Card mạng
Card mạng (Network Interface Card, NIC) là thiết bị cho phép kết nối thiết bị đầu cuối với môi trường truyền.
Trên thiết bị đầu cuối, NIC có thể được tích hợp sẵn trên bo mạch chính, kết nối qua khe mở rộng PCI, hoặc kết nối qua cổng USB.
Trên mỗi NIC của thiết bị có các chương trình giao thức mạng để trao đổi dữ liệu. Đây là những chương trình chạy trên phần cứng của NIC.
Card mạng làm việc với cả dữ liệu và tín hiệu:
- Đơn vị dữ liệu mà card mạng xử lý được gọi là frame. Về bản chất, frame là một chuỗi byte có định dạng tùy thuộc vào công nghệ mạng. Thông thường, mỗi frame bao gồm hai phần: phần đầu là một chuỗi byte có cấu trúc cố định, gọi là frame header; phần sau là một chuỗi byte do chương trình giao thức IP gửi xuống, gọi là payload. Frame là dạng dữ liệu số gần sát nhất với tín hiệu vật lý theo ý nghĩa: các bit của frame sẽ được chuyển đổi thẳng thành tín hiệu vật lý, và tín hiệu vật lý có thể chuyển đổi thành frame. Các đơn vị thông tin số hóa khác phải chuyển về frame trước khi đưa lên đường truyền.
- Loại tín hiệu mà card mạng làm việc bao gồm tín hiệu điện, quang, và sóng vô tuyến. Phụ thuộc vào môi trường truyền, NIC có giao diện kết nối khác biệt nhau. Thông thường mỗi NIC chỉ có thể kết nối với một trong số các môi trường cáp xoắn, cáp quang, cáp đồng trục hoặc wifi.
Các chức năng chính của card mạng bao gồm:
- Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng: card mạng phải chuyển đổi chuỗi byte của frame thành tín hiệu.
- Đưa tín hiệu lên môi trường truyền;
- Thu tín hiệu từ môi trường truyền;
- Chuyển tín hiệu về dạng số: tín hiệu thu được cần chuyển về dạng chuỗi byte frame để có thể xử lý trên thiết bị đầu cuối hoặc thiết bị mạng.
- Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và môi trường truyền.
Mỗi card mạng có một địa chỉ duy nhất dùng để phân biệt Card mạng này với Card mạng khác trên mạng, được gọi là địa chỉ vật lý hoặc địa chỉ MAC. Địa chỉ MAC là một số nguyên 48 bit (6 byte) duy nhất được gán cứng vào ROM của NIC. Địa chỉ MAC được thể hiện bởi 12 chữ số Hexa. Trong đó,
- 3 byte đầu (6 ký tự hexa đầu tiên) là mã số của nhà sản xuất, được gọi là OUI (Organizational Unique Identifier), do nhà sản xuất đăng ký với IEEE (Viện công nghệ điện và điện tử). Mỗi nhà sản xuất có một OUI riêng không trùng lặp.
- 3 byte sau (6 ký tự hexa sau) là số serial riêng của card mạng và không được phép trùng lặp nếu có cùng OUI.
Khi máy tính khởi động, các bản sao địa chỉ MAC của NIC được tải vào bộ nhớ RAM của thiết bị để các giao thức sử dụng. Loại địa chỉ này được thiết bị đầu cuối sử dụng để so sánh xem một gói tin trong mạng LAN có dành cho mình hay không để quyết định loại bỏ hoặc tiếp tục xử lý.
Địa chỉ MAC của thiết bị gửi và thiết bị nhận cũng được lưu trong chuỗi byte của frame dữ liệu và được các thiết bị như bridge hoặc switch sử dụng.
Trên máy tính chạy Windows có thể xem thông tin về địa chỉ MAC của tất cả các card mạng đang cài trên máy bằng lệnh ipconfig /all từ Command Prompt:
Kết nối cáp xoắn
Để kết nối cáp xoắn với thiết bị mạng hoặc với card mạng của thiết bị đầu cuối, người ta sử dụng đầu kết nối và cổng RJ45.
