Mạng LAN là gì? Ethernet là gì? Chúng hoạt động như thế nào?

Các doanh nghiệp đã kết nối nhiều máy tính trong nhiều năm qua dưới hình thức sử dụng mạng LAN dựa trên Ethernet, nhưng LAN và Ethernet không phải là hai khái niệm giống nhau. Vậy, mạng LAN là gì, Ethernet là gì và chúng hoạt động như thế nào?

1. Mạng LAN là gì?

LAN (mạng máy tính cục bộ) là mạng máy tính nội bộ, kết nối các máy tính trong một phạm vi nhỏ. Những máy kết nối mạng LAN hiện đại có thể giao tiếp với nhau cũng như với các máy tính ngoài. Nhưng những máy tính khác không thể bắt đầu liên lạc ngược lại. Đó bởi vì mạng cục bộ của bạn được thiết kế “riêng tư” với tiêu chuẩn IPv4.

Mạng IPv4 riêng tư là gì?

Các mạng mà sử dụng giao thức Internet phiên bản 4 (IPv4), sử dụng các địa chỉ quen thuộc như 192.168.0.25 cho mỗi nút mạng. Tiêu chuẩn IPv4 cho biết rằng các thành viên của mạng cục bộ riêng tư sử dụng một một phạm vi địa chỉ cụ thể như:

10.*.*.*

172.16.*.* to 172.31.*.*

192.168.*.*

Khi bạn cố liên hệ với một trong những địa chỉ ở trên, máy tính của bạn sẽ hướng tới các thiết bị khác được kết nối trực tiếp. Nói cách khác, nó sẽ không ra ngoài tìm kiếm các nút này.

Giả sử bạn muốn xem một trang web. Khi bạn nhập URL của nó, máy tính của bạn sẽ tìm kiếm địa chỉ IP của nó sử dụng một tìm kiếm DNS. Nếu IP đó là một trong những địa chỉ trên, máy tính của bạn sẽ cố liên hệ trực tiếp với máy đó. Vì chúng là thành viên của cùng một mạng riêng tư nên nó sẽ tìm kiếm nút đó.

Nếu không, máy tính của bạn phải “liều” kết nối với Internet để liên hệ nó. Một trong những nút trong mạng LAN được chỉ định như gateway và tất cả các máy khác được cấu hình để sử dụng gateway này. Một gateway sẽ nhận những yêu cầu gửi đi và xác nhận nơi gửi tới tiếp theo. Sau đó, nó sẽ gửi yêu cầu, nhận phản hồi và chuyển tiếp về máy yêu cầu nó (quá trình này được gọi là dịch địa chỉ mạng).

Kết quả là thiết bị của bạn có một địa chỉ IP cục bộ, nhưng xuất hiện với các máy ngoài để có một địa chỉ khác. Để xem điều này hoạt động như thế nào, bạn thử làm theo hướng dẫn sau đây:

• Tìm kiếm địa chỉ IP của máy tính bạn trong mạng LAN.
• Truy cập vào trang What Is My IP. Tiền đề của trang này rất đơn giản: yêu cầu của bạn đến từ địa chỉ công cộng và trang web sẽ hiển thị trở lại cho bạn.

Đã có sự khác nhau ở đây:

Khi bạn yêu cầu trang chủ của một trang web nào đó, máy chủ của trang web đó nhìn thấy một yêu cầu từ địa chỉ ngoài, không phải địa chỉ cục bộ của bạn. Nó cũng có nghĩa là máy chủ trang web không thể tự liên kết với máy tính của bạn. Cổng (thường là một router) theo mặc định sẽ không chuyển tiếp yêu cầu sắp đến đến bất cứ đâu nữa.

2. Địa chỉ cụ bộ (riêng tư) và địa chỉ công cộng trong Action

Hãy thử một thử nghiệm nhỏ để chứng minh sự khác biệt này. Nếu bạn có một mạng Wi-Fi, kết nối điện thoại của bạn với nó và ping máy tính với lệnh dưới đây:

ping [your internal IP address, e.g. 10.30.30.90]

Bạn sẽ nhận được kết quả được hiển thị như trên (tức là lệnh ping đã thành công). Bây giờ, ngắt kết nối với Wi-Fi và thử sử dụng địa chỉ ngoài mà bạn đã thấy ở trên (ví dụ: “8.14.*.*”). Bạn sẽ không nhận được phản hồi bởi vì lệnh này bị bỏ qua (nhấn Ctrl + C nếu bạn không muốn phải chờ đợi).

Truy cập mạng LAN từ bên ngoài

Vậy sử dụng mạng gì khi không ai từ bên ngoài có thể kết nối nó? Có thể kết nối từ bên ngoài nhưng nó cần được xảy ra với một cách có kiểm soát. Router có thể được cấu hình để mở các cổng cụ thể để đến lưu lượng truy cập sắp đến và chuyển nó đến một máy cụ thể trong mạng cục bộ của bạn. Quá trình này được gọi là chuyển tiếp cổng.

