Giải Tin học 12 - Định hướng khoa học máy tính trang 132
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn Tin Há»c · Trang 132–133
Hai trang này thuộc Bài 24 – Sơ bộ về thiết kế mạng, phần lý thuyết về cấu trúc mạng và thiết kế vật lí. Trang không có bài tập hay câu hỏi, nên mình tóm tắt và làm rõ kiến thức trọng tâm.
Phần 1: Các cấu trúc mạng cơ bản (Hình 24.2)
Về cấu trúc kết nối, có ba dạng cơ bản:
| Cấu trúc | Tên tiếng Anh | Cách kết nối | Thực tế hiện nay |
|---|---|---|---|
| Dạng tuyến | bus topology | Các thiết bị gắn vào một đường trục chung | Gần như không còn dùng nối trực tiếp máy tính (thiếu ổn định), nhưng vẫn dùng làm đường trục nối các toà nhà/tầng |
| Dạng vòng | ring topology | Thiết bị nối thành vòng kín, dữ liệu chạy một chiều rồi quay về thiết bị đầu | Hầu như không còn dùng để nối trực tiếp máy tính |
| Hình sao | star topology | Các thiết bị đầu cuối đấu chung vào một thiết bị trung tâm (hub, switch, router) | Dễ thi công, dễ mở rộng, rẻ, tin cậy → dùng phổ biến nhất trong mạng cục bộ |
Điểm cần nhớ: cấu trúc hình sao đang thắng thế vì dễ lắp đặt và mở rộng. Nếu một dây cáp hỏng thì chỉ máy đó mất kết nối, không sập cả mạng như dạng tuyến hay dạng vòng.
Phần 2: Cấu trúc hỗn hợp (Hình 24.3)
Trong thực tế thường kết hợp nhiều cấu trúc:
- Hỗn hợp hình sao trên đường trục dạng tuyến (Hình 24.3a): dùng đường trục dạng tuyến làm xương sống, gắn các cụm hình sao (mỗi cụm là một switch/hub nối nhiều máy) vào đường trục đó.
- Cấu trúc phân cấp (Hình 24.3b): bản chất là "hình sao của các hình sao". Rất hợp với mạng cục bộ nhiều máy.
Ví dụ áp dụng cho trường có khoảng 100 máy:
- Tầng dưới: dùng hình sao để nối các thiết bị đầu cuối trong từng khu vực.
- Tầng trên: nối các khu vực lại với nhau.
Phần 3: Bước 3 – Thiết kế vật lí (phân đoạn mạng)
Khái niệm cốt lõi: phân đoạn mạng (segmentation) là chia mạng thành những thành phần nhỏ (mỗi phần gọi là một segment/phân đoạn) để dễ kiểm soát và tăng hiệu quả truyền dữ liệu. Việc này thường bắt đầu từ xem xét các miền xung đột (collision domain).
Vì sao cần phân đoạn:
- Nối máy qua hub/repeater dễ sinh xung đột tín hiệu, làm giảm hiệu quả mạng. Ethernet có cơ chế xử lí xung đột, nhưng xung đột quá nhiều sẽ "ngốn" băng thông.
- Mục tiêu thiết kế: làm cho miền xung đột đủ nhỏ để xung đột ít xảy ra và chỉ ảnh hưởng trong phạm vi hẹp.
Cách phân đoạn trong mạng trường học (ví dụ trong sách):
- Mỗi phòng thực hành nối các máy bằng một hub; hub của các phòng nối chung vào một switch.
- Switch chỉ mở cổng cho dữ liệu khi thực sự có yêu cầu truyền tới thiết bị ở cổng khác → xung đột chỉ xảy ra trong phạm vi nhỏ, không lan ra toàn mạng.
- Khu văn phòng cũng tạo thành một phân đoạn riêng, nối qua hub rồi nối vào switch.
Như vậy switch (và router) đóng vai trò thiết bị tách các phân đoạn, giới hạn xung đột và tăng hiệu quả truyền dữ liệu.
Các mục đích khác của phân đoạn mạng:
- Bảo mật dữ liệu quan trọng: đặt máy chủ dữ liệu vào một phân đoạn riêng, tách bằng router có cài tường lửa để kiểm soát truy cập.
- Cô lập sự cố: khi một phân đoạn gặp lỗi, có thể tách riêng để sửa mà không ảnh hưởng các phân đoạn khác.
Về kết nối Internet và Wi-Fi: cần một router Wi-Fi vừa nối Internet vừa cung cấp truy cập không dây cho văn phòng. Tốt nhất nên nối router này vào một cổng switch (thay vì nối vào hub).
Phần 4: Phương án thiết kế mẫu (Hình 24.4)
Sơ đồ mạng trường gồm:
- Phòng máy M1, M2, M3: mỗi phòng là một phân đoạn, các máy nối vào một hub, kèm điểm truy cập không dây WAP (Wireless Access Point).
- Switch trung tâm: nối tất cả các hub của các phòng và khu văn phòng lại với nhau.
- Khu Văn phòng: một phân đoạn riêng, dùng hub nối các máy và máy chủ.
- Router Wi-Fi: nối vào switch, cung cấp kết nối ra Internet.
Sơ đồ này thể hiện đúng tinh thần thiết kế: mỗi khu vực là một phân đoạn (hình sao quanh một hub), tất cả gom về switch trung tâm → đây chính là một cấu trúc phân cấp.