Đầu kết nối RJ45 (connector) là một chuẩn đầu kết nối quốc tế (ISO 8877) dùng khi gắn với cáp. Cổng RJ45 (port) dùng để gắn vào thiết bị.
Hình ảnh một đầu và cổng kết nối RJ45
Dây dẫn của cáp xoắn cần ghép với các lá đồng của đầu nối RJ45. Các dây dẫn bắt buộc phải ghép theo thứ tự nhất định, gọi là các chuẩn bấm cáp.
Có hai chuẩn bấm cáp phổ biến: T568A và T568B (thường gọi tắt là chuẩn A và chuẩn B).
Hình ảnh chuẩn bấm dây phổ biến
Cáp mạng được bấm bằng một dụng chuyên dùng gọi là kìm bấm dây cáp mạng.
Hình ảnh một kìm bấm mạng
Nếu hai đầu của sợi cáp cùng bấm theo chuẩn A hoặc chuẩn B thì sợi cáp đó được gọi là sợi cáp thẳng. Ngược lại một sợi cáp bấm một đầu chuẩn A và một đầu chuẩn B thì sợi cáp đó được gọi là sợi cáp chéo.
Cáp thẳng và cáp chéo đều được sử dụng phổ biến trong mạng LAN. Cáp thẳng được sử dụng để nối giữa các thiết bị khác loại, ví dụ giữa thiết bị đầu cuối với switch/hub. Cáp chéo thường được dùng để kết nối các thiết bị cùng loại, ví dụ giữa thiết bị đầu cuối với thiết bị đầu cuối, giữa router với router.
Tuy nhiên, hiện nay hầu hết các cáp nối thiết bị đều là loại cáp thẳng. Các card mạng Gigabit Ethernet cho phép dùng cáp thẳng nối trực tiếp hai thiết bị đầu cuối với nhau. Các switch cũng được nối trực tiếp với nhau bằng cáp thẳng.
Một sợi cáp sau khi đã được bấm RJ45 ở hai đầu
Bộ dụng cụ thi công cáp xoắn thường bao gồm:
- Kìm bấm
- Dao gài
- Đồng hồ đo
- Hạt RJ45
- Cổng RJ45
- Cáp xoắn
Kết nối không dây
Kết nối không dây được thực hiện hơi khác biệt với kết nối với cáp xoắn. Kết nối không dây thường được thực hiện giữa thiết bị đầu cuối với một thiết bị mạng, gọi là điểm truy cập không dây (Wireless Access Point).
Để thực hiện kết nối không dây, thiết bị đầu cuối phải được lắp đặt một card mạng hỗ trợ kết nối không dây. Card mạng không dây có thể gắn vào khe cắm mở rộng PCI trên mainboard hoặc gắn vào cổng USB. Ngoài ra trên thiết bị đầu cuối cũng thường phải cài đặt phần mềm điều khiển thiết bị (driver) riêng của card mạng không dây đó.
Một số loại thiết bị đầu cuối như TV thông minh, điện thoại thông minh, máy tính xách tay đã tích hợp sẵn card mạng không dây. Với máy tính để bàn, card mạng không dây thường phải mua riêng.
Một số loại card mạng không dây
Nhiều thiết bị đầu cuối có thể cùng kết nối tới một điểm truy cập không dây. Khi đó điểm truy cập đóng vai trò hạt nhân liên kết các thiết bị đầu cuối thành một mạng máy tính (không dây).
Điểm truy cập cũng có thể kết nối với mạng LAN có dây để tạo ra một mạng LAN hỗn hợp (có dây và không dây).
Hình ảnh một điểm truy cập
Mạng LAN không dây có thể sử dụng một trong số các công nghệ IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa của các chuẩn công nghệ này khá khác biệt. Ví dụ, tốc độ về lý thuyết của chuẩn b là 11Mbps, chuẩn g là 54 Mbps, chuẩn n là 300Mbps.
