6 thành phần cần thiết của mạng LAN

Chỉ những công ty nhỏ nhất mới có thể hoạt động mà không cần máy tính, và một khi đã có trong tay vài máy tính, bạn có thể muốn kết nối chúng. Mạng cục bộ, hay mạng LAN, biến các máy tính cá nhân thành một môi trường làm việc chung. Một mạng LAN có thể bao gồm hàng ngàn máy tính hoặc chỉ một vài máy, nhưng tất cả các mạng LAN đều được tạo thành từ cùng một số thành phần cơ bản.

Các thành phần của mạng LAN

Đối với người dùng, mạng là tất cả phần mềm họ thực sự xử lý, cho dù đó là trình xử lý văn bản, phần mềm kế toán hay một loại chương trình tùy chỉnh cao cấp nào đó. Để làm cho những chương trình đó hoạt động, ở phía sau bạn sẽ tìm thấy là một hệ điều hành mạng, các driver giúp máy tính giao tiếp với phần cứng mạng và tất cả các code chuyên dụng xử lý việc giao tiếp giữa những thiết bị. Đó là những thành phần phần mềm của mạng.

Vậy các thành phần phần cứng của mạng LAN là gì? Chúng bao gồm các máy tính thực tế, giao diện mạng (network interface), tất cả các switch, hub, router và những bit công nghệ đặc biệt khác định tuyến thông tin liên lạc. Cuối cùng, có cáp hoặc tùy chọn không dây tương đương. Tất cả các thành phần này làm việc cùng nhau để tạo ra một mạng hoạt động.

Máy trạm (workstation) mạng

Mục đích chính của mạng LAN là để người dùng hợp tác với nhau hoặc ít nhất là chia sẻ tài nguyên mạng, vì vậy tất cả những người dùng đó cần có cách để truy cập mạng. Điều đó được thực hiện thông qua các máy tính cá nhân hoặc máy trạm được kết nối với nhau, tạo nên mạng LAN.

Những máy tính đó có thể bao gồm nhiều loại thiết bị. Một văn phòng nhất định có thể chứa mọi thứ, từ laptop hoặc Chromebook cấp thấp đến máy trạm kỹ thuật công suất cao, với nhiều thiết bị ở giữa để xử lý các công việc thường xuyên như kế toán, xử lý văn bản, POS (point-of-sale), v.v... Trong một mạng không dây, thậm chí một máy tính bảng hoặc điện thoại di động có thể được coi là máy trạm.

Thông thường, phần quan trọng nhất của việc thiết kế mạng LAN là cách bạn nhóm tất cả các máy trạm của những người dùng đó lại với nhau. Đôi khi nó đơn giản như kết nối mọi người trong cùng một không gian vật lý, nhưng nếu nhu cầu của họ khác nhau thì sao?

Ví dụ, tín hiệu WiFi cơ bản phù hợp cho khách và người dùng thông thường, nhưng các kỹ sư hoặc người chỉnh sửa video sẽ cần kết nối nhanh nhất có thể. Nhóm người dùng vào các mạng con khác nhau, nơi họ có thể chia sẻ các bộ tài nguyên riêng biệt, thường là lựa chọn tốt nhất. Nhóm người dùng nâng cao nằm rải rác trên các văn phòng ở hai hoặc ba tầng riêng biệt có thể chia sẻ một mạng với tốc độ vài gigabit mỗi giây, trong khi mọi người xung quanh sử dụng mạng chậm hơn.

Card giao tiếp mạng và driver

Các máy trạm cá nhân sẽ không phải là một phần của mạng, trừ khi chúng có một số cách liên lạc với những thiết bị khác trên mạng LAN. Điều đó đòi hỏi một thứ gọi là Network Interface Card (card giao tiếp mạng), thường được gọi tắt là NIC. Card này cung cấp cách để máy tính kết nối với mạng LAN và trao đổi thông tin với nó.

Hầu hết các máy tính được xây dựng với hai loại NIC đã có sẵn, một loại sử dụng WiFi và một loại sử dụng kết nối Ethernet. Bạn có thể sử dụng NIC tích hợp để kết nối hoặc cài đặt một card chuyên dụng riêng, nhằm đáp ứng nhu cầu của các cá nhân trong công ty. Ví dụ, bạn có thể muốn có card hiệu suất cao hơn card được tích hợp sẵn hoặc bạn có thể chọn kết nối mạng với cáp quang nhằm nâng cấp hiệu suất. Trong những trường hợp đó, bạn sẽ cần mua một card vật lý riêng và lắp đặt nó vào máy tính.

