Khái niệm mạng LAN và Ethernet

Doanh nghiệp đã liên kết nhiều máy tính qua nhiều năm sử dụng mạng LAN dựa trên Ethernet, tuy nhiên, LAN và Ethernet không hoàn toàn giống nhau. Vậy, mạng LAN và Ethernet là gì và hoạt động như thế nào?

1. Khái niệm về mạng LAN

LAN (Local Area Network - Mạng Cục Bộ) là một hệ thống mạng nội bộ, kết nối các máy tính trong một phạm vi hạn chế. Các máy tính trong mạng LAN có thể giao tiếp với nhau và với các máy tính bên ngoài. Tuy nhiên, các máy tính bên ngoài không thể khởi đầu liên lạc với những máy tính trong mạng LAN vì mạng cục bộ được thiết kế 'riêng tư' theo tiêu chuẩn IPv4.

Khái niệm Mạng Riêng Tư sử dụng IPv4

Các mạng sử dụng giao thức Internet phiên bản 4 (IPv4), gán địa chỉ như 192.168.0.25 cho mỗi nút mạng. Tiêu chuẩn IPv4 chỉ định rằng các thành viên trong mạng riêng tư sử dụng một phạm vi địa chỉ cụ thể như:

10.*.*.*

172.16.*.* đến 172.31.*.*

192.168.*.*

Khi bạn cố gắng kết nối với một trong các địa chỉ trên, máy tính của bạn sẽ trực tiếp tìm đến các thiết bị khác. Nói cách khác, nó sẽ không đi ra ngoài để tìm chúng.

Giả sử bạn muốn truy cập một trang web. Khi nhập URL, máy tính sẽ tìm địa chỉ IP của nó bằng DNS. Nếu IP đó thuộc một trong các địa chỉ trên, máy của bạn sẽ cố gắng liên hệ trực tiếp. Vì họ đều thuộc cùng một mạng riêng tư, máy tính sẽ tìm kiếm thiết bị đó.

Nếu không, máy tính của bạn phải liên kết với Internet để tiếp tục. Một trong các thiết bị trong mạng LAN được chỉ định là gateway và tất cả các máy khác được thiết lập để sử dụng gateway này. Gateway nhận và xác nhận yêu cầu và chuyển tiếp tới địa chỉ tiếp theo. Sau đó, nó gửi phản hồi và dữ liệu trở lại máy gửi (quá trình này gọi là dịch địa chỉ mạng).

Kết quả là thiết bị của bạn có một địa chỉ IP cục bộ, nhưng vẫn truy cập các máy ngoài dưới một địa chỉ khác. Để thử xem cách hoạt động, bạn có thể thử theo dõi hướng dẫn sau đây:

• Tìm kiếm địa chỉ IP của máy tính trong mạng LAN của bạn.
• Truy cập trang What Is My IP. Trang này đơn giản: yêu cầu của bạn đi từ địa chỉ công cộng và trả về cho bạn thông tin đó.

Có một điểm khác biệt ở đây:

Khi bạn truy cập trang chủ của một trang web nào đó, máy chủ của trang đó nhận một yêu cầu từ địa chỉ bên ngoài, không phải từ địa chỉ cục bộ của bạn. Điều này cũng có nghĩa là máy chủ trang web không thể kết nối trực tiếp với máy tính của bạn. Cổng (thường là một router) theo mặc định sẽ không chuyển tiếp yêu cầu đó đến bất kỳ đâu khác.

2. Sự khác biệt giữa địa chỉ cục bộ (riêng tư) và địa chỉ công cộng trong Hành động

Hãy thử một thử nghiệm nhỏ để minh họa điều này. Nếu bạn đang kết nối vào mạng Wi-Fi, hãy kết nối điện thoại của bạn và ping máy tính với lệnh sau:

ping [địa chỉ IP nội bộ của bạn, ví dụ: 10.30.30.90]

Bạn sẽ nhận được kết quả giống như trên (nghĩa là lệnh ping thành công). Bây giờ, ngắt kết nối Wi-Fi và thử sử dụng địa chỉ công cộng bạn đã thấy ở trên (ví dụ: “8.14.*.*”). Bạn sẽ không nhận được phản hồi vì lệnh này sẽ bị bỏ qua (nhấn Ctrl + C nếu bạn không muốn phải chờ đợi).

Truy cập mạng LAN từ bên ngoài

Vậy khi không ai từ bên ngoài có thể kết nối đến, bạn sẽ sử dụng mạng gì? Kết nối từ bên ngoài vẫn có thể xảy ra, nhưng nó phải được kiểm soát. Bằng cách cấu hình, router có thể mở các cổng cụ thể để chuyển hướng lưu lượng truy cập đến một máy cụ thể trong mạng cục bộ của bạn. Quá trình này được gọi là chuyển tiếp cổng.

