Nếu bạn đang có ý định lắp đặt mạng LAN cho doanh nghiệp, nhà ở hay trường học thì bạn cần phải hiểu rõ về các loại cấu trúc liên kết mạng (Topology). Mỗi loại Topology sẽ có những ưu nhược điểm khác nhau trong việc tiết kiệm chi phí cũng như mở rộng quy mô hệ thống mạng. Hãy cùng tìm hiểu khái niệm Topology là gì và 6 kiểu cấu trúc Topology phổ biến nhất hiện nay trong bài viết sau.
Topology là gì?
Topology hay Network Topology là phương pháp bố trí và kết nối các thành phần trong hệ thống mạng LAN với nhau. Có nhiều loại cấu trúc mạng khác nhau, mỗi loại lại có những ưu và nhược điểm riêng. Do đó, tùy vào từng tình huống cũng như nhu cầu sử dụng mà bạn có thể lựa chọn kiểu liên kết phù hợp.
Trong đó, mạng LAN (Local Area Network) là hệ thống mạng giúp kết nối và chia sẻ thông tin giữa các thiết bị như máy tính, máy tính bảng, máy in, máy quét,… trong không gian giới hạn bằng wifi hoặc cáp. Nó được dùng trong các không gian nhỏ nên được xem là một loại mạng nội bộ. Hệ thống LAN có các thành phần như máy chủ, máy trạm (client), cáp mạng,… Các thành phần này có thể kết nối và sắp xếp theo nhiều Topology khác nhau.
Tại sao Network Topology lại quan trọng?
Cấu trúc liên kết mạng có vai trò quan trọng trong việc quyết định các yếu tố chi tiết liên quan đến hiệu suất dữ liệu, bổ sung tài nguyên, báo lỗi hoặc tiết kiệm chi phí hiệu quả của hệ thống mạng.
Topology được thiết kế để hiển thị sơ đồ của cả hai hình thức liên kết vật lý và logic, giúp người dùng theo dõi các hoạt động của mạng. Trong đó:
- Cấu trúc liên kết vật lý có các thiết bị kết nối như cáp hoặc dây và cách sắp xếp mạng, nhằm đảm bảo tính ổn định và thuận tiện trong việc thiết lập, bảo trì mạng.
- Cấu trúc liên kết logic có tài nguyên ảo và đám mây, giúp xác định cách các nút và dữ liệu hoạt động qua mạng.
6 kiểu cấu trúc Topology phổ biến nhất
Cùng tìm hiểu 6 kiểu cấu trúc Topology phổ biến nhất hiện nay trong hệ thống mạng, cụ thể như:
| ✅Mạng dạng hình sao | ⭐Star Topology |
| ✅Mạng dạng tuyến | ⭐Bus Topology |
| ✅Mạng dạng vòng | ⭐Ring Topology |
| ✅Mạng dạng lưới | ⭐Mesh Topology |
| ✅Mạng cấu trúc cây | ⭐Tree Topology |
| ✅Cấu trúc hỗn hợp | ⭐Hybrid Topology |
1. Mạng dạng hình sao – Star Topology
Mạng hình sao là một mô hình mạng có thiết bị trung tâm và nhiều nút thông được kết nối với chúng như máy trạm, các thiết bị đầu cuối hoặc các thiết bị khác trong hệ thống LAN.
Thiết bị trung tâm có nhiệm vụ quản lý, điều khiển các hoạt động trong mạng và xử lý thông tin giữa các thiết bị khác. Ngoài ra, Star Topology còn xác nhận các địa chỉ gửi nhận có quyền chiếm tuyến thông tin và thông báo về trạng thái của mạng.
Ưu điểm
- Do mạng hình sao hoạt động dựa vào nguyên lý kết nối song song. Cho nên hệ thống vẫn hoạt động bình thường ngay cả khi một máy trạm nào đó xảy ra lỗi.
- Tốc độ nhanh.
- Cấu trúc mạng đơn giản, dễ dàng kiểm tra và sửa chữa khi hệ thống xảy ra sự cố. Đồng thời giúp cho thuật toán điều khiển ổn định.
- Có thể thu hẹp hoặc mở rộng theo nhu cầu sử dụng.
- Mạng hình sao cho phép các máy tính và Hub (bộ tập trung) nối trực tiếp với nhau qua dây xoắn, không cần qua trục BUS nên tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng.
Nhược điểm
- Khi thiết bị trung tâm trong mạng bị lỗi thì toàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hưởng.
- Mạng hình sao yêu cầu mỗi máy trạm phải kết nối riêng với thiết bị trung tâm, nhưng khoảng cách giữa chúng có giới hạn, chỉ khoảng 100 mét.
- Tốn kém chi phí cho thiết bị trung gian và dây mạng.
