Router - bo dinh tuyen

Router

Đây là phần tiếp theo sau bài mở đầu về các thiết bị phần cứng mạng. Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận nội dung chi tiết của thiết bị mạng quan trọng nhất: router.

Cho dù là người mới bắt đầu làm quen với mạng nhưng chắc hẳn bạn đã từng nghe nói đến router. Các kết nối Internet băng thông rộng, sử dụng modem cáp hay modem DSL luôn đòi hỏi cần phải có router. Nhưng công việc của router không phải là cung cấp sự nối kết Internet mà là chuyển các gói dữ liệu từ mạng này tới mạng khác. Có nhiều kiểu router, từ đơn giản đến phức tạp. Các router bình dân thường được dùng cho kết nối Internet gia đình, còn nhiều router có mức giá “kinh khủng” thường được các đại gia là những gã khổng lồ ưa chuộng. Song, cho dù đắt hay rẻ, đơn giản hay phức tạp thì mọi router đều hoạt động với các nguyên tắc cơ bản như nhau.

Ở đây, chúng ta sẽ tập trung vào các router đơn giản với giá thành thấp, chủ yếu được dùng để nối kết một máy tính vào mạng Internet băng thông rộng. Bởi vì đối tượng của bài này là những người mới bắt đầu làm quen mới mạng. Và tất nhiên sẽ dễ dàng hơn nhiều khi bắt đầu với những gì đã từng quen thuộc cho hầu hết mọi người thay vì động đến sự phức tạp của router dùng trong các tập đoàn lớn. Nếu bạn đã có hiểu biết cơ bản về router và muốn có kiến thức chuyên sâu hơn, bạn sẽ tìm được cái mình cần trong một bài khác mà có dịp chúng tôi sẽ giới thiệu với các bạn sau.

Như đã nói ở trên, công việc của một router là chuyển các gói dữ liệu từ mạng này tới mạng khác. Định nghĩa này có vẻ lạ trong ngữ cảnh các máy tính đã được kết nối với đường truyền Internet băng thông rộng. Nhưng thực tế bạn nên biết mạng là một tập hợp lớn với các mạng con khác ở bên trong.

Vậy, nếu công việc của một router là chuyển lưu lượng giữa hai mạng, trong đó một mạng là Internet thì mạng kia ở đâu? Trong trường hợp cụ thể này chính là máy tính được kết nối tới router. Nó được cấu hình thực sự như một mạng đơn giản.

Để hình dung rõ hơn, bạn có thể xem ảnh minh hoạ trong Hình A và B. Hình A là mặt trước của một router băng thông rộng 3COM, còn hình B là mặt sau của nó.


Hình A: Mặt trước của router băng thông rộng (broadband) 3COM


Hình B: Router Internet băng thông rộng gồm một tập hợp các cổng RJ-45 giống như một hub hay switch

Như bạn có thể thấy trên hình, thực sự không có điểm nổi bật đặc biệt nào trong mặt trước của router. Sở dĩ chúng tôi vẫn đưa ra hình ảnh cụ thể của nó nhằm giúp các bạn, những người chưa quen thuộc với thiết bị này có thể biết được một router trông như thế nào. Hình B xem chừng có vẻ thú vị hơn.

Nhìn vào hình B bạn sẽ thấy có ba tập hợp cổng ở mặt sau router. Cổng bên trái nhất là nơi điện nguồn được nối với router. Ở giữa là một cổng RJ-45 dùng cho việc kết nối mạng từ xa. Trong trường hợp cụ thể này, router được dùng để cung cấp kết nối Internet. Cổng giữa chủ yếu được dùng để kết nối router với một modem cáp hay modem DSL. Các modem này sẽ cung cấp kết nối thực tới Internet.

Còn tập hợp ở bên phải gồm bốn cổng RJ-45. Nếu bạn xem lại phần đầu của loạt bài này bạn sẽ thấy các hub và switch cũng gồm số lượng lớn các nhóm cổng RJ-45. Trong trường hợp của hub hay switch, các cổng RJ-45 được dùng để cung cấp kết nối tới các máy tính trên mạng.

