Nội dung chính Khoa học máy tính 12 Chân trời bài B1: Thiết bị và giao thức mạng

CHỦ ĐỀ B: MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET

BÀI 1. THIẾT BỊ VÀ GIAO THỨC MẠNG

1. MỘT SỐ THIẾT BỊ MẠNG THÔNG DỤNG

- Thiết bị mạng là các thiết bị có khả năng kết nối với nhau và cho phép kết nối các máy tính hoặc các thiết bị thông minh để tạo ra hệ thống mạng máy tính.

- Vai trò của thiết bị mạng:

+ Đảm bảo kết nối các máy tính, thiết bị thông minh,… tạo thành mạng máy tính và truyền tải dữ liệu.

+ Cung cấp khả năng quản lí mạng, cho phép người quản trị giám sát, cấu hình, điều khiển hoạt động trong mạng (kiểm tra tình trạng, sự cố, quản lí băng thông, cấu hình giao thức,…) nhằm duy trì mạng ổn định và an toàn.

a) Modem

- Khái niệm: Modem (Modulator and Demodulator – Bộ điều giải) là thiết bị biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại.

- Các chức năng chính của Modem:

+ Điều chế (Modulation): Biến đổi dữ liệu số từ các thiết bị kết nối mạng thành tín hiệu tương tự để truyền đi qua mạng (mạng điện thoại, mạng máy tính,…).

+ Giải điều chế (Demodulation): Biến đổi tín hiệu tương tự từ mạng thành dữ liệu số để gửi cho các thiết bị kết nối mạng.

b) Access Point

- Khái niệm: Access Point (Điểm truy cập không dây) là thiết bị mạng có khả năng tạo WLAN (Wireless Local Area Network – mạng không dây nội bộ), được sử dụng để kết nối các thiết bị không dây vào mạng LAN hoặc mạng không dây.

- Cách hoạt động của Access Point: Access Point hoạt động như một trạm phát trong mạng không dây, nhận tín hiệu từ các thiết bị không dây và chuyển tiếp đến mạng có dây cho phép các thiết bị không dây truy cập vào tài nguyên mạng.

- Các chức năng của Access Point:

+ Kết nối không dây: Sử dụng công nghệ không dây như wifi để tạo điểm truy cập không dây cho các thiết bị.

+ Định tuyến: Có thể thực hiện chức năng định tuyến trong mạng không dây, cho phép liên kết các mạng không dây với nhau để mở rộng phạm vi mạng không dây.

Hiện nay, một số Access Point còn tích hợp tính năng quản lí truy cập của người dùng,…

c) Switch

- Khái niệm: Switch là thiết bị dùng để kết nối các thiết bị (kể cả máy tính) với nhau theo mô hình mạng hình sao và đóng vai trò trung tâm.

- Switch có khả năng:

+ Mở rộng băng thông (số bit truyền trên giây) của đường truyền, giúp mạng LAN hoạt động hiệu quả hơn, điều mà các thiết bị khác không làm được.

+ Nhận diện máy được kết nối với nó, tạo mạch ảo giữa hai cổng kết nối tương ứng mà không làm ảnh hưởng đến lưu thông trên các cổng khác.

- Modem điều giải tín hiệu từ mạng Internet, trao đổi dữ liệu đến các thiết bị Switch, Access Point và tích hợp thêm tính năng phát wifi.

- Access Point phát wifi, mở rộng mạng không dây, cho phép các thiết bị không dây truy cập vào tài nguyên mạng.

- Switch kết nối các thiết bị tạo thành mạng hình sao.

2. GIAO THỨC MẠNG VÀ GIAO THỨC TCP/IP

a) Giao thức mạng

- Khái niệm: Giao thức mạng (Network protocol) là tập hợp các quy tắc được thiết lập nhằm xác định cách để định dạng, truyền và nhận dữ liệu sao cho các máy tính, thiết bị mạng có thể giao tiếp với nhau, bất kể sự khác biệt về cơ sở hạ tầng, thiết kế hay các tiêu chuẩn cơ bản giữa chúng.

- Các hoạt động của giao thức mạng:

+ Trên thiết bị gửi: 

• Đóng gói dữ liệu.

• Xác định địa chỉ IP.

• Xác định địa chỉ MAC.

• Xác định đường đi tối ưu.

• Truyền gói dữ liệu.

• Kiểm tra lỗi và đảm bảo độ tin cậy.

+ Trên thiết bị nhận: 

• Tiếp nhận gói dữ liệu.

