LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG LAN

1. Lịch sử phát triển mạng LAN:

Những năm 1970:

• Mạng LAN đầu tiên xuất hiện, chủ yếu kết nối các máy tính lớn trong phạm vi hẹp.
• Các công nghệ như Ethernet và ARCNET được phát triển.

Những năm 1980:

• Sự phổ biến của máy tính cá nhân thúc đẩy sự phát triển của mạng LAN.
• Ethernet trở thành tiêu chuẩn phổ biến nhất cho mạng LAN.

Những năm 1990:

• Mạng LAN không dây (Wi-Fi) bắt đầu xuất hiện, mang lại sự linh hoạt cao hơn.
• Tốc độ mạng LAN tăng lên đáng kể, đáp ứng nhu cầu truyền tải dữ liệu lớn hơn.

Những năm 2000 đến nay:

• Mạng LAN tiếp tục phát triển với tốc độ và độ tin cậy cao hơn.
• Các công nghệ như Gigabit Ethernet và 10 Gigabit Ethernet trở nên phổ biến.
• Mạng LAN không dây ngày càng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các môi trường doanh nghiệp và gia đình.
• Sự phát triển của công nghệ đám mây và IoT (Internet of Things) tạo ra những thách thức và cơ hội mới cho mạng LAN.

2. Hiểu đúng về hệ thống mạng LAN:

• Mạng LAN (Local Area Network) là mạng máy tính kết nối các thiết bị trong một khu vực địa lý nhỏ, chẳng hạn như văn phòng, tòa nhà hoặc nhà ở.
• Mạng LAN cho phép các thiết bị chia sẻ tài nguyên, chẳng hạn như tệp, máy in và kết nối Internet.
• Mạng LAN có thể được kết nối bằng cáp Ethernet hoặc Wi-Fi.
• Mạng LAN thường được sử dụng để kết nối các máy tính, máy chủ, máy in và các thiết bị khác trong một tổ chức.

3. Cách thiết kế mạng LAN:

Xác định nhu cầu:

• Xác định số lượng thiết bị cần kết nối.
• Xác định loại lưu lượng mạng (dữ liệu, thoại, video).
• Xác định yêu cầu về bảo mật và hiệu suất.

LỰA CHỌN CẤU TRÚC MẠNG LAN CẦN THIẾT KẾ CHO DOANH NGHIỆP

1. Cấu trúc hình sao (star): Các thiết bị kết nối với một thiết bị trung tâm (switch).

Cấu trúc hình sao (Star Topology) là một trong những cấu trúc mạng LAN phổ biến nhất hiện nay, đặc biệt là trong các mạng doanh nghiệp và gia đình. Dưới đây là chi tiết về cấu trúc này:

Khái niệm:

• Trong cấu trúc hình sao, tất cả các thiết bị mạng (máy tính, máy in, máy chủ...) đều được kết nối trực tiếp với một thiết bị trung tâm, thường là một switch hoặc hub.
• Thiết bị trung tâm này đóng vai trò là điểm kết nối duy nhất cho tất cả các thiết bị trong mạng.  
• Tất cả dữ liệu truyền tải giữa các thiết bị đều phải đi qua thiết bị trung tâm.

Nguyên lý hoạt động:

• Khi một thiết bị gửi dữ liệu, dữ liệu sẽ được gửi đến thiết bị trung tâm.
• Thiết bị trung tâm sau đó sẽ chuyển tiếp dữ liệu đến thiết bị đích.
• Trong trường hợp sử dụng hub, dữ liệu sẽ được phát tán đến tất cả các thiết bị trong mạng.
• Trong trường hợp sử dụng switch, dữ liệu sẽ chỉ được chuyển tiếp đến thiết bị đích, giúp tăng hiệu suất mạng.