Phần cứng của NIC cũng yêu cầu một vài phần mềm được thêm vào, nhằm giúp cho nó hoạt động, được gọi là driver. Driver giúp diễn giải các lệnh đến từ hệ điều hành thành những hướng dẫn mà NIC có thể nhận ra và làm việc cùng. Hệ điều hành có các driver được tích hợp cho hầu hết mọi card, vì vậy khi bạn khởi động lại máy tính, nó sẽ nhận ra NIC và hoạt động.

Đôi khi, bạn sẽ cần phải có một driver từ nhà sản xuất card để thay thế, vì nó cung cấp hiệu suất cao hơn, độ tin cậy tốt hơn hoặc mở ra một số tính năng chính bạn sẽ không có với driver tiêu chuẩn. Windows cập nhật driver của riêng nó, chứ không phải driver của bên thứ ba, vì vậy bạn sẽ phải kiểm tra định kỳ những driver đó và tự cài đặt bất kỳ bản cập nhật nào. Nếu bạn đã cài đặt driver của mình từ một nguồn được ủy quyền, Linux sẽ theo dõi các driver của bên thứ ba và cập nhật chúng cùng với mọi thứ khác.

Tài nguyên phần cứng chia sẻ

Chắc chắn có một chi phí phát sinh khi tạo và duy trì một mạng. Quan trọng nhất là năng suất được cải thiện, nhưng tùy chọn chia sẻ tài nguyên sẽ giúp tiết kiệm chi phí. Ví dụ như với các máy in, hầu hết người dùng sẽ cần có khả năng in, nhưng chỉ một vài người trong đó muốn in số lượng lớn thường xuyên.

Thay vì đặt máy in trên mỗi bàn làm việc, bạn có thể để mọi người chia sẻ một số lượng nhỏ máy in được nối mạng. Sẽ luôn có một số tình huống bạn cần phân bổ hoặc dành tài nguyên cho một người hoặc nhóm người dùng cụ thể, nhưng mọi thứ sẽ ổn. Nếu bạn chỉ có một người thực hiện các tác phẩm nghệ thuật quy mô lớn hoặc tạo những bản vẽ và thiết kế kích thước lớn, thì người khác sẽ không cần có quyền truy cập vào máy in hoặc máy vẽ (plotter) của họ.

Phần này của mạng LAN cũng bao gồm tất cả các hub, switch và router kết nối vật lý giữa những thiết bị trên mạng và giữa mạng với Internet hoặc mạng diện rộng WAN lớn hơn của công ty. Một mạng LAN bao gồm những thứ như router và extender có thể mở rộng phạm vi mạng. Người dùng bình thường sẽ không cần biết cách sử dụng chúng - hay quan tâm đến việc chúng đang tồn tại - nhưng không có chúng, bạn sẽ không thể kết nối và trao đổi thông tin.

Trong các mạng nhỏ, mỗi máy tính trong mạng LAN khá giống nhau. Trong một mạng lớn hơn, bạn có thể có các máy chủ vật lý, tủ mạng (tủ rack) cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý khối lượng lớn cho mạng. Theo truyền thống, những thứ đó được giữ trong nhà, nhưng sự gia tăng của điện toán đám mây - các cụm máy chủ khổng lồ truy cập qua Internet - có nghĩa là các máy chủ có thể nằm ở những địa điểm từ xa hoặc thậm chí được vận hành bởi nhà cung cấp bên thứ ba, thường là công ty lớn như Amazon, Microsoft hay Google.

Hệ điều hành mạng

Một trong những phần quan trọng nhất của mạng LAN là phần mềm xử lý tất cả tài nguyên và người dùng trong mạng, sao cho mọi người đều có thứ họ cần. Nó theo dõi những thiết bị nào ở trên mạng LAN, chương trình nào đang chạy, thông tin nào đang được lưu hành trên mạng và tài nguyên nào của mạng là cần thiết để làm cho tất cả mọi thứ hoạt động.

Từ những năm 1980 đến đầu thế kỷ này, bạn cần một chương trình riêng như Netware của Novell hoặc Vines của Banyan để làm điều đó. Đây là những chương trình phức tạp, đắt tiền và phải mất rất nhiều khóa đào tạo để học cách sử dụng chúng đúng cách.

Giờ đây, Windows, OS X và Linux đều có khả năng chạy mạng mà không cần một hệ điều hành riêng. Chúng thậm chí có thể giao tiếp với nhau, vì vậy các nhân viên IT có thể sử dụng Linux để cung cấp dịch vụ mạng cho người dùng Windows trong văn phòng và người dùng Mac làm công việc đồ họa trong bộ phận Marketing. Người dùng hàng ngày sẽ không thấy hoặc sử dụng các tính năng nâng cao đó. Đó là công việc của quản trị viên mạng, người có mật khẩu cấp cao hơn và có thể thêm, bớt và phân bổ lại người dùng, cũng như tài nguyên trên mạng LAN.