2. Mạng dạng tuyến – Bus Topology
Mạng dạng tuyến là một kiểu mạng mà các thiết bị như máy chủ, máy trạm và các nút thông tin được kết nối với nhau qua một đường dây cáp chính để truyền dữ liệu. Hai đầu của đường dây được bọc bằng hai thiết bị terminator. Dữ liệu và tín hiệu được truyền qua đường dây cáp với địa chỉ điểm đến cụ thể.
Ưu điểm
- Lắp đặt dễ dàng.
- Độ dài dây cáp không bị giới hạn.
Nhược điểm
- Khó xác định nơi xảy ra lỗi khi có trạm nào đó bị trục trặc. Bạn cần phải ngừng hoạt động của toàn bộ hệ thống để kiểm tra và xử lý.
- Dễ gặp tình trạng tắc nghẽn trên đường truyền khi lượng dữ liệu truyền đi lớn.
3. Mạng dạng vòng – Ring Topology
Mạng hình vòng là loại cấu trúc liên kết mạng mà các thiết bị được nối thông qua dây cáp tạo thành một vòng tròn đóng. Tín hiệu truyền sẽ tuân theo một hướng cố định. Chỉ có một thiết bị được truyền tín hiệu tại một thời điểm. Dữ liệu truyền đi phải được gắn kèm địa chỉ của thiết bị tiếp nhận.
Ưu điểm
- Có thể mở rộng hệ thống LAN một cách dễ dàng.
- Không yêu cầu nhiều dây dẫn, giúp tiết kiệm chiều dài dây cáp.
- Tốc độ mạng của mạng dạng vòng nhanh hơn mạng dạng tuyến.
Nhược điểm
- Các thiết bị được nối với nhau trên một đường dây cáp khép kín. Nếu xảy ra sự cố ở một điểm nào trên đường dây cáp thì toàn bộ hệ thống sẽ ngừng hoạt động.
- Gặp khó khăn trong việc kiểm tra tìm lỗi khi xảy ra sự cố.
Do những hạn chế này mà mạng dạng vòng ít được sử dụng trong thực tế.
4. Mạng dạng lưới – Mesh Topology
Mạng dạng lưới là một loại Topology mà mỗi máy tính sẽ kết nối trực tiếp với tất cả các máy tính khác trên hệ thống mà không cần thông qua các thiết bị như Hub hay Switch. Cấu trúc của nó tương tự như mạng internet hiện nay.
Ưu điểm
- Các máy tính trong hệ thống mạng dạng lưới hoạt động độc lập với nhau nên khi một máy tính gặp trục trặc sẽ không ảnh hưởng đến các máy tính khác.
- Mạng dạng lưới giống với mạng hình sao nhưng có phạm vi lớn hơn.
Nhược điểm
- Quản lý hệ thống mạng khá phức tạp.
- Tốn tài nguyên bộ nhớ và việc xử lý của các máy trạm trong hệ thống.
5. Mạng cấu trúc cây – Tree Topology
Mạng cấu trúc cây là một kiểu Topology giống mạng hình sao mở rộng nhưng lại có một thiết bị kiểm soát lưu lượng trên mạng thay vì dùng các thiết bị như Hub hay Switch để liên kết. Các máy trạm sẽ được phân bố thành từng lớp tương ứng với chức năng của chúng.
Ưu điểm
- Có thể quản lý thiết bị tập trung.
- Tăng mức độ bảo mật hệ thống.
Nhược điểm
Do sử dụng nhiều bộ tập trung nên chi phí cao.
6. Mạng cấu trúc hỗn hợp – Hybrid Topology
Cấu trúc hỗn hợp là sự kết hợp của nhiều mô hình mạng với nhau. Nó khá phức tạp với 3 cấu trúc nhỏ trong tổng thể mô hình như sau:
- Cấu trúc mạng đang truy cập: Máy chủ được liên kết với nhau, trao đổi dữ liệu về tuổi của máy chủ khác trên một mạch ảo.
- Cấu trúc liên kết dạng lưới thông minh: Hệ thống thiết bị thông minh như smartphone, máy tính bảng, smartwatch,… có nhiệm vụ bảo vệ cũng như kiểm soát nguồn năng lượng.
- Điện toán biên: Máy tính phi tập trung giúp giảm thiểu thời gian luân chuyển dữ liệu từ client đến server. Cấu trúc này bao gồm trung tâm dữ liệu kết nối với mạng lưới máy chủ cổng biên, cảm biến và thiết bị IoT.
