Hiểu về Bộ định tuyến, Chuyển mạch và Phần cứng Mạng

Hôm nay chúng ta sẽ xem xét phần cứng mạng gia đình: những phần riêng lẻ làm gì, khi bạn cần chúng và cách tốt nhất để triển khai chúng. Đọc tiếp để có được bức tranh rõ ràng hơn về những gì bạn cần để tối ưu hóa mạng gia đình.

Khi nào bạn cần một công tắc? Một trung tâm? Chính xác thì một bộ định tuyến làm gì? Bạn có cần một bộ định tuyến nếu bạn có một máy tính không? Công nghệ mạng có thể là một lĩnh vực nghiên cứu phức tạp nhưng được trang bị các thuật ngữ phù hợp và tổng quan chung về cách các thiết bị hoạt động trên mạng gia đình của bạn, bạn có thể tự tin triển khai mạng của mình.

Hiểu về mạng gia đình thông qua sơ đồ mạng

Thay vì bắt đầu với một thuật ngữ về các thuật ngữ mạng - và trong quá trình đó, bạn sẽ sử dụng thuật ngữ kỹ thuật không có điểm tham chiếu dễ dàng - hãy đi sâu vào xem sơ đồ mạng. Đây là cấu hình mạng đơn giản nhất hiện có: một máy tính được liên kết trực tiếp với modem, lần lượt được liên kết thông qua đường dây điện thoại / cáp / cáp quang đến nhà cung cấp dịch vụ internet của từng cá nhân.

Nó không trở nên ít phức tạp hơn sự sắp xếp này nhưng có một cái giá phải trả cho sự đơn giản của thiết lập. Người dùng này không thể truy cập internet bằng thiết bị Wi-Fi (do đó không có quyền truy cập cho điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc thiết bị không dây khác) và họ mất đi lợi ích của việc có bộ định tuyến giữa máy tính và internet lớn hơn. Hãy giới thiệu một bộ định tuyến và nêu bật những lợi ích của việc sử dụng một bộ định tuyến. Trong sơ đồ bên dưới, chúng tôi đã giới thiệu hai yếu tố cho mạng: bộ định tuyến không dây và máy tính xách tay kết nối với mạng thông qua kết nối không dây đó.

Khi nào bạn nên sử dụng bộ định tuyến? Do chi phí thấp của bộ định tuyến gia đình và lợi ích thu được từ việc cài đặt bộ định tuyến trên mạng của bạn bạn phải luôn luôn sử dụng bộ định tuyến (hầu như luôn có tính năng tường lửa).

Bộ định tuyến gia đình thực sự là sự kết hợp của ba thành phần mạng: bộ định tuyến, tường lửa và bộ chuyển mạch. Trong một thiết lập thương mại, ba phần cứng được giữ riêng biệt nhưng các bộ định tuyến của người tiêu dùng hầu như luôn là sự kết hợp của cả hai thành phần định tuyến và chuyển mạch với tường lửa được thêm vào để có biện pháp tốt. Trước tiên hãy xem chức năng của bộ định tuyến.

Ở cấp độ cơ bản nhất, bộ định tuyến liên kết hai mạng với nhau, mạng trong nhà bạn (dù lớn hay nhỏ) và mạng bên ngoài nhà bạn (trong trường hợp này là Internet). Modem băng thông rộng do ISP cung cấp cho bạn chỉ phù hợp để liên kết một máy tính duy nhất với internet và thường không bao gồm bất kỳ loại chức năng định tuyến hoặc chuyển đổi nào. Một bộ định tuyến thực hiện các chức năng sau:

