Topology - Cấu trúc liên kết mạng | Tự học ICT

Khái niệm topology

Cấu trúc liên kết mạng, cũng thường gọi là tô-pô mạng (topology) là sự sắp xếp hình học của các liên kết và các node trong một mạng máy tính. Cấu trúc liên kết mạng cũng có thể mô tả cách dữ liệu được truyền giữa các node trong mạng.

Có hai loại cấu trúc liên kết mạng: cấu trúc vật lý và cấu trúc logic. Cấu trúc liên kết vật lý nhấn mạnh đến cách bố trí vật lý của các thiết bị; Cấu trúc liên kết logic tập trung vào mô hình truyền dữ liệu giữa các node mạng.

Có bốn mô hình vật lý căn bản: tuyến tính (bus), hình tròn (ring), hình sao (star), mạng lưới (mesh).

Cấu trúc tuyến tính – bus topology

Mô hình mạng tuyến tính là một kiểu mô hình mạng mà ở đó các thiết bị đầu cuối kết nối và sử dụng chung một đường cáp truyền tín hiệu. Đường cáp đó có thể là cáp xoắn hoặc cáp đồng trục. Hai đầu của sợi cáp được gắn một thiết bị đặc biệt có tên tiếng anh là Terminator. Terminator có chức năng ngăn việc mất hoặc suy giảm tín hiệu tại hai đầu của sợi cáp.

Hoạt động

Khi một thiết bị đầu cuối trong mạng tuyến tính muốn truyền giữ liệu, thiết bị đầu cuối đó sẽ gửi gói tin lên đường truyền tín hiệu. Gói tin đó có đính kèm địa chỉ định danh của thiết bị đầu cuối nhận thông tin. Tất cả các thiết bị đầu cuối trong mạng tuyến tính đều sẽ nhận được gói tin, tuy nhiên chỉ có thiết bị đầu cuối nào có trùng địa chỉ định danh ghi trên gói tin mới xử lý gói tin đó.

Mô hình mạng tuyến tính

Ưu điểm

Là mô hình mạng dễ lắp đặt nhất.
Hoạt động hiệu quả với số lượng ít thiết bị đầu cuối
Số lượng cáp ít so với loại mô hình mạng khác
Dễ dàng kết nối hoặc ngắt kết nối một thiết bị đầu cuối mà không ảnh hưởng tới các thiết bị khác
Giá thành lắp đặt thấp so với các mô hình mạng khác
Dễ dàng mở rộng bằng cách kết nối cáp của hai mạng tuyến tính với nhau

Nhược điểm

Không hoạt động tốt với mạng nhiều thiết bị đầu cuối
Tốc độ truyền dữ liệu chậm so khi so với các mô hình mạng khác
Khó khăn trong giải quyết sự cố
Tỉ lệ mất gói tin lớn
Nếu sợi cáp tuyến tính bị hỏng hoặc đứt, mô hình mạng sẽ bị chia nhỏ
Cứ thêm một thiết bị đầu cuối vào mạng tuyến tính, hiệu năng hoạt động của mạng sẽ bị giảm đi.

Cấu trúc vòng – ring topology

Mô hình Mạng hình tròn là một kiểu mô hình mà ở đó các thiết bị đầu cuối kết nối với nhau thành một mạch tròn khép kín. Mỗi một thiết bị đầu cuối sẽ được kết nối chính xác với số lượng hai thiết bị đầu cuối liền kề. Nếu các thiết bị đầu cuối trong mạng hình tròn có số lượng lớn, các bộ lặp tín hiệu (repeater) sẽ được lắp thêm vào để đảm bảo tín hiệu trên vòng không bị suy yếu.

Hoạt động

Khi một thiết bị đầu cuối muốn truyền dữ liệu, thiết bị cần đợi cho đến khi nhận được thẻ bài cho phép truyền tin. Thiết bị đầu cuối sẽ gửi gói tin lên đường truyền. Mỗi một gói tin đều có địa chỉ định danh của thiết bị đầu cuối nhận tin. Gói tin sẽ được các thiết bị đầu cuối khác chuyển tiếp trong mạng theo một chiều nhất định (đã được quy định trước) cho đến khi gói tin đến được thiết bị đầu cuối có trùng địa chỉ định danh trên gói tin. Khi ấy gói tin sẽ được thiết bị đầu cuối xử lý.

Mô hình mạng hình tròn

Ưu điểm

Giảm xung đột khi truyền tin do các gói tin được chuyển đi theo một chiều nhất định
Khi một thiết bị đầu cuối được thêm vào mạng, hầu như sẽ không ảnh hưởng gì đến hiệu năng hoạt động của hệ thống mạng
Có giá thành lắp đặt, mở rộng vừa phải
Tốc độ truyền dữ liệu tốt
Tất cả các thiết bị đầu cuối đều có quyền ngang hàng trong việc truyền dữ liệu (dựa vào việc chuyển thẻ qua các thiết bị đầu cuối).