Hãy xem xét máy chủ SSH của mạng nhà bạn có khả năng có một địa chỉ IP bên trong là “192.168.02”. Bạn có thể cấu hình router để chuyển tiếp cổng 22 đến một máy cục bộ cụ thể này. Bây giờ khi bạn liên hệ cổng SSH của địa chỉ ngoài của mình (“8.14.*.*:22”) thì router chuyển tiếp nó cùng với máy cục bộ của bạn.

Kết quả là bạn có thể truy cập máy của mình từ bên ngoài thông qua địa chỉ ngoài bởi vì router của bạn sẽ vượt qua yêu cầu cùng với mạng LAN.

3. Cấu hình mạng nâng cao

Bên cạnh mạng công ty và mạng gia đình, có một vài cấu hình mạng LAN khác mà có thể bạn không biết mình đang sử dụng. Sau đây là một số cấu hình phổ biến nhất.

Tethering

Kết nối một thiết bị với điện thoại thông minh của bạn thực sự tạo ra một mạng LAN giữa hai thiết bị (dựa vào Wi-Fi). Điện thoại sẽ đóng vai trò như một gateway, định tuyến các yêu cầu nó nhận đến mạng di động (mạng công cộng).

Thiết bị “cơ sở hạ tầng”

Hầu hết router mạng gia đình giả định chúng sẽ là thiết bị duy nhất đóng vai trò là gateway có dây và không dây. Nhưng nó có thể thiết lập một router không dây để chỉ phục vụ một điểm truy cập. Điều này có nghĩa là nó sẽ lấy bất kỳ lưu lượng nào nó nhận và chuyển tiếp vào router chính.

Mạng ngang hàng (P2P)

Phần lớn các hệ điều hành sẽ cho phép bạn kết nối trực tiếp hai thiết bị với nhau, mặc dù điều này thường kèm theo một số lưu ý. Đầu tiên, bạn sẽ cần cấu hình chúng bằng tay, sẽ không có bất cứ router nào tự động lấy địa chỉ IP (trừ khi bạn thiết lập một trong hai thiết bị như một máy chủ DHCP).

Thứ hai, khi bạn cấu hình chúng, bạn sẽ cần thực hiện đúng. Nếu bạn thiết lập chúng với những địa chỉ từ phạm vi khác (ví dụ: một với địa chỉ 192.168.31 và cái khác với địa chỉ 10.30.30.90), chúng sẽ không thể gặp nhau. Cuối cùng, bằng cách sử dụng kết nối mạng của mỗi địa chỉ để kết nối với nhau, bạn sẽ cần thực hiện thêm bước bổ sung nếu bất kỳ trong số đó truy cập Internet (như việc biến máy tính Windows của bạn thành một router không dây).

4. Ethernet là gì?

Một mạng LAN là một cấu hình mạng hoặc topology. Vậy Ethernet là gì? Ethernet là một trong số những phương tiện mà bạn có thể sử dụng để tạo ra một mạng LAN, bao gồm cả Wi-Fi, Bluetooth và USB. Những thứ này có thể được sử dụng để tạo ra một mạng cục bộ hoặc có thể cùng tồn tại trong cùng một mạng. Trong khi mạng không dây có sự tiện lợi riêng của nó thì Ethernet vẫn giữ nhiều vai trò quan trọng, như:

• Ethernet vẫn là kết nối facto cho những máy trạm trong các mạng doanh nghiệp.
• Kể cả khi trong mạng không dây hoàn chỉnh (mạng gia đình) thì kết nối giữa cáp / DSL modem và router là Ethernet.
• Các hoạt động băng thông như chơi trò chơi hay phát trực tuyến vẫn được hưởng lợi từ kết nối Ethernet có dây.
• Mạng Ethernet tiếp tục cung cấp lợi ích của bảo mật vật lý.

Những phần chính của thiết bị mạng trong một mạng Ethernet là cáp Category-5 mà chạy giữa hai cổng RJ-45. Một mạng Ethernet cơ bản có thể chứa ba phần: hai nút với cổng RS-45 và cáp chạy giữa chúng. Trong một mạng gia đình, điều này tương đương với việc cắm thiết bị của bạn (như Xbox) trực tiếp vào cổng của modem cáp.

Các mạng phức tạp hơn sử dụng các yếu tố như hub và router. Điều quan trọng để nhớ là các hub kết nối mạng nội bộ và router kết nối nó với những mạng bên ngoài. Tất cả đều có thể kết hợp với một mạng bao gồm các kết nối Ethernet tới những thiết bị như máy tính hoặc máy chủ và các kết nối không dây với máy in, điện thoại, máy tính bảng, thiết bị ngoài phạm vi có dây.

Về cơ bản không phải tất cả các mạng LAN đều là Ethernet. Ethernet là một trong những phương tiện lâu đời nhất và theo nhiều cách thì vẫn tốt nhất cho mạng LAN ngày nay. Nhưng mạng lưới đã phát triển vượt ra ngoài loại kết nối này. Và trong khi Ethernet vẫn là một yếu tố quan trọng trong hầu hết các mạng LAN trong gia đình và tại văn phòng thì chúng không phải là một và giống nhau.