Những tiêu chí lựa chọn Topology phù hợp nhất
Khi lựa chọn một Topology (kiến trúc mạng) phù hợp nhất, có một số tiêu chí quan trọng cần xem xét. Dưới đây là một số tiêu chí quan trọng để lựa chọn Topology phù hợp:
1. Quy mô mạng
Xem xét quy mô mạng của bạn, bao gồm số lượng thiết bị và người dùng kết nối. Nếu mạng của bạn nhỏ, một Topology đơn giản như mạng dạng hình sao (Star Topology) có thể phù hợp. Trong trường hợp mạng lớn hơn và phức tạp hơn, một Topology phân tán như mạng lưới (Mesh Topology) hoặc mạng bán-hình sao (Partial Mesh Topology) có thể cần thiết.
2. Chiều dài dây cáp
Khi mạng có số lượng thiết bị kết nối tăng lên, việc sử dụng dây cáp sẽ trở nên phức tạp hơn. Do đó, tuỳ thuộc vào các kiến trúc khác nhau, ta sẽ cần lựa chọn độ dài cáp tương ứng.
Ví dụ: Trong kiến trúc mạng dạng sao hoặc bus, sẽ cần sử dụng ít cáp hơn so với kiến trúc mạng dạng lưới.
3. Loại cáp
Khi lựa chọn chất liệu cáp phù hợp, cần xem xét mục đích sử dụng. Hiện nay, có hai loại cáp phổ biến được sử dụng:
- Cáp xoắn đôi: Được làm từ đồng hoặc đồng cách nhiệt, cáp xoắn đôi thường được sử dụng trong mạng Ethernet. Loại cáp này có chi phí thấp hơn và phù hợp cho các ứng dụng với yêu cầu băng thông thấp. Tuy nhiên, cáp xoắn đôi có hiệu suất truyền dữ liệu thấp hơn so với cáp quang.
- Cáp quang: Cáp quang được làm từ ống nhựa hoặc thuỷ tinh dẻo, có khả năng truyền dẫn tín hiệu ánh sáng. Cáp quang có hiệu suất truyền dữ liệu cao hơn và khả năng chịu tải tốt hơn so với cáp xoắn đôi. Tuy nhiên, cáp quang có chi phí cao hơn và đòi hỏi thiết bị kỹ thuật phức tạp hơn để cài đặt và vận hành.
Khi lựa chọn giữa cáp xoắn đôi và cáp quang, cần cân nhắc yêu cầu băng thông, khoảng cách truyền tải, chi phí và hiệu suất truyền dữ liệu để chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của mạng.
4. Yêu cầu băng thông
Xác định yêu cầu băng thông của mạng. Nếu mạng của bạn đòi hỏi băng thông cao, như trong trường hợp mạng doanh nghiệp hoặc trường học, một Topology với nhiều đường kết nối song song như mạng lưới (Mesh Topology) hoặc mạng tuyến tính (Bus Topology) có thể hữu ích.
5. Chi phí
Xem xét yêu cầu ngân sách và chi phí triển khai mạng. Một số Topology có thể đòi hỏi thiết bị và cáp mạng đắt đỏ hơn so với các Topology khác. Hãy đảm bảo lựa chọn Topology phù hợp với ngân sách của bạn.
6. Tính mở rộng
Đánh giá khả năng mở rộng của hệ thống trong tương lai. Một số Topology như Mesh Topology có khả năng mở rộng linh hoạt hơn so với các Topology khác.
Cách xác định cấu trúc liên kết phù hợp nhất
Để xác định cấu trúc mạng phù hợp, bạn cần biết được tính chất của Topology và sử dụng phần mềm lập bản đồ cấu trúc mạng. Phần mềm này rất hữu ích vì chúng cho phép người dùng tạo sơ đồ mạng liên kết tổng thể và giả lập hoạt động của mạng.
Microsoft Visio, LibreOffice Draw,… là các phần mềm giả lập cấu trúc mạng phổ biến và hỗ trợ hoàn toàn các tính chất của Topology mà bạn có thể tham khảo.
Câu hỏi thường gặp
Network Topology là gì?
Network Topology hay cấu trúc liên kết mạng là cách thiết lập mối quan hệ giữa các thiết bị máy tính thông qua các liên kết, trạm và nút để chúng có thể kết nối với nhau và duy trì được kết nối đó.
Protocol có nghĩa là gì?
Protocol (Giao thức truyền thông) là tập hợp các quy tắc chuẩn cho phép các thiết bị trong cùng một hệ thống giao tiếp và trao đổi thông tin với nhau qua các kênh truyền thông. Các giao thức này còn được gọi là giao thức giao tiếp, giao thức tương tác, giao thức liên mạng hay giao thức trao đổi thông tin.
Lời kết
Hy vọng với nội dung bài viết trên, bạn đã hiểu rõ khái niệm Topology là gì và tầm quan trọng cũng như ưu nhược điểm của 6 loại Topology phổ biến. Từ đó, bạn có thể lựa chọn được kiểu cấu trúc mạng phù hợp với nhu cầu của mình. Đừng quên theo dõi blog của Vietnix để cập nhật thêm nhiều bài viết hữu ích nhé.
