Thiết bị mạng là gì? Các loại thiết bị mạng phổ biến và chức năng của chúng

Trong một cơ sở hạ tầng mạng công nghệ thông tin cần có các thiết bị tại các node mạng kết nối với nhau, các thiết bị này được gọi là thiết bị mạng. Khi các thiết bị mạng kết nối với nhau chúng sẽ giao tiếp và chia sẻ tài nguyên với nhau thông qua các giao thức mạng để đảm bảo dữ liệu được truyền tải một cách chính xác và hiệu quả. Các thiết bị mạng đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì hạ tầng mạng, bao gồm các loại thiết bị phổ biến như:

• Router (Bộ định tuyến)
• Switch (Bộ chuyển mạch)
• Access Point (AP - Điểm truy cập wifi)
• Firewall (Tường lửa)
• Load Balancer (Bộ cân bằng tải)
• Media Converter (Bộ chuyển đổi quang điện)
• Repeater (Bộ lặp khuếch đại tín hiệu)
• Thiết bị Hub
• Thiết bị Bridge

Định nghĩa thiết bị mạng

Thiết bị mạng là một thiết bị phần cứng có cổng kết nối và các tính năng đảm bảo truyền tải dữ liệu hiệu quả, tăng cường bảo mật và duy trì kết nối ổn định giữa thiết bị đầu cuối như máy tính, điện thoại với internet. Mỗi loại thiết bị mạng được thiết kế để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, góp phần tạo nên một hệ thống mạng với nhiều phân đoạn mạng hoạt động mượt mà và hiệu quả. Dưới đây là vai trò quan trọng của chúng.

Tầm quan trọng của thiết bị mạng

Các thiết bị mạng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống mạng máy tính với hai vai trò chính:

• Thiết lập kết nối mạng máy tính với internet, giống như vai trò của router hoặc modem.
• Duy trì, bảo vệ và tăng cường các kết nối trong mạng, như các thiết bị Switch, Access Point, Firewall ..vv

Thiết bị mạng là thành phần không thể thiếu trong việc thiết lập và quản lý các hệ thống mạng. Mục tiêu chính của một mạng máy tính là chia sẻ tài nguyên như tệp dữ liệu, máy in và kết nối Internet giữa các người dùng và thiết bị trong tổ chức.

Các thiết bị mạng đảm bảo dữ liệu được định tuyến chính xác và an toàn, giúp các dịch vụ và ứng dụng trong mạng hoạt động hiệu quả và ổn định. Nếu không có các thiết bị này, cơ sở hạ tầng CNTT sẽ gặp khó khăn trong việc quản lý luồng dữ liệu, dẫn đến tình trạng hoạt động kém hiệu quả, mất dữ liệu và tăng nguy cơ rò rỉ bảo mật.

Ngoài ra, các thiết bị mạng cũng giúp doanh nghiệp dễ dàng mở rộng quy mô hệ thống, cho phép mạng thích ứng với nhu cầu kinh doanh ngày càng thay đổi. Điều này đặc biệt quan trọng để duy trì hiệu suất tối ưu và bảo vệ hệ thống trước các mối đe dọa an ninh mạng.

Chức năng của các thiết bị mạng

Các thiết bị mạng thực hiện các chức năng chính sau:

• Hỗ trợ truyền dữ liệu và giao tiếp giữa các thiết bị: Các thiết bị như router, switch và access point đóng vai trò trung gian, giúp dữ liệu được gửi và nhận một cách chính xác trong hệ thống mạng.
• Đảm bảo kết nối mạng hiệu quả và an toàn: Các thiết bị như firewall, router hoặc gateway giúp duy trì kết nối ổn định và bảo mật, ngăn chặn các mối đe dọa từ bên ngoài.
• Nâng cao hiệu suất mạng và tối ưu hóa luồng dữ liệu: Switch, load balancer và các thiết bị quản lý lưu lượng giúp phân phối dữ liệu hợp lý, giảm độ trễ và tránh tình trạng nghẽn mạng.
• Cung cấp khả năng bảo mật mạng bằng cách kiểm soát truy cập và ngăn chặn mối đe dọa: Firewall, IPS (Hệ thống ngăn chặn xâm nhập) và các thiết bị tương tự giúp bảo vệ mạng trước các cuộc tấn công mạng và ngăn chặn truy cập trái phép.
• Đơn giản hóa việc quản lý và cấu hình mạng: Các thiết bị quản lý như switch thông minh, router đa năng và các giải pháp quản trị tập trung giúp quản lý mạng dễ dàng và hiệu quả hơn.
• Mở rộng vùng phủ sóng mạng và khắc phục hạn chế về tín hiệu: Repeater, access point hoặc media converter giúp mở rộng phạm vi kết nối, đặc biệt là trong các không gian rộng lớn hoặc khu vực có nhiều vật cản.