Hãy xem xét máy chủ SSH trong mạng nhà bạn, có thể có địa chỉ IP nội bộ là “192.168.02”. Bạn có thể cấu hình router để chuyển tiếp cổng 22 đến máy cục bộ này. Khi bạn kết nối với cổng SSH của địa chỉ bên ngoài của mình (“8.14.*.*:22”), router sẽ chuyển tiếp nó đến máy cục bộ của bạn.

Kết quả là bạn có thể truy cập máy của mình từ bên ngoài thông qua địa chỉ ngoài vì router của bạn sẽ chuyển tiếp yêu cầu cùng với mạng LAN.

3. Thiết lập mạng nâng cao

Bên cạnh mạng công ty và mạng gia đình, có một số cấu hình mạng LAN khác mà có thể bạn chưa biết. Dưới đây là một số cấu hình phổ biến nhất.

Tethering

Kết nối một thiết bị với điện thoại thông minh của bạn thực sự tạo ra một mạng LAN giữa hai thiết bị (dựa vào Wi-Fi). Điện thoại sẽ đóng vai trò như một gateway, định tuyến các yêu cầu mà nó nhận đến mạng di động (mạng công cộng).

Thiết bị “cơ sở hạ tầng”

Hầu hết router mạng gia đình giả định rằng chúng sẽ là thiết bị duy nhất đóng vai trò là gateway có dây và không dây. Tuy nhiên, có thể cài đặt một router không dây để chỉ phục vụ một điểm truy cập. Điều này có nghĩa là nó sẽ lấy bất kỳ lưu lượng nào nó nhận được và chuyển tiếp vào router chính.

Mạng ngang hàng (P2P)

Hầu hết các hệ điều hành sẽ cho phép bạn kết nối trực tiếp hai thiết bị với nhau, mặc dù điều này thường đi kèm với một số lưu ý. Đầu tiên, bạn sẽ cần cấu hình chúng bằng tay, không có bất kỳ router nào tự động lấy địa chỉ IP (trừ khi bạn thiết lập một trong hai thiết bị như một máy chủ DHCP).

Thứ hai, khi bạn cài đặt chúng, bạn cần thực hiện đúng cách. Nếu bạn thiết lập chúng với các địa chỉ từ các phạm vi khác nhau (ví dụ: một với địa chỉ 192.168.31 và một khác với địa chỉ 10.30.30.90), chúng sẽ không thể giao tiếp với nhau. Cuối cùng, khi sử dụng kết nối mạng của từng địa chỉ để kết nối chúng, bạn sẽ cần thực hiện các bước bổ sung nếu một trong số chúng truy cập Internet (ví dụ như biến máy tính Windows của bạn thành một router không dây).

4. Ethernet là gì?

Mạng LAN là một cấu hình mạng hoặc topology. Vậy Ethernet là gì? Ethernet là một trong những công nghệ mà bạn có thể sử dụng để xây dựng một mạng LAN, bao gồm cả Wi-Fi, Bluetooth và USB. Những công nghệ này có thể được sử dụng để tạo ra một mạng cục bộ hoặc có thể tồn tại cùng một lúc trong cùng một mạng. Trong khi mạng không dây có những ưu điểm riêng, thì Ethernet vẫn giữ vai trò quan trọng với nhiều ứng dụng, như:

• Ethernet vẫn là phương tiện kết nối tiêu chuẩn cho các máy trạm trong các mạng doanh nghiệp.
• Kể cả trong mạng không dây hoàn chỉnh (mạng gia đình), kết nối giữa modem cáp/DSL và bộ định tuyến vẫn sử dụng Ethernet.
• Các hoạt động yêu cầu băng thông cao như chơi trò chơi hoặc phát trực tuyến vẫn được hưởng lợi từ kết nối Ethernet có dây.
• Mạng Ethernet vẫn cung cấp lợi ích của bảo mật vật lý.

Các phần chính của cấu trúc mạng trong một mạng Ethernet là cáp Category-5 chạy giữa hai cổng RJ-45. Một mạng Ethernet cơ bản bao gồm ba phần: hai nút với cổng RS-45 và cáp chạy giữa chúng. Trong một mạng gia đình, điều này tương đương với việc cắm thiết bị của bạn (như Xbox) trực tiếp vào cổng của modem cáp.

Các mạng phức tạp sử dụng các thành phần như hub và router. Hub kết nối mạng nội bộ trong khi router kết nối nó với các mạng bên ngoài. Tất cả có thể kết hợp với một mạng bao gồm kết nối Ethernet tới máy tính hoặc máy chủ và kết nối không dây với các thiết bị khác như máy in, điện thoại, máy tính bảng, và thiết bị ngoại vi có hoặc không dây.

Dù Ethernet là một trong những công nghệ lâu đời nhất và vẫn là một lựa chọn tốt cho mạng LAN hiện đại, không phải tất cả mạng LAN đều sử dụng nó. Các mạng đã phát triển ra khỏi loại kết nối này. Ethernet vẫn quan trọng trong hầu hết các mạng LAN gia đình và văn phòng nhưng chúng không phải là giống nhau.