Ở router, các cổng đều hoạt động y như nhau. Router trong ví dụ ở đây có một switch bốn cổng dựng sẵn. Công việc của một router là chuyển các gói tin từ mạng này tới mạng khác. Ở trên chúng ta đã giải thích trong trường hợp của router băng thông rộng, Internet là một mạng còn máy tính đóng vai trò là một mạng thứ hai. Lý do vì sao một máy tính đơn lẻ lại có thay thế như một mạng tổng thể là do router không coi PC là một thiết bị độc lập. Router xem PC như một nút mạng. Như bạn có thể thấy trên hình B, router cụ thể này có thể cung cấp thực sự một mạng bốn máy tính. Hầu hết người dùng gia đình đều sử dụng kiểu cấu hình chỉ cần cắm một PC vào router. Cụ thể hơn, kiểu mạng này định tuyến các gói dữ liệu giữa một mạng nhỏ (ngay cả khi mạng đó chỉ có một máy tính đơn) và Internet (được xem như là mạng thứ hai).

Quá trình định tuyến

Để hiểu hoạt động định tuyến được thực hiện như thế nào, đầu tiên bạn phải biết một chút về cách thức hoạt động của giao thức TCP/IP.

Mọi thiết bị kết nối tới mạng TCP/IP đều có một địa chỉ IP duy nhất giới hạn trong giao diện mạng của nó. Địa chỉ IP là một dãy bốn số riêng phân tách nhau bởi các dấu chấm. Ví dụ một địa chỉ IP điển hình có dạng: 192.168.0.1.

Ví dụ dễ hiểu nhất khi nói về IP là địa chỉ nhà. Địa chỉ nhà thông thường luôn có số nhà và tên phố. Số nhà xác định cụ thể vị trí ngôi nhà trên phố đó. Địa chỉ IP cũng hoạt động tương tự như vậy. Nó gồm mã số địa chỉ mạng và mã số thiết bị. So sánh với địa chỉ nhà bạn sẽ thấy địa chỉ mạng giống như tên phố còn mã số thiết bị giống như số nhà vậy. Địa chỉ mạng chỉ mạng cụ thể thiết bị đang tham gia trong nó còn mã số thiết bị thì cung cấp cho thiết bị một nhận dạng trên mạng.

Vậy kết thúc của địa chỉ mạng và khởi đầu của mã số thiết bị ở đâu? Đây là công việc của một subnet mask. Subnet mask sẽ “nói” với máy tính vị trí cuối cùng của địa chỉ mạng và vị trí đầu tiên của số thiết bị trong địa chỉ IP. Hoạt động mạng con có khi rất phức tạp. Bạn có thể tham khảo chi tiết hơn trong một bài khác mà có dịp chúng tôi sẽ giới thiệu sau. Còn bây giờ hãy quan tâm đến những thứ đơn giản nhất, xem xét một subnet mask rất cơ bản.

Subnet mask thoạt nhìn rất giống với địa chỉ IP vì nó cũng có 4 con số định dạng theo kiểu phân tách nhau bởi các dấu chấm. Một subnet mask điển hình có dạng: 255.255.255.0.

Trong ví dụ cụ thể này, ba số dầu tiên (gọi là octet) đều là 255, con số cuối cùng là 0. Số 255 chỉ ra rằng tất cả các bit trong vị trí tương ứng của địa chỉ IP là một phần của mã số mạng. Số 0 cuối cùng ám chỉ không có bit nào trong vị trí tương ứng của địa chỉ IP là một phần của địa chỉ mạng. Do đó chúng thuộc về mã số thiết bị.

Nghe có vẻ khá lộn xộn, bạn sẽ hiểu hơn với ví dụ sau. Tưởng tượng bạn có một máy tính với địa chỉ IP là 192.168.1.1 và mặt nạ mạng con là: 255.255.255.0. Trong trường hợp này ba octet đầu tiên của subnet mask đều là 255. Điều này có nghĩa là ba octet đầu tiên của địa chỉ IP đều thuộc vào mã số mạng. Do đó vị trí mã số mạng của địa chỉ IP này là 192.168.1.x.