Nhược điểm

Thiết bị đầu cuối cần nhận được thẻ bài để truyền tin
Nếu một thiết bị đầu cuối bị hỏng/bị ngắt nguồn/bị tê liệt sẽ làm toàn bộ hệ thống mạng bị tê liệt
Tốc độ truyền dữ liệu chậm hơn mạng tuyến tính
Khó khăn khi thêm bớt một thiết bị đầu cuối vào mạng, việc thêm thiết bị này có thể ảnh hưởng tới sự hoạt động của toàn mạng
Khó giải quyết sự cố
Khó mở rộng

Cấu trúc hình sao – star topology

Mô hình Mạng hình sao là mô hình mà ở đó các thiết bị đầu cuối được lần lượt kết nối với một thiết bị trung tâm. Thiết bị trung tâm này có thể là Hub hoặc Switch.

Hoạt động: Khi một máy có nhu cầu truyền dữ liệu, gói tin sẽ được truyền cho thiết bị trung tâm. Mỗi gói tin đều có định danh của thiết bị đầu cuối nhận tin. Thiết bị trung tâm sẽ chịu trách nhiệm chuyển tiếp gói tin đến thiết bị đầu cuối nhận tin. Ở đó, gói tin sẽ được xử lý.

Mô hình mạng hình sao

Ưu điểm

Có độ tin cậy cao, nếu một dây mạng hoặc một thiết bị đầu cuối bị lỗi, không ảnh hưởng gì tới các thiết bị đầu cuối còn lại
Có hiệu năng hoạt động cao, không xảy ra xung đột nếu thiết bị trung tầm là Switch
Giá thành lắp đặt không cao
Dễ dàng lắp đặt
Khi thêm thiết bị đầu cuối hoặc mở rộng mạng sẽ không ảnh hưởng tới hoạt động của các thiết bị đầu cuối và mạng hiện tại
Dễ dàng xử lý sự cố

Nhược điểm

Sử dụng nhiều cáp hơn mạng tuyến tính và mạng hình tròn
Phụ thuộc vào thiết bị mạng trung tâm. Nếu thiết bị mạng trung tâm bị hỏng, toàn bộ hệ thống mạng sẽ không sử dụng được
Chi phí lắp đặt cao hơn mạng tuyến tính và mạng hình tròn, trong đó có chi phí không nhỏ cho thiết bị trung tâm
Cần chi phí vận hành cho thiết bị trung tâm

Các mạng hình sao có thể tiếp tục ghép nối với nhau để tạo thành một hình sao mở rộng.

Cấu trúc lưới – mesh topology

Mô hình Mạng hình lưới là một loại mô hình mà ở đó các thiết bị đầu cuối kết nối với nhau từng đôi một thông qua môi trường truyền dẫn. Các thiết bị đầu cuối không những đóng vai trò là thiết bị gửi nhận thông tin mà còn đóng vai trò là thiết bị tiếp sức cho gói tin của thiết bị đầu cuối khác.

Hoạt động

Khi một thiết bị đầu cuối có nhu cầu truyền dữ liệu, nó sẽ truyền trực tiếp dữ liệu trực tiếp dưới dạng gói tin cho thiết bị đầu cuối nhận thông qua môi trường truyền dẫn giữa hai thiết bị.

Mô hình mạng hình lưới

Ưu điểm

Một thiết bị đầu cuối hỏng/lỗi không ảnh hưởng tới hệ thống mạng
Không có vấn đề về việc tranh chấp băng thông do các thiết bị đầu cuối được kết nối với nhau theo cặp
Rất dễ để xử lý sự cố
Khó mất gói tin
Tính bảo mật và tính riêng tư cao
Thêm bớt thiết bị đầu cuối không ảnh hưởng tới hệ thống mạng
Hoạt động hiệu quả với mọi tình thế phát sinh trong quá trình sử dụng

Nhược điểm

Giá thành lắp đặt cao nhất so với các loại mô hình mạng trên
Cài đặt phức tạp
Tiêu hao nhiều năng lượng hơn do các thiết bị đầu cuối đều đảm trách tiếp sức cho các gói tin được truyền đi trong mạng
Phức tạp trong vận hành, giá thành bảo trì cao

Kết hợp của nhiều hơn một mô hình mạng trên tạo ra mô hình mạng kết hợp

+ Nếu bạn thấy site hữu ích, trước khi rời đi hãy giúp đỡ site bằng một hành động nhỏ để site có thể phát triển và phục vụ bạn tốt hơn.
+ Nếu bạn thấy bài viết hữu ích, hãy giúp chia sẻ tới mọi người.
+ Nếu có thắc mắc hoặc cần trao đổi thêm, mời bạn viết trong phần thảo luận cuối trang.
Cảm ơn bạn!