 3.2. Một router Wi-Fi 6 anten có 1 cổng WAN và 4 cổng LAN

d) Modem

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS đọc Hoạt động 4 – Máy tính có thể sử dụng trực tiếp mọi loại tín hiệu được không? SGK trang 17 và trả lời câu hỏi:

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?

- GV chia lớp thành các nhóm 3 – 4 HS để thảo luận và đặt câu hỏi:

+ Tín hiệu trong LAN là tín hiệu gì? Có thể dùng tín hiệu này để truyền dữ liệu bên ngoài LAN được không? Vì sao?

+ Router có chuyển đổi tín hiệu để kết nối LAN với nhà cung cấp dịch vụ Internet được không? Nếu không thì cần sử dụng thiết bị gì để chuyển đổi tín hiệu hai chiều giữa router và nhà cung cấp dịch vụ Internet?

+ Modem có làm thay đổi dữ liệu được mang bởi tín hiệu không? Em hãy nêu một số loại modem.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm 3 – 4 HS trả lời Câu hỏi củng cố kiến thức tr.18 SGK:

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

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

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

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 1d SGK tr. 17 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ. 

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời, đưa ra chính kiến của nhóm.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Hoạt động 4 tr.17 SGK:

Máy tính không thể sử dụng trực tiếp tín hiệu điện thoại.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Câu hỏi củng cố kiến thức tr.18 SGK:

d) Modem

- Tín hiệu trong LAN là tín hiệu số (digital) thể hiện các giá trị logic 0 hay 1 dùng cho máy tính.

- Để truyền dữ liệu bên ngoài LAN người ta dùng tín hiệu tương tự (analog) như tín hiệu quang, sóng điện từ trong môi trường có dây hoặc không dây như sóng mang của điện thoại công cộng hoặc sóng mang của hệ thống thông tin di động 3G, 4G, 5G,…

- Router chỉ hướng nguồn dữ liệu tới đích nhưng không chuyển đổi tín hiệu.

- Cần sử dụng modem có chức năng chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại để chuyển đổi tín hiệu hai chiều giữa router và nhà cung cấp dịch vụ Internet.

Hình 3.6. Dùng modem kết nối Internet

- Modem chỉ thay đổi tín hiệu mà không làm thay đổi dữ liệu được mang bởi tín hiệu.

- Một số loại modem: 

+ Modem quay số (dial-up).

+ Modem ADSL.

+ Modem quang.

+ Modem GSM 3G, 4G, 5G,…

Hình 3.7. Một vài loại modem