• Kiểm tra địa chỉ IP.

• Kiểm tra địa chỉ MAC.

• Kiểm tra lỗi và đảm bảo độ tin cậy.

• Giải nén dữ liệu.

- Một số giao thức mạng thông dụng:

+ Dùng cho việc truyền dữ liệu: 

• HTTP (HyperText Transfer Protocol).

• HTTPS (HyperText Transfer Protocol Security).

…

+ Dùng cho việc truyền tải tệp: FTP (File Transfer Protocol),…

+ Dùng cho việc truyền tải thư điện tử: 

• MIME (Multipurpose Internet Mail Extension).

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

• POP3 (Post Office Protocol phiên bản 3).

• IMAP (Internet Message Access Protocol).

…

+ Dùng cho việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị không dây: WAP (Wireless Application Protocol),…

b) Giao thức TCP/IP

- Khái niệm: TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là một bộ giao thức trao đổi dữ liệu được sử dụng để truyền tải dữ liệu và kết nối các thiết bị trên mạng Internet.

- Giao thức TCP/IP bao gồm hai phần chính:

+ Giao thức TCP (Transmission Control Protocol): 

• Vai trò: Quản lí việc thiết lập, duy trì và đóng kết nối giữa các thiết bị trên mạng.

• Chức năng: Đảm bảo truyền tải dữ liệu đáng tin cậy và theo đúng thứ tự từ nguồn đến đích, xác định cách chia dữ liệu thành các gói, kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu và quản lí việc truyền dữ liệu lại nếu cần.

+ Giao thức IP (Internet Protocol): 

• Vai trò: Quản lí việc định địa chỉ và định tuyến của các gói dữ liệu trong mạng.

• Chức năng: Mỗi thiết bị trên mạng được gán một địa chỉ IP duy nhất, cho phép xác định trong mạng và làm cho việc định tuyến dữ liệu giữa các thiết bị trở nên có thể thực hiện được.

- TCP/IP có một số phiên bản và các giao thức bổ sung: như UDP (User Datagram Protocol) và ICMP (Internet Control Message Protocol) để hỗ trợ các chức năng cụ thể trong mạng.

- Bộ giao thức TCP/IP bao gồm một tập hợp các quy tắc và thủ tục với các giao thức TCP/IP phổ biến bao gồm:

+ HTTP truyền tải và trao đổi thông tin giữa máy chủ web và trình duyệt web.

+ HTTPS truyền tải và trao đổi thông tin an toàn giữa máy chủ web và trình duyệt web.

+ FTP truyền tệp giữa các máy tính trên mạng.

c) Ưu nhược điểm của giao thức mạng TCP/IP

- Ưu điểm:

+ Độ tin cậy: TCP cung cấp độ tin cậy cao do sử dụng cơ chế kiểm soát lỗi và tái tạo dữ liệu để đảm bảo rằng thông tin được truyền tải mà không bị mất mát hoặc biến đổi.

+ Thứ tự: Duy trì thứ tự của các gói tin đảm bảo được nhận theo đúng thứ tự mà các gói tin đã được gửi đi.

+ Khả năng kiểm soát luồng: Sử dụng cơ chế kiểm soát luồng để điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu giữa nguồn và đích, giảm nguy cơ quá tải mạng.

+ Định vị và địa chỉ: TCP/IP sử dụng địa chỉ IP để xác định, định vị các thiết bị trên mạng, cho phép liên lạc giữa chúng.

+ Độ linh hoạt: TCP/IP là một giao thức đa nhiệm, hỗ trợ nhiều ứng dụng khác nhau như truyền file, gửi email, duyệt web,…

+ Khả năng mở rộng: Có khả năng mở rộng, cho phép thêm các thiết bị, mở rộng mạng một cách linh hoạt.

- Nhược điểm:

+ Khả năng đối phó với độ trễ: Do quá trình kiểm soát lỗi, tái tạo dữ liệu, TCP có khả năng phản ứng chậm hơn trong môi trường mạng có độ trễ cao.

+ Không hiệu quả cho ứng dụng yêu cầu thời gian thực: Trong môi trường yêu cầu thời gian thực, TCP có thể không phải là lựa chọn tốt nhất do các khía cạnh như đảm bảo độ tin cậy có thể làm tăng độ trễ.

+ Không hỗ trợ đa phương tiện: Điều này có thể tạo ra các vấn đề trong việc truyền thông dữ liệu đến nhiều người nghe cùng một lúc.