Mạng máy tính là nhóm các thiết bị điện toán bất kỳ có khả năng gửi hoặc nhận dữ liệu. Thiết bị điện toán là bất kỳ thiết bị nào chạy được chương trình, có thể là máy tính, máy tính bảng, điện thoại hay thiết bị cảm biến thông minh.
Xây dựng mạng máy tính
Một mạng máy tính ở mức độ đơn giản nhất sẽ chỉ có hai thiết bị:
Để xây dựng một mạng máy tính như vậy, ta cần phải giải quyết rất ít vấn đề, bao gồm làm thế nào để có kết nối vật lý cho hai thiết bị và làm thế nào để chuyển dữ liệu thông qua kết nối vật lý theo định dạng mà cả hai thiết bị đều có thể nhận dạng được.
Nếu có thêm một thiết bị nữa:
Độ khó đã tăng lên. Làm thế nào để mỗi thiết bị có thể nhận dạng được dữ liệu đang truyền tải đến là dành cho mình hay dành cho thiết bị còn lại? Đến lúc này, mạng máy tính sẽ cần một cơ chế định danh từng thiết bị tham gia.
Giả sử mạng có sáu thiết bị. Khi đó sẽ có rất nhiều cách để kết nối sáu thiết bị này với nhau:
Hàng trên bao gồm các cấu trúc liên kết dạng vòng, lưới và sao. Hàng dưới bao gồm các cấu trúc liên kết dạng bus và cây.
Mỗi cách sắp xếp trên được gọi là một cấu trúc liên kết mạng và mỗi cấu trúc liên kết đều có những ưu nhược điểm riêng.
Hãy cùng suy nghĩ về hành trình của một mảnh dữ liệu đi qua một trong những mạng trên. Nó sẽ đi theo con đường nào? Khi có nhiều con đường, làm thế nào để tìm được con đường tốt nhất?
Mạng máy tính càng lớn thì chiến lược định tuyến sẽ càng có vai trò quan trọng. Không có quá nhiều khác biệt giữa con đường có hai điểm dừng và ba điểm dừng, nhưng sẽ có sự khác biệt lớn giữa 20 điểm dừng và 300 điểm dừng.
Các loại mạng máy tính
Chúng ta có nhiều thuật ngữ khác nhau để chỉ các mạng máy tính dựa trên quy mô và đặc điểm của chúng. Hãy cùng tìm hiểu một vài loại mạng máy tính sau đây.
Loại mạng phổ biến nhất là mạng cục bộ (Local area network, LAN), dành cho một khu vực giới hạn như nhà ở hoặc trường học.
Một mạng LAN có cấu trúc liên kết dạng bus. Các thiết bị được kết nối bằng cáp Ethernet.
Loại mạng lớn nhất có tên gọi là mạng diện rộng (Wide area network, WAN). Đây là loại mạng có phạm vi hoạt động rộng lớn và bao gồm rất nhiều mạng LAN. Thông thường, các mạng trong mạng WAN chỉ có thể được kết nối bằng cách thuê đường truyền viễn thông của những công ty khác vì không có công ty nào sở hữu toàn bộ cơ sở hạ tầng trên một khu vực địa lý rộng lớn.
Một mạng WAN bao phủ nhiều địa điểm khác nhau trên nước Úc, được tạo thành từ ba mạng LAN và các kết nối đường dài.
Một loại mạng khác là mạng trung tâm dữ liệu (Data Center Network, DCN). Đây là mạng được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu, nơi mà dữ liệu phải được trao đổi sao cho hầu như không có độ trễ.
Giao thức mạng
Bất cứ khi nào các thiết bị điện toán được kết nối với nhau trong một mạng, chúng sẽ cần có giao thức để có thể trao đổi thông tin với nhau.
Một thiết bị muốn tham gia vào Internet phải sử dụng các giao thức mạng Internet. Có nhiều mạng tuy không được kết nối với Internet nhưng cũng sử dụng giao thức Internet do các giao thức này có thiết kế phù hợp.
Tuy nhiên, cũng có những mạng sử dụng các giao thức khác phù hợp với chức năng hơn. Mạng dành cho trung tâm dữ liệu thường sử dụng các giao thức mạng có thể tận dụng kiến trúc cực kỳ chặt chẽ của trung tâm dữ liệu, đảm bảo trung tâm dữ liệu triển khai các thuật toán chuyên sâu một cách hiệu quả hơn, chẳng hạn như đào tạo mạng học sâu (deep learning).
Trong chương này, chúng ta sẽ tập trung đặc biệt vào các giao thức Internet được sử dụng bởi phần lớn các mạng máy tính. Trong tương lai, có thể sẽ có những giao thức mới thậm chí còn chưa được phát minh. Tuy nhiên, những khái niệm nền tảng của giao thức Internet vẫn phù hợp với tất cả các hệ thống mạng máy tính.