Điều này là rất quan trọng vì công việc của router là chuyển các gói dữ liệu từ một mạng sang mạng khác. Tất cả các thiết bị trong mạng (hoặc cụ thể là trên phân đoạn mạng) đều chia sẻ một mã số mạng chung. Chẳng hạn, nếu 192.168.1.x là số mạng gắn với các máy tính kết nối với router trong hình B thì địa chỉ IP cho bốn máy tính viên có thể là:

o
192.168.1.1
o
192.168.1.2
o
192.168.1.3
o
192.168.1.4

Như bạn thấy, mỗi máy tính trên mạng cục bộ đều chia sẻ cùng một địa chỉ mạng, còn mã số thiết bị thì khác nhau. Khi một máy tính cần liên lạc với máy tính khác, nó thực hiện bằng cách tham chiếu tới địa chỉ IP của máy tính đó. Chẳng hạn, trong trường hợp cụ thể này, máy tính có địa chỉ 192.168.1.1 có thể gửi dễ dàng các gói dữ liệu tới máy tính có địa chỉ 192.168.1.3 vì cả hai máy này đều là một phần trong cùng một mạng vật lý.

Nếu một máy cần truy cập vào máy nằm trên mạng khác thì mọi thứ sẽ khác hơn một chút. Giả sử rằng một trong số người dùng trên mạng cục bộ muốn ghé thăm website www.brienposey.com, một website nằm trên một server. Giống như bất kỳ máy tính nào khác, mỗi Web server có một địa chỉ IP duy nhất. Địa chỉ IP cho website này là 24.235.10.4.

Bạn có thể thấy dễ dàng địa chỉ IP của website không nằm trên mạng 192.168.1.x. Trong trường hợp này máy tính đang cố gắng tiếp cận với website không thể gửi gói dữ liệu ra ngoài theo mạng cục bộ, vì Web server không phải là một phần của mạng cục bộ. Thay vào đó máy tính cần gửi gói dữ liệu sẽ xem xét đến địa chỉ cổng vào mặc định.

Cổng vào mặc định (default gateway) là một phần của cấu hình TCP/IP trong một máy tính. Đó là cách cơ bản để nói với máy tính rằng nếu không biết chỗ gửi gói dữ liệu ở đâu thì hãy gửi nó tới địa chỉ cổng vào mặc định đã được chỉ định. Địa chỉ của cổng vào mặc định là địa chỉ IP của một router. Trong trường hợp này địa chỉ IP của router được chọn là 192.168.1.0

Chú ý rằng địa chỉ IP của router chia sẻ cùng một địa chỉ mạng như các máy khác trong mạng cục bộ. Sở dĩ phải như vậy để nó có thể truy cập tới các máy trong cùng mạng. Mỗi router có ít nhất hai địa chỉ IP. Một dùng cùng địa chỉ mạng của mạng cục bộ, còn một do ISP của bạn quy định. Địa chỉ IP này dùng cùng một địa chỉ mạng của mạng ISP. Công việc của router khi đó là chuyển các gói dữ liệu từ mạng cục bộ sang mạng ISP. ISP của bạn có các router riêng hoạt động cũng giống như mọi router khác, nhưng định tuyến đường đi cho gói dữ liệu tới các phần khác của Internet.

Kết luận

Như bạn có thể thấy, router là thành phần mạng cực kỳ quan trọng. Không có router, sự nối kết giữa các mạng (chẳng hạn như Internet) là không thể. Trong phần ba của loạt bài này chúng ta sẽ thảo luận chi tiết hơn về nội dung của giao thức TCP/IP.

DNS Server

Đây là phần tiếp theo của loạt bài Kiến thức cơ bản dành cho những người mới bắt đầu làm quen và tìm hiểu về mạng máy tính. Sau hai bài giới thiệu Hub và Switch, Router, nội dung của bài này đề cập đến hoạt động của các server DNS (hệ thống tên miền).

Đây cũng là phần cuối cùng chúng tôi nói đến cách các máy tính trong một phân đoạn mạng chia sẻ vùng địa chỉ IP chung như thế nào.

Như chúng ta đã biết, khi một máy tính cần truy cập thông tin trên một máy nằm ở mạng khác hay phân đoạn mạng khác, nó cần đến sự trợ giúp của router. Router sẽ chuyển các gói dữ liệu cần thiết từ mạng này sang mạng khác (chẳng hạn như Internet). Nếu bạn đã từng đọc phần hai, chắc hẳn bạn nhớ, chúng tôi có đưa ra một ví dụ tạo một tham chiếu đến địa chỉ IP kết hợp với một website. Để có thể truy cập vào website này, trình duyệt Web của bạn phải biết địa chỉ IP của website. Sau đó trình duyệt cung cấp địa chỉ cho router, router sẽ xác định đường đi tới mạng khác và yêu cầu các gói dữ liệu tới máy đích phù hợp. Mỗi website đều có một địa chỉ IP nhưng bạn có thể ghé thăm các website này hằng ngày mà không cần quan tâm đến dãy con số đó của nó. Trong bài này chúng tôi sẽ chỉ cho bạn thấy lý do vì sao có thể thực hiện được.