Trong một văn phòng nhỏ chia sẻ 5 máy tính, 1 máy in và 1 kết nối WiFi, quản trị viên đó có thể là một người được đào tạo cơ bản. Trong một doanh nghiệp lớn hơn, bạn có thể tìm thấy cả một đội ngũ nhân viên IT gồm rất nhiều người xử lý những chức năng đó. Khi phát triển, nhu cầu sẽ tăng lên và bạn sẽ cần những người có kỹ năng tốt hơn để giữ mọi thứ hoạt động tốt.

Các chương trình Network-Aware

Phần dễ thấy nhất của mạng, đối với người dùng, là phần mềm mà họ làm việc thực tế. Ví dụ, trước đây, mạng là cách thuận tiện duy nhất mà nhiều người dùng có thể cộng tác trên một tài liệu Word hoặc bảng tính Excel. Hiện nay, điều đó có thể được thực hiện trên đám mây (các công cụ cộng tác khác như Slack và Evernote giúp mọi người làm việc cùng nhau dễ dàng hơn). Bạn cũng sẽ dựa vào mạng nội bộ để cung cấp cho người dùng quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu chính, phần mềm kế toán và các chương trình cốt lõi khác của công ty, cho dù chúng được đặt trên các máy chủ vật lý trong trung tâm dữ liệu của riêng bạn hoặc tại máy chủ dựa trên đám mây của Microsoft, Amazon, Google hoặc một số nhà cung cấp khác

Có một bộ chương trình network-aware (chương trình được sửa đổi theo cách cụ thể để phục vụ một mục đích nhất định) thứ hai mà ít người sẽ sử dụng, nhưng không kém phần quan trọng. Đây là những công cụ mà quản trị viên sử dụng để theo dõi hiệu suất và bảo mật mạng LAN.

Dĩ nhiên, một số công cụ đó được tích hợp ngay trong hệ điều hành, nhưng những công cụ khác được cung cấp bởi bên thứ ba hoặc thậm chí có thể được viết bởi các lập trình viên trong công ty. Bảo mật mạng là điều đặc biệt quan trọng, bởi vì nếu tin tặc truy cập vào dữ liệu nhạy cảm về hoạt động của công ty hoặc khách hàng, mọi thứ thực sự có thể trở nên rất tồi tệ.

Phương tiện giao tiếp

Bạn có thể có mọi thứ mình cần cho mạng LAN trong văn phòng, tất cả đều được cài đặt mới, nhưng chúng chỉ là những phần cứng riêng biệt cho đến khi bạn thực sự có cách để chúng giao tiếp. Bạn cần kết nối tất cả các máy tính đó với nhau, theo cách vật lý với hệ thống cáp hoặc thông qua kết nối WiFi.

Trước đây, bạn thường sử dụng cáp đồng trục (coaxial), rất giống với loại được sử dụng cho truyền hình cáp hoặc vệ tinh. Theo thời gian, hầu hết các mạng chuyển sang một loại cáp khác, được gọi là cáp đồng xoắn đôi, với các cặp dây chạy qua một cáp phẳng, nhẹ trông giống như (và là) một biến thể của hệ thống dây điện dùng cho điện thoại cố định.

Cáp xoắn đôi gọn nhẹ và dễ cài đặt hơn, đầu nối kiểu điện thoại ở hai đầu dây giúp dễ dàng cắm nó vào máy tính, switch, hub và các thiết bị mạng khác. Bạn sẽ thường nghe thấy loại kết nối này được gọi là chân và giắc cắm Ethernet, mặc dù điều đó không hoàn toàn chính xác. Ethernet đề cập đến cách giao tiếp qua cáp, chứ không phải với cáp hoặc đầu nối và nó được sử dụng trên các mạng cũ hơn với cáp đồng trục.

Mạng LAN không dây, hay WLAN, sử dụng sóng radio thay vì dây vật lý để gửi tín hiệu giữa các máy tính và những thiết bị khác trên mạng. Có hai bộ tần số riêng biệt bạn có thể sử dụng, tùy thuộc vào nhu cầu. Hầu hết các mạng không dây cũ hơn sử dụng băng tần 2,4GHz, trong khi các thiết bị mới hơn cũng có thể sử dụng băng tần 5GHz.

• Băng tần 2,4GHz có một số lợi thế như tín hiệu 2,4GHz sẽ cung cấp cho bạn phạm vi dài hơn và tốt hơn khi đi xuyên tường, điều này có thể quan trọng trong một văn phòng lớn. Thật không may, nó cũng dễ bị nhiễu hơn, bởi vì có rất nhiều thiết bị ngoài kia có cùng tần số.
• Băng tần 5GHz không tốt bằng khi cần truyền tín hiệu xuyên qua các bức tường và tốt nhất là ở khoảng cách ngắn, nhưng khi hoạt động, nó sẽ cho bạn tín hiệu tốt hơn.