• Chia sẻ IP: ISP của bạn chỉ định cho bạn một địa chỉ IP. Nếu bạn có máy tính để bàn, máy tính xách tay, hộp phương tiện trên TV và iPad, thì một địa chỉ IP rõ ràng sẽ không bị cắt. Một bộ định tuyến quản lý nhiều kết nối đó và đảm bảo rằng các gói thông tin phù hợp sẽ đến đúng nơi. Không có chức năng này, sẽ không có cách nào để một người trên máy tính để bàn và một người trên máy tính xách tay vừa duyệt web vì sẽ không có sự phân biệt giữa máy tính nào đang yêu cầu cái gì.
• Dịch địa chỉ mạng (NAT): Liên quan đến chức năng chia sẻ IP, NAT sửa đổi các tiêu đề trong các gói thông tin đi vào và ra khỏi mạng của bạn để chúng được chuyển đến thiết bị phù hợp. Hãy nghĩ về NAT giống như một nhân viên tiếp tân rất hữu ích bên trong bộ định tuyến của bạn, biết chính xác nơi mọi gói đến / đi nên đi và đóng dấu cho bộ phận trên chúng theo đó.
• Cấu hình máy chủ động: Nếu không có DHCP, bạn sẽ phải tự cấu hình và thêm tất cả các máy chủ vào mạng của mình. Điều này có nghĩa là mỗi khi một máy tính mới vào mạng, bạn sẽ phải tự gán cho nó một địa chỉ trên mạng. DHCP tự động làm điều đó cho bạn khi bạn cắm XBOX vào bộ định tuyến, bạn của bạn truy cập mạng không dây hoặc bạn thêm máy tính mới, một địa chỉ được gán mà không cần tương tác với con người.
• Bức tường lửa: Bộ định tuyến hoạt động như tường lửa cơ bản theo nhiều cách khác nhau bao gồm tự động từ chối dữ liệu đến không phải là một phần của trao đổi liên tục giữa một máy tính trong mạng của bạn và thế giới bên ngoài. Ví dụ, nếu bạn yêu cầu một luồng nhạc từ Pandora, bộ định tuyến của bạn cho biết, thì chúng tôi đang mong đợi bạn, hãy đến với và luồng dữ liệu đó được chuyển đến thiết bị đưa ra yêu cầu. Mặt khác, nếu một đợt đột ngột của việc thăm dò cổng đến từ một địa chỉ không xác định, bộ định tuyến của bạn hoạt động như một bouncer và từ chối các yêu cầu, che giấu máy tính của bạn một cách hiệu quả. Ngay cả đối với người dùng có một máy tính, bộ định tuyến $ 50 đơn giản cũng đáng giá cho chức năng tường lửa.

Ngoài chức năng mạng từ trong ra ngoài được nêu ở trên, bộ định tuyến gia đình cũng hoạt động như một bộ chuyển đổi mạng. Switch mạng là một phần cứng tạo điều kiện giao tiếp giữa các máy tính trên mạng nội bộ. Nếu không có chức năng chuyển đổi, các thiết bị có thể nói chuyện qua bộ định tuyến với internet lớn hơn nhưng không nói chuyện với nhau - điều đơn giản như sao chép MP3 từ máy tính xách tay của bạn sang máy tính để bàn qua mạng là điều không thể.

Hầu hết các bộ định tuyến có bốn cổng Ethernet cho phép bạn cắm vào bốn thiết bị và để chúng giao tiếp thông qua chức năng chuyển đổi. Nếu bạn cần nhiều hơn bốn kết nối Ethernet, bạn sẽ cần nâng cấp lên bộ định tuyến với ngân hàng cổng lớn hơn (một đề xuất khá tốn kém thường sẽ chỉ giúp bạn tăng tối đa tám cổng) hoặc bạn có thể chọn một công tắc chuyên dụng. Lưu ý: Bạn chỉ cần nâng cấp nếu bạn sắp hết vật lý cổng cho kết nối đường dây cứng. Nếu bạn chỉ có một máy tính và một máy in nối mạng được cắm vào bộ định tuyến bốn cổng của bạn (và mọi thứ khác trên mạng của bạn đều dựa trên Wi-Fi), không cần phải nâng cấp để có được các cổng vật lý. Điều đó nói rằng, hãy xem một mạng với một chuyển đổi chuyên dụng.

Mặc dù giới hạn bốn cổng đối với phần lớn các bộ định tuyến gia đình là quá đủ cho hầu hết người dùng gia đình, 10 năm qua đã mang lại sự gia tăng đáng kể số lượng thiết bị có thể kết nối mạng trong nhà. Không có gì lạ khi có nhiều máy tính, nhiều máy chơi game, trung tâm truyền thông, máy in, máy chủ tệp và nhiều thứ khác kết nối với Ethernet LAN (trong khi bạn có thể thoát khỏi việc đưa Wii của mình lên mạng Wi-Fi để làm những việc như truyền phát video chuyên dụng và truy cập máy chủ phương tiện, tốt hơn hết là có kết nối đường truyền cứng). Khi bạn đã đạt đến mức bão hòa thiết bị đó, cần phải thêm một công tắc có tám, 16 hoặc nhiều cổng hơn để hỗ trợ chính xác mạng gia đình đang phát triển của bạn.