Các loại thiết bị mạng

Hiểu rõ các loại thiết bị mạng khác nhau là điều quan trọng để tối ưu hóa và bảo mật cơ sở hạ tầng mạng của tổ chức. Dưới đây là danh sách các thiết bị mạng tiêu biểu đóng vai trò nền tảng trong việc quản lý và duy trì kết nối mạng hiệu quả:

Repeater

Repeater là bộ khuếch đại tín hiệu, đảm bảo từ đó có thể truyền tín hiệu đi xa hơn nhưng không bị yếu đi.

Hình ảnh repeater

Repeater là thiết bị ở lớp 1 (Physic Layer) trong mô hình OSI. Khi chúng ta sử dụng Repeater, tín hiệu vật lý ở đầu vào sẽ được repeater thu nhận, sau đó được khuếch đại, từ đó cung cấp tín hiệu ổn định và mạnh hơn cho đầu ra, để có thể đến được những vị trí xa hơn. Nếu bạn muốn đảm bảo tín hiệu với những khu vực văn phòng làm việc lớn, cách xa nhau thì bạn có thể dùng Repeater để khuếch đại tín hiệu

Hub

Hub là thiết bị dùng để khuếch đại tín hiệu, và được coi như là một repeater nhiều cổng. Khi 1 cổng trên hub nhận được thôgn tin thì các cổng khác cũng sẽ nhận được thông tin ngay lập tức.

Có 2 loại Hub phổi biến là Active Hub à smarthub

• Active Hub: Loại Hub này thường được dùng phổ biến hơn rất nhiều, cần được cấp nguồn khi hoạt động. Active Hub dùng để khuếch đại tín hiện đến và chia ra những cổng còn lại để đảm bảo tốc độ tín hiệu cần thiết khi sử dụng.
• Smart Hub: hay còn gọi là Intelligent Hub cũng có chức năng làm việc tương tự như Active Hub, nhưng được tích hợp thêm chip có khả năng tự động dò lỗi trên mạng.

Bridge

Bridge là 1 thiết bị mạng dùng để kết nối 2 mạng nhỏ để tạo thành 1 mạng lớn hơn. Bridge hoạt động ở lớp 2 trong mô hình mạng OSI. Tuy nhiên, Bridge chỉ kết nối những mạng cùng loại và sử dụng cho những mạng tốc độ cao sẽ khó hơn nếu chúng nằm cách xa nhau.

Switch

Switch hay còn gọi là thiết bị chuyển mạch là thiết bị dùng để kết nối các thiết bị hay các mạng nhỏ lại với nhau. Switch cũng giống bridge tuy nhiên switch có nhiều cổng hơn và tốc độ xử lý nhanh hơn bridge rất nhiều.

Switch có khả năng kết nối nhiều segment lại với nhau tùy thuộc vào số cổng trên switch và cung cấp nhiều chức năng hơn bridge như tạo các VLAN. Switch hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI

Router

Router là thiết bị hoạt động ở lớp 3 của mô hình OSI, có nhiệm vụ kết nối hai hay nhiều mạng IP lại với nhau. Giống như bridge, Nhưng khả năng làm việc của Router chậm hơn Bridge, do cần phải tính toán để tìm ra đường đi cho các gói tín hiệu, đặc biệt khi kết nối với các mạng không cùng tốc độ thì lại càng phải cần làm việc nhiều hơn.

Gateway

Gateway là thiết bị dùng để kết nối các mạng có giao thức khác nhau, như mạng dùng giao thức IP với mạng sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA... Với những máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thể dễ dàng kết nối được với nhau.

Access Point

Access Point là các thiết bị dùng để thu phát wifi, tạo ra mạng không dây, hoặc WLAN. Các thiết bị này được kết nối với bộ định tuyến, bộ chuyển mạch hoặc bộ trung tâm có dây qua cổng Ethernet để phát Wifi. Thiết bị Access Point được sử dụng nhằm múc đích phục vụ người dùng truy cập Internet và để các thiết bị mạng giao tiếp với nhau qua sóng wifi không dây.

Firewall

Tường lửa là một thiết bị bảo mật mạng, có nhiệm vụ thiết lập rào cản giữa các mạng nội bộ đáng tin cậy và các mạng bên ngoài không đáng tin cậy. Tường lửa kết nối các vùng mạng (zone) khác nhau như:

• LAN (Mạng nội bộ): Khu vực kết nối các thiết bị trong tổ chức.
• WAN (Mạng diện rộng): Kết nối mạng nội bộ với Internet hoặc các mạng khác.
• DMZ (Vùng trung lập): Khu vực chứa các dịch vụ công khai như web server hoặc mail server, tách biệt với mạng nội bộ để giảm thiểu rủi ro bảo mật.