Ưu điểm của hệ thống mạng Hình Sao:

• Dễ dàng cài đặt và quản lý: Cấu trúc đơn giản, dễ dàng thêm hoặc loại bỏ các thiết bị.
• Dễ dàng phát hiện và khắc phục sự cố: Khi một thiết bị gặp sự cố, nó sẽ không ảnh hưởng đến toàn bộ mạng.
• Hiệu suất cao: Khi sử dụng switch, hiệu suất mạng được cải thiện đáng kể do dữ liệu chỉ được chuyển tiếp đến thiết bị đích.
• Khả năng mở rộng tốt: Dễ dàng mở rộng mạng bằng cách thêm các thiết bị vào thiết bị trung tâm.

Nhược điểm của cấu trúc mạng hình Sao:

• Phụ thuộc vào thiết bị trung tâm: Nếu thiết bị trung tâm gặp sự cố, toàn bộ mạng sẽ bị ảnh hưởng.
• Chi phí cao hơn: Cần phải có một thiết bị trung tâm (switch hoặc hub), làm tăng chi phí triển khai.
• Giới hạn khoảng cách: Khoảng cách kết nối từ thiết bị đến thiết bị trung tâm bị giới hạn.

Ứng dụng của hệ thống cấu trúc mạng hình sao vào thực tế:

• Mạng LAN trong văn phòng.
• Mạng LAN trong trường học.
• Mạng LAN trong gia đình.
• Các trung tâm dữ liệu nhỏ.

2. Cấu trúc hình tuyến (bus): Các thiết bị kết nối với một đường dây cáp chung.

Cấu trúc hình tuyến (Bus Topology) là một cấu trúc mạng LAN đơn giản, trong đó tất cả các thiết bị được kết nối với một đường dây cáp chính duy nhất, gọi là bus. Dưới đây là chi tiết về cấu trúc này:

Khái niệm về cấu trúc mạng hình tuyến:

• Trong cấu trúc hình tuyến, tất cả các thiết bị (máy tính, máy in...) đều được kết nối với một đường dây cáp chính duy nhất.
• Dữ liệu được truyền tải trên đường dây cáp này và tất cả các thiết bị đều nhận được dữ liệu.
• Mỗi thiết bị có một địa chỉ duy nhất để phân biệt và chỉ nhận dữ liệu được gửi đến địa chỉ của mình.
• Hai đầu của đường dây cáp được kết thúc bằng các thiết bị đặc biệt gọi là terminator để ngăn chặn tín hiệu phản xạ.

Nguyên lý hoạt động của cấu trúc mạng hình tuyến:

• Khi một thiết bị muốn gửi dữ liệu, nó sẽ gửi dữ liệu lên đường dây cáp chính.
• Dữ liệu sẽ được truyền tải dọc theo đường dây cáp và tất cả các thiết bị đều nhận được dữ liệu.
• Mỗi thiết bị sẽ kiểm tra địa chỉ đích của dữ liệu và chỉ nhận dữ liệu nếu địa chỉ đích trùng với địa chỉ của mình.
• Nếu hai thiết bị cùng gửi dữ liệu cùng lúc, sẽ xảy ra xung đột (collision). Để tránh xung đột, các thiết bị sử dụng các phương pháp như CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Ưu điểm của cấu trúc mạng hình tuyến:

• Đơn giản và dễ cài đặt: Cấu trúc đơn giản, dễ dàng cài đặt và cấu hình.
• Chi phí thấp: Yêu cầu ít cáp hơn so với các cấu trúc khác.
• Dễ dàng mở rộng: Dễ dàng thêm hoặc loại bỏ các thiết bị khỏi mạng.

Nhược điểm của cấu trúc mạng hình tuyến:

• Khó khăn trong việc khắc phục sự cố: Nếu một phần của đường dây cáp bị hỏng, toàn bộ mạng có thể bị ảnh hưởng.
• Hiệu suất thấp: Hiệu suất mạng giảm khi số lượng thiết bị tăng lên do xảy ra xung đột.
• Giới hạn về khoảng cách: Khoảng cách của đường dây cáp bị giới hạn.
• Khó khăn trong việc quản lý: Khi mạng lớn, quản lý và bảo trì trở nên khó khăn.