Một lưu ý phụ, trong lịch sử mọi người thường dựa vào các trung tâm vì chúng rẻ hơn rất nhiều so với các thiết bị chuyển mạch đắt tiền. Hub là một thiết bị mạng đơn giản, không kiểm tra hoặc quản lý bất kỳ lưu lượng truy cập nào đi qua nó - đó là một thiết bị mạng ngược chiều của dumb Cảnh - tương tác thực sự tương tác với các gói dữ liệu và chủ động điều khiển chúng. Bởi vì các trung tâm không có thành phần quản lý, có sự va chạm thường xuyên giữa các gói dẫn đến giảm hiệu suất tổng thể. Các trung tâm bị một số thiếu sót kỹ thuật mà bạn có thể đọc về đây. Các thiết bị chuyển mạch mạng tiêu dùng đã giảm giá mạnh trong 10 năm qua đến nỗi rất ít trung tâm thậm chí còn được sản xuất nữa (Netgear, một trong những nhà sản xuất trung tâm tiêu dùng lớn nhất, thậm chí không còn sản xuất chúng nữa). Do những thiếu sót của các trung tâm mạng và giá chuyển mạch mạng chất lượng tiêu dùng thấp chúng tôi không thể khuyên bạn nên sử dụng một trung tâm. Khi bạn có thể chọn một công tắc 8 cổng tốc độ cao hoàn toàn tốt với giá 25 đô la, không có lý do chính đáng nào để sử dụng một trung tâm lỗi thời trên mạng gia đình - nếu bạn tò mò tại sao quản trị viên mạng lại triển khai một trung tâm bạn có thể đọc về nó đây.

Quay trở lại chủ đề của thiết bị chuyển mạch: thiết bị chuyển mạch là một cách tuyệt vời và rẻ tiền để tăng kích thước của mạng gia đình của bạn. Nếu bạn vượt qua ngân hàng bốn cổng ở mặt sau của bộ định tuyến, điều đơn giản nhất bạn có thể làm để mở rộng mạng là mua một bộ chuyển mạch với số lượng cổng thích hợp. Rút phích cắm các thiết bị khỏi bộ định tuyến của bạn, cắm tất cả các thiết bị vào công tắc và sau đó cắm công tắc vào bộ định tuyến. Lưu ý: thiết bị chuyển mạch hoàn toàn không có chức năng định tuyến và không thể thay thế một bộ định tuyến. Bộ định tuyến của bạn có thể có một công tắc bốn cổng được tích hợp nhưng điều đó không có nghĩa là công tắc chuyên dụng tám cổng mới của bạn có thể thay thế bộ định tuyến của bạn - bạn vẫn cần bộ định tuyến để trung gian giữa modem và công tắc.

Giải mã chỉ định tốc độ mạng

Bây giờ bạn đã có một bức tranh rõ ràng về cách chính xác mạng của bạn sẽ được cấu hình vật lý, hãy nói về tốc độ mạng. Có hai chỉ định chính mà chúng tôi quan tâm: Ethernet và Wi-Fi. Trước tiên hãy xem Ethernet.

Tốc độ kết nối Ethernet được chỉ định trong 10BASE. Giao thức Ethernet ban đầu, hiện đã 30 tuổi, hoạt động với tốc độ tối đa 10 Mbit / s. Fast Ethernet, được giới thiệu vào năm 1995, đã tăng tốc độ lên 100 Mbit / s. Gigabit Ethernet được giới thiệu ngay sau đó vào năm 1998 nhưng không đạt được nhiều sức hút trong thị trường tiêu dùng cho đến gần đây. Như tên gọi của nó, Gigabit Ethernet có khả năng 1000 Mbit / s. Bạn sẽ thường thấy các chỉ định này được ghi chú trên thiết bị mạng và bao bì của nó là 10/100 hoặc 10/100/1000 cho biết phiên bản Ethernet nào mà thiết bị tương thích với.

Để tận dụng tối đa tốc độ tối đa, tất cả các thiết bị trong chuỗi truyền cần phải ở hoặc cao hơn mức tốc độ bạn muốn. Ví dụ: giả sử bạn có một máy chủ phương tiện trong tầng hầm với thẻ Gigabit Ethernet được cài đặt và bảng điều khiển phương tiện trong phòng khách của bạn với thẻ Gigabit Ethernet nhưng bạn đang kết nối cả hai với nhau bằng một công tắc 10/100. Cả hai thiết bị sẽ bị giới hạn bởi trần 100 Mbit / s trên công tắc. Trong tình huống này, việc nâng cấp chuyển đổi sẽ tăng hiệu suất mạng của bạn đáng kể.

Ngoài việc truyền các tệp lớn và truyền phát nội dung video HD trên mạng gia đình của bạn, bạn không cần phải ra ngoài và nâng cấp tất cả thiết bị của mình lên Gigabit. Nếu việc sử dụng mạng máy tính chính của bạn liên quan đến việc duyệt web và chuyển tập tin nhẹ 10/100 là quá thỏa đáng.

