I. Mở Đầu
Mạng máy tính là một hệ thống phức tạp, bao gồm nhiều thiết bị tương tác với nhau để truyền tải thông tin. Dựa trên các đặc điểm như vùng địa lý hoặc chế độ truyền dẫn, mạng có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau như Mạng LAN, WAN... Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào khái niệm hình trạng mạng (Network topology) trong mạng máy tính, giúp bạn đọc nhận diện và phân loại các hệ thống mạng một cách hiệu quả hơn.
Hình trạng mạng mô tả cách kết nối giữa các nút (nodes) và liên kết (links), cụ thể là cách thức mà các thiết bị trong mạng giao tiếp với nhau. Có nhiều kiểu hình trạng mạng khác nhau, bao gồm:
- Mạng hình sao (Star topology)
- Mạng hình bus (Bus topology)
- Mạng hình vòng (Ring topology)
- Mạng hình lưới (Mesh topology)
- Mạng hình cây (Tree topology)
- Mạng hình lai (Hybrid topology)
Mỗi loại hình trạng mạng đều có ưu điểm và hạn chế riêng, và việc lựa chọn mô hình nào phù hợp sẽ phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng môi trường mạng.
II. Các Hình Trạng Mạng
1. Mạng Hình Sao (Star Topology)
Trong mạng hình sao, tất cả các thiết bị đều được kết nối với một thiết bị trung tâm, có thể là switch, router, hub hoặc máy chủ. Thiết bị trung tâm này sẽ nhận và chuyển tiếp thông tin đến các trạm đích. Cách kết nối điểm - điểm thể hiện sự kết nối của thiết bị trung tâm với từng trạm riêng lẻ.
Khi thiết kế mạng hình sao cho N thiết bị, chúng ta cần:
- N dây cáp cho mỗi thiết bị, điều này giúp việc thiết lập trở nên đơn giản hơn.
- N cổng kết nối tại thiết bị trung tâm.
- Nếu một liên kết bị lỗi, các liên kết còn lại không bị ảnh hưởng.
- Thường sử dụng cáp đồng trục để giảm thiểu chi phí.
Tuy nhiên, điểm yếu lớn của mô hình này nằm ở thiết bị trung tâm. Nếu thiết bị trung tâm gặp sự cố, toàn bộ mạng sẽ bị ngưng hoạt động. Hiệu suất của mạng hoàn toàn phụ thuộc vào thiết bị trung tâm.
Câu hỏi cho bạn đọc: Nếu bạn thiết kế một mạng cho công ty với khoảng 30 máy tính sử dụng mạng hình sao, bạn sẽ chọn thiết bị trung tâm nào, cần bao nhiêu cổng và loại dây cáp nào?
2. Mạng Hình Bus (Bus Topology)
Cấu trúc mạng hình bus sử dụng một đường truyền chung kết nối với tất cả các thiết bị. Đường truyền này thường là cáp đồng trục, được kết thúc bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là điểm đầu cuối. Tất cả các máy tính đều kết nối trực tiếp với đường truyền này. Khi có một máy tính gửi thông tin, tín hiệu sẽ được phát đi qua bus, và chỉ máy tính có địa chỉ đích đúng mới xử lý tín hiệu đó.
Khi thiết lập mạng hình bus cho N thiết bị, chúng ta cần:
- Một đường truyền dữ liệu chính (thường là cáp đồng trục) chạy qua toàn bộ mạng.
- N đoạn cáp kết nối với từng thiết bị.
- N bộ giao diện mạng (NIC) cho từng thiết bị.
- Hai thiết bị kết thúc mạng ở hai đầu đường truyền.
- Có thể cần bộ khuếch đại tín hiệu nếu chiều dài mạng lớn.
Trong mô hình bus, nếu một nút bị hỏng hoặc đường truyền bị hỏng, toàn bộ mạng sẽ bị ảnh hưởng. Ngoài ra, do chia sẻ một đường truyền, dễ dẫn đến nghẽn mạng khi lưu lượng đột ngột tăng cao.
Câu hỏi cho bạn đọc: Bạn là kỹ sư thiết kế và cài đặt một mạng hình bus cho văn phòng nhỏ với 10 máy tính. Bạn cần những thiết bị nào và số lượng tối thiểu cho mỗi loại thiết bị?
3. Mạng Hình Vòng (Ring Topology)
Trong mạng hình vòng, mỗi thiết bị kết nối với hai thiết bị khác, tạo thành một vòng kín. Dữ liệu di chuyển theo một hướng xác định từ nút này sang nút khác cho tới khi đến thiết bị đích.
Mô hình này đơn giản và dễ quản lý hơn. Dữ liệu chuyển tiếp theo một hướng, do đó thường có hiệu suất đồng đều hơn. Tuy nhiên, nếu một nút bị hỏng, toàn bộ mạng sẽ bị ảnh hưởng.
4. Mạng Hình Lưới (Mesh Topology)
Trong mạng hình lưới, mỗi nút kết nối với nhiều nút khác. Có hai biến thể chính: lưới đầy đủ (full mesh) và lưới một phần (partial mesh). Lưới đầy đủ yêu cầu mỗi thiết bị kết nối với tất cả các thiết bị khác, trong khi lưới một phần chỉ cần kết nối một số thiết bị dựa trên nhu cầu.
Mạng hình lưới có khả năng chịu lỗi cao và giảm thiểu sự nghẽn mạng, tuy nhiên chi phí lắp đặt cao và đòi hỏi nhiều cáp và cổng.
5. Mạng Hình Cây (Tree Topology)
Tương tự như cấu trúc cây, mạng hình cây tổ chức theo dạng phân cấp. Một nút gốc kết nối với các nút cấp hai, rồi tiếp tục đến các nút cấp ba... Đây là sự kết hợp giữa các hình trạng khác, giúp tổ chức và mở rộng mạng một cách có hệ thống. Tuy nhiên, nếu nút gốc gặp sự cố, sẽ ảnh hưởng tới toàn bộ mạng.
6. Mạng Hình Lai (Hybrid Topology)
Mạng hình lai kết hợp nhiều loại kiến trúc khác nhau để đáp ứng tốt nhất cho nhu cầu của tổ chức. Điều này có thể bao gồm kết hợp các loại cáp đồng trục, cáp quang hoặc mạng không dây. Mạng hình lai cho phép các phần trong hệ thống kết nối với nhau hiệu quả hơn.
Mặc dù mang lại tính linh hoạt và khả năng mở rộng dễ dàng, nhưng chi phí và yêu cầu thiết lập phức tạp hơn.