Địa chỉ IP cũng giống như địa chỉ nhà vậy. Nó gồm có vị trí mạng (là dãy số hiệu chỉ phân đoạn mạng máy tính đang hoạt động trong đó), tương tự như tên phố; và vị trí thiết bị (xác định một máy tính cụ thể trong mạng), tương tự như số nhà. Biết về địa chỉ IP là yêu cầu cần thiết cho hoạt động truyền thông cơ sở TCP/IP giữa hai máy tính.

Khi bạn mở một trình duyệt Web và nhập tên website (được biết đến như là tên miền hay đường dẫn URL(Universal Resource Locator - bộ định vị vị trí tài nguyên chung)), trình duyệt sẽ đến thẳng website mà không cần phải thông qua việc nhập địa chỉ IP. Bạn có thể hình dung quá trình mở website cũng giống như quá trình chuyển thư đến địa chỉ nhận ghi trên phong bì ở bưu điện vậy. Địa chỉ IP trong truyền thông mạng đóng vai trò như địa chỉ trên phong bì. Thư không thể đến đúng nơi nếu bạn chỉ ghi tên người nhận mà "quên mất" địa chỉ của họ. Việc đến và mở được một website cũng như vậy. Máy tính của bạn không thể liên lạc được với website trừ khi nó biết địa chỉ IP của website đó.

Nhưng bạn không cần gõ địa chỉ IP mà trình duyệt vẫn mở được đúng website bạn muốn khi nhập tên miền vào. Vậy địa chỉ IP ở đâu? Quá trình "dịch" tên miền thành địa chỉ IP là công việc của một server DNS (trình chủ hệ thống tên miền).

Trong hai bài trước chúng ta đã từng nói tới một số khái niệm về cấu hình TCP/IP của máy tính, như địa chỉ IP, mặt nạ mạng con (subnet mask) và cổng vào mặc định (default gateway). Nhìn hình A bên dưới bạn sẽ thấy có thêm một tuỳ chọn cấu hình khác là "Preferred DNS server" (trình chủ hệ thống tên miền tham chiếu).


Hình A: Tuỳ chọn Preferred DNS Server được định nghĩa như là một phần của cấu hình TCP/IP trong máy tính.

Như bạn có thể thấy trong hình minh hoạ, tuỳ chọn "Preferred DNS server" được định nghĩa như là một phần của cấu hình TCP/IP. Có nghĩa là máy tính sẽ luôn biết địa chỉ IP của DNS server. Điều này là hết sức quan trọng vì máy tính không thể liên lạc được với máy tính khác sử dụng giao thức TCP/IP nếu nó không biết địa chỉ IP của máy kia.

Bây giờ chúng ta sẽ xem xét điều gì xảy ra khi bạn cố gắng tới thăm một website. Quá trình bắt đầu với việc bạn mở trình duyệt Web và nhập đường dẫn URL. Khi đó, trình duyệt biết rằng nó không thể xác định được vị trí của website nếu chỉ dựa vào một mình địa chỉ URL. Do đó nó truy vấn thông tin địa chỉ IP của DNS sever từ cấu hình TCP/IP của máy tính và đưa đường dẫn URL lên trình chủ DNS server. DNS server sau đó sẽ tra tìm đường dẫn URL trên bảng có danh sách địa chỉ IP của website. Sau đó nó trả ra địa chỉ IP cho trình duyệt Web và trình duyệt có thể liên lạc với website được yêu cầu.

Thực sự quá trình giải thích này có thể được mô tả đơn giản hơn một chút. Giải pháp tên miền trong DNS chỉ có thể hoạt động nếu DNS server có chứa một bản ghi tương ứng với website được yêu cầu. Nếu bạn vào một website ngẫu nhiên, DNS sever sẽ không có bản ghi về website này. Lý do là bởi Internet quá lớn. Có hàng triệu website và website mới được tạo ra mỗi ngày. Không có cách nào cho một server DNS đơn có thể bắt kịp tất cả các website và đáp ứng được tất cả yêu cầu từ bất kỳ ai có kết nối tới Internet.