Hiểu về tốc độ Wi-Fi

Tốc độ Wi-Fi được chỉ định bằng chữ cái, không phải bằng số. Không giống như cách chỉ định tốc độ mạng dễ dàng để dịch với Ethernet, các chỉ định Wi-Fi thực sự đề cập đến các phiên bản nháp của chuẩn mạng 802.11 802.11 chỉ ra các tham số của giao thức Wi-Fi.

802.11b là phiên bản đầu tiên được chấp nhận rộng rãi bởi người tiêu dùng. Các thiết bị 802.11b hoạt động ở tốc độ truyền tối đa 11 Mbit / s nhưng tốc độ phụ thuộc nhiều vào cường độ tín hiệu và chất lượng - người dùng thực tế nên mong đợi 1-5 Mbit / s. Các thiết bị sử dụng 802.11b bị nhiễu từ màn hình bé, thiết bị bluetooth, điện thoại không dây và các thiết bị băng tần 2,4 GHz khác.

802.11g là lần nâng cấp tiêu dùng lớn tiếp theo và tăng tốc độ truyền tối đa lên 54 Mbit / s (thực tế khoảng 22 Mbit / s chiếm hiệu chỉnh lỗi và cường độ tín hiệu). 802.11g bị nhiễu loại băng tần 2.4GHz tương tự như 802.11b.

802.11n là một bản nâng cấp đáng kể cho các tiêu chuẩn Wi-Fi - các thiết bị sử dụng ăng-ten nhiều đầu ra đa đầu vào (MIMO) để hoạt động trên cả hai băng tần 2.4GHz và 5GHz tương đối trống. 802.11n có tối đa lý thuyết là 300 Mbit / s nhưng chiếm phần sửa lỗi và ít hơn các điều kiện lý tưởng mà bạn có thể mong đợi tốc độ trong phạm vi 100-150 Mbit / s.

802.11ac là một bản nâng cấp khổng lồ mang lại các kênh rộng hơn (80 hoặc 160 MHz so với 40 MHz), nhiều luồng không gian hơn (lên đến tám) và những thứ như chùm tia, giúp truyền sóng trực tiếp đến thiết bị của bạn thay vì dội lại xung quanh, khiến mọi thứ nhanh hơn . Nhanh hơn bao nhiêu? Có một số mô hình có thể thực hiện một gigabit mỗi giây. Nó cực nhanh.

Giống như Ethernet, tốc độ Wi-Fi bị giới hạn bởi liên kết yếu nhất trong mạng trực tiếp. Nếu bạn có bộ định tuyến Wi-Fi có khả năng 802.11n nhưng netbook của bạn chỉ có mô-đun Wi-Fi có khả năng 802.11g, bạn sẽ đạt tối đa ở tốc độ 802.11g. Ngoài những hạn chế về tốc độ, có một lý do rất cấp bách để từ bỏ giao thức Wi-Fi phổ biến lâu đời nhất 802.11b. Bạn phải sử dụng cùng một mức mã hóa trên mọi thiết bị trong mạng của bạn và các sơ đồ mã hóa có sẵn cho các thiết bị 802.11b rất yếu và đã bị xâm phạm (ví dụ, mã hóa WEP có thể bị xâm phạm trong vài phút bởi một đứa trẻ có kỹ năng vừa phải). Nâng cấp bộ định tuyến Wi-Fi và thiết bị không dây cho phép bạn nâng cấp mã hóa không dây cũng như tận hưởng tốc độ nhanh hơn. Nếu bạn chưa làm gì để bảo mật bộ định tuyến của mình thì bây giờ sẽ là thời điểm tốt để đọc hướng dẫn của chúng tôi để khóa mạng Wi-Fi của bạn chống lại sự xâm nhập.

Cũng giống như Ethernet, nâng cấp lên tốc độ tối đa - trong trường hợp này là 802.11n - phù hợp nhất cho những người di chuyển các tệp lớn và truyền phát video HD. Nâng cấp lên 802.11n sẽ có tác động không đáng kể đến tốc độ duyệt web của bạn nhưng sẽ có tác động rất lớn đến khả năng truyền phát nội dung HD không dây quanh nhà bạn.

Tại thời điểm này, bạn đã nắm được cách thức mạng gia đình của bạn cần được bố trí và bạn hiểu được ý nghĩa của việc chỉ định tốc độ mạng và cách chúng ảnh hưởng đến bạn và mạng của bạn. Đã đến lúc nâng cấp công tắc của bạn, tung ra một số băng thông Wi-Fi mới và tận hưởng mạng gia đình được tối ưu hóa tốt hơn.