Ứng dụng của cấu trúc mạng hình tuyến:

• Mạng LAN nhỏ trong gia đình hoặc văn phòng nhỏ.
• Các ứng dụng đòi hỏi chi phí thấp và cài đặt đơn giản.

3. Cấu trúc hình vòng (ring): Các thiết bị kết nối thành một vòng tròn.

Cấu trúc hình vòng (Ring Topology) là một cấu trúc mạng LAN trong đó các thiết bị được kết nối với nhau thành một vòng tròn khép kín. Dữ liệu được truyền theo một chiều trên vòng tròn này, từ thiết bị này sang thiết bị kế tiếp, cho đến khi đến được thiết bị đích. Dưới đây là chi tiết về cấu trúc hình vòng:

Khái niệm về cấu trúc mạng hình vòng:

• Trong cấu trúc hình vòng, mỗi thiết bị đóng vai trò như một bộ chuyển tiếp (repeater), nhận dữ liệu từ thiết bị trước đó và chuyển tiếp đến thiết bị kế tiếp.
• Dữ liệu được truyền theo một hướng duy nhất trên vòng tròn, có thể là theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ.
• Mỗi thiết bị trên vòng tròn đều có một địa chỉ duy nhất để phân biệt và chỉ nhận dữ liệu được gửi đến địa chỉ của mình.

Nguyên lý hoạt động của cấu trúc mạng hình vòng:

• Khi một thiết bị muốn gửi dữ liệu, nó sẽ gửi dữ liệu lên vòng tròn.
• Dữ liệu sẽ được truyền tải qua từng thiết bị trên vòng tròn cho đến khi đến được thiết bị đích.
• Mỗi thiết bị trên vòng tròn sẽ kiểm tra địa chỉ đích của dữ liệu. Nếu địa chỉ đích trùng với địa chỉ của mình, thiết bị đó sẽ nhận dữ liệu. Nếu không, thiết bị đó sẽ chuyển tiếp dữ liệu đến thiết bị kế tiếp.
• Để tránh xung đột dữ liệu, cấu trúc hình vòng thường sử dụng phương pháp token passing. Theo phương pháp này, một token (mã thông báo) sẽ được truyền tải trên vòng tròn. Chỉ thiết bị nào giữ token mới được phép gửi dữ liệu.

Ưu điểm của cấu trúc mạng hình vòng:

• Hiệu suất tốt: Do dữ liệu được truyền theo một chiều và sử dụng token passing, cấu trúc hình vòng ít xảy ra xung đột dữ liệu, giúp tăng hiệu suất mạng.
• Dễ dàng mở rộng: Dễ dàng thêm hoặc loại bỏ các thiết bị khỏi mạng mà không ảnh hưởng đến toàn bộ mạng.
• Khoảng cách truyền xa: Tín hiệu được khuếch đại bởi mỗi thiết bị, cho phép truyền dữ liệu đi xa hơn.

Nhược điểm của cấu trúc mạng hình vòng:

• Khó khăn trong việc khắc phục sự cố: Nếu một thiết bị hoặc một đoạn cáp bị hỏng, toàn bộ mạng có thể bị ảnh hưởng.
• Khó khăn trong việc cài đặt và quản lý: Cấu trúc hình vòng phức tạp hơn so với cấu trúc hình tuyến hoặc hình sao, đòi hỏi kỹ năng chuyên môn cao hơn để cài đặt và quản lý.
• Chi phí cao: Cần các thiết bị và cáp chuyên dụng, làm tăng chi phí triển khai.

Ứng dụng của cấu trúc mạng hình vòng:

• Cấu trúc hình vòng ít được sử dụng trong các mạng LAN hiện đại do những nhược điểm của nó.
• Tuy nhiên, nó vẫn được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như mạng Token Ring hoặc FDDI (Fiber Distributed Data Interface).