Dựa trên các chính sách bảo mật được thiết lập, tường lửa sẽ lọc lưu lượng bằng cách kiểm tra các gói dữ liệu di chuyển giữa các vùng mạng khác nhau. Internet là môi trường không đáng tin cậy nhất, do đó tường lửa đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn các mối đe dọa từ đây.

Các thành phần khác trong kiến trúc mạng

Ngoài các thiết bị mạng trong một kiến trúc mạng còn có các thành phần quan trọng như sau:

Phương tiện truyền dẫn

Phương tiện truyền dẫn là các đường dẫn vật lý đóng vai trò như hệ thống giao thông mà dữ liệu di chuyển trong mạng. Các ví dụ phổ biến bao gồm:

• Cáp Ethernet: Được sử dụng rộng rãi trong mạng nội bộ (LAN) với chi phí thấp và dễ triển khai.
• Cáp quang (Fiber Optics): Cho tốc độ cao, phạm vi truyền xa và khả năng chống nhiễu tốt.
• Tín hiệu không dây (Wireless Signals): Cho phép kết nối linh hoạt nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu hoặc vật cản.

Việc lựa chọn loại phương tiện truyền dẫn phù hợp sẽ ảnh hưởng đến tốc độ, khoảng cách và độ tin cậy của việc truyền dữ liệu.

Giao thức (Protocols)

Giao thức là các tập hợp quy tắc và chuẩn mực quy định cách các thiết bị mạng giao tiếp với nhau. Các giao thức chuẩn giúp đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Một số giao thức phổ biến trong các hệ thống mạng dựa trên giao thức IP bao gồm:

• TCP (Transmission Control Protocol): Đảm bảo truyền dữ liệu đáng tin cậy với cơ chế kiểm soát lỗi và sắp xếp dữ liệu.
• UDP (User Datagram Protocol): Cung cấp truyền dữ liệu nhanh chóng nhưng không có cơ chế kiểm soát lỗi, phù hợp với các ứng dụng thời gian thực.
• (S)HTTP (Secure/Hypertext Transfer Protocol): Giao thức truyền siêu văn bản được mã hóa để bảo mật thông tin trong các trình duyệt web.
• SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security): Đảm bảo bảo mật dữ liệu trong quá trình truyền tải qua mạng.
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Tự động cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị trong mạng.

Ngoài ra, trong các môi trường mạng diện rộng (WAN), một số giao thức định tuyến như BGP (Border Gateway Protocol), NAT (Network Address Translation) và PAT (Port Address Translation) được sử dụng để quản lý địa chỉ IP và luồng dữ liệu hiệu quả.

Topology (Cấu trúc liên kết mạng)

Topology mô tả cách các nút mạng và thiết bị được kết nối với nhau. Các mô hình liên kết phổ biến bao gồm:

• Mô hình hình sao (Star Topology): Tất cả các thiết bị được kết nối với một nút trung tâm, chẳng hạn như switch hoặc hub. Đây là mô hình phổ biến nhất hiện nay vì tính linh hoạt và dễ mở rộng.
• Mô hình đường trục (Bus Topology): Tất cả các thiết bị được kết nối dọc theo một đường truyền chính. Dù đơn giản nhưng mô hình này dễ xảy ra tắc nghẽn dữ liệu.
• Mô hình vòng tròn (Ring Topology): Các thiết bị được kết nối thành một vòng khép kín, cho phép dữ liệu di chuyển theo một hướng cố định.
• Mô hình lưới (Mesh Topology): Mỗi thiết bị trong mạng đều được kết nối trực tiếp với các thiết bị khác, mang lại độ dự phòng cao nhưng chi phí triển khai lớn.

Phần kết luận

Từ các bộ định tuyến (router) và bộ chuyển mạch (switch) đến tường lửa (firewall) và điểm truy cập (access point), mỗi thiết bị trong hệ thống mạng đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của mạng. Việc quản lý đúng cách các thiết bị này giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và nhanh chóng khắc phục sự cố khi xảy ra.

Hiểu rõ cấu trúc và thành phần của hệ thống mạng sẽ giúp doanh nghiệp dễ dàng mở rộng và thích nghi khi nhu cầu kinh doanh và công nghệ thay đổi. Các đội ngũ IT cần tuân thủ các quy trình quản lý và bảo mật tốt nhất để đảm bảo mạng luôn hoạt động ổn định, an toàn và sẵn sàng đáp ứng các thách thức trong môi trường kết nối phức tạp ngày nay.

Bằng cách ưu tiên nâng cao kiến thức và kỹ năng về quản lý mạng, các chuyên gia IT có thể đảm bảo hệ thống mạng của doanh nghiệp duy trì tính linh hoạt, khả năng đáp ứng cao và sẵn sàng phục vụ các mục tiêu kinh doanh lâu dài.