Bây giờ giả sử một trình chủ DNS server đơn có thể lưu trữ các bản ghi cho mọi website tồn tại. Nếu dung lượng của trình chủ không phải là vấn đề thì server cũng sẽ bị tràn bởi các yêu cầu xử lý tên nhận được từ người dùng Internet ở khắp mọi nơi. Một DNS server trung tâm hoá thường là đích nhắm rất phổ biến của các cuộc tấn công.

Do đó, các trình chủ DNS server thường được phân phối sang nhiều điểm, tránh cho một server DNS đơn phải cung cấp xử lý tên cho toàn bộ Internet. Trên thế giới hiện nay có một tổ chức chuyên phụ trách việc cấp phát, đăng ký tên miền Internet là Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (hay ICANN). Do quản lý tên miền cho toàn bộ mạng là một công việc khổng lồ nên ICANN phân bổ nhiều phần đáp ứng tên miền cho các hãng khác nhau. Chẳng hạn, Network Solutions phụ trách tên miền ".com". Nhưng không có nghĩa là Network Solutions duy trì danh sách các địa chỉ IP kết hợp với toàn bộ tên miền .com. Trong hầu hết mọi trường hợp, DNS server của Network Solution đều chứa bản ghi trỏ tới DNS server được xem là chính thức cho từng miền.

Để thấy được tất cả hoạt động như thế nào, tưởng tượng rằng bạn muốn vào website www.brienposey.com. Khi nhập yêu cầu vào trình duyệt, trình duyệt gửi địa chỉ URL vào trình chủ DNS server được chỉ định bởi cấu hình TCP/IP của máy tính bạn. Trình chủ DNS server không biết địa chỉ của website này. Do đó, nó gửi yêu cầu tới DNS server của ICANN. DNS server của ICANN cũng không biết địa chỉ IP của website bạn đang muốn vào mà chỉ biết địa chỉ IP của DNS server chịu trách nhiệm với tên miền có đuôi .COM. Nó sẽ trả lại địa chỉ này cho trình duyệt và trong quá trình trả về nó cũng thực hiện việc đưa yêu cầu tới DNS server cụ thể đó.

Mức DNS server cao nhất dành cho tên miền đuôi .COM sẽ không biết đến địa chỉ IP nào của website được yêu cầu, nhưng nó biết địa chỉ IP của DNS server chính thức cho tên miền brienposey.com. Nó sẽ gửi địa chỉ này trở lại máy đưa ra yêu cầu. Sau đó trình duyệt Web gửi truy vấn DNS tới DNS server có đủ thẩm quyền cho miền được yêu cầu. Và DNS server này sẽ trả ra địa chỉ IP của website, cho phép máy liên lạc với website nó yêu cầu.

Như bạn có thể thấy, có nhiều bước phải hoàn thành để một máy tính tìm ra địa chỉ IP của một website. Nhằm giảm bớt số truy vấn DNS phải thực hiện, kết quả của các truy vấn này thường được lưu trữ liệu trong vài giờ hoặc vài ngày, tuỳ thuộc vào máy được cấu hình như thế nào. Việc lưu trữ các địa chỉ IP nâng cao một cách tuyệt vời khả năng thực thi và tối thiểu hoá tổng lượng băng thông tiêu thụ cho các truy vấn DNS. Bạn có thể hình dung ra quá trình duyệt Web sẽ tệ hại đến mức nào nếu máy tính của bạn phải thực hiện tập hợp đầy đủ các truy vấn DNS bất kỳ thời gian nào bạn muốn xem trang Web mới.

Kết luận

Trong bài này chúng tôi đã giải thích cách trình chủ DNS server được dùng để xử lý tên miền cho địa chỉ IP. Mặc dù quá trình được mô tả có vẻ khác đơn giản, nhưng bạn cần nhớ rằng ICANN và các nhà đăn ký DNS mức cao như Network Solutions sử dụng công nghệ load balacing (tải cân bằng) để phân phối yêu cầu qua nhiều server DNS khác. Điều này giúp các server khỏi bị tràn và loại trừ khả năng có điểm lỗi đơn.