Tiểu luận môn học cơ sở công nghệ thông tin đề tài tìm hiểu về router

ĐẠI HỌC KINH TẾ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KINH DOANH BỘ MÔN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tiểu luận cuối kỳ Môn học Cơ sở công nghệ thông tin Đề tài Tìm h[.]

ĐẠI HỌC KINH TẾ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ KHOA CÔNG

NGHỆ THÔNG TIN KINH DOANH BỘ MÔN CƠ SỞ

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Tiểu luận cuối kỳ Môn học: Cơ sở công nghệ thông tin

Đề tài: Tìm hiểu về Router

GVHD: Thạc sĩ Trương Việt Phương

THÀNH VIÊN NHÓM

Lê Đình Phong

Huỳnh Minh Phương

Nguyễn Lê Thanh Oanh

Đoàn Thị Mai Thi

Đặng Thị Kim Ngân

MSSV: 31221025185 MSSV: 31221020502 MSSV: 31221020761 MSSV: 31221021359 MSSV: 31201020589

TP Hồ Chí Minh, Tháng 04/2023

MỤC LỤC

A – PHẦN MỞ ĐẦU 3

B – PHẦN NỘI DUNG 4

1 Khái quát về Router 4

1.1 Router là gì? 4

1.2 Tại sao chúng ta cần một Router 4

2 Cấu tạo Router 4

2.1 Các bộ phận bên trong 4

2.2 Các bộ phận bên ngoài 6

3 Các loại Router 7

4 Chức năng 8

5 Nguyên lý hoạt động 8

6 Giao thức TCP/IP 9

6.1 Giao thức TCP/IP là gì 10

6.2 Cấu trúc của TCP/IP và chức năng của các tầng 10

6.3 Nguyên tắc hoạt động của giao thức TCP/IP 13

7 Ưu & nhược điểm của Router 15

8 Sản phẩm thực tế 15

8.1 Tiêu chí chọn sản phẩm 15

8.2 Một số sản phẩm trên thị trường 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

A - PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của nền công nghệ 4.0 và trong tương lai gần là 5.0, công nghệ thông tin đang nắm giữ một vai trò quan trọng nhất định trong các khía cạnh của cuộc sống Bên cạnh đó, cụm từ Internet Of Things hay Vạn vật kết nối Internet không còn quá xa lạ với mọi người Internet từ đó đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày Ngày nay chúng ta có thể thấy hầu hết các hộ gia đình và các nhà hàng, sân bay ở mọi nơi đều có wifi hay mạng internet để có thể chia sẻ những thông tin với nhau Và để có thể phủ sóng wifi ở những nơi rộng lớn hay trong những

hộ gia đình thì cần có những thiết bị phát sóng wifi được gọi là router Tuỳ vào người dùng sử dụng ở các doanh nghiệp nhỏ hay lớn hay những gia đình nhỏ thì sẽ có từng loại router chuyên dụng

2 Mục đích yêu cầu

Giúp mọi người hiểu rõ hơn về thiết bị phát sóng wifi cũng như là giúp ích cho việc lựa chọn trong tương lai

3 Nội dung đề tài

- Khái quát về router: Tìm hiểu về khái niệm, cấu tạo cũng như là phân loại các loại router

- Công dụng: Tìm hiểu sâu hơn về chức năng router

- Nguyên tắc hoạt động: Biết được về nguyên lý cũng như cách một router hoạt động

- Giao thức TCP/IP : tìm hiểu về một bộ các giao thức truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng với nhau trên Internet

- Ưu nhược điểm: Phân tích ưu và nhược điểm của một router nhằm biết được cách sử dụng hiệu quả

- Tiêu chí chọn Router và một số sản phẩm thực tế

B - PHẦN NỘI DUNG

1 Khái quát về router

1.1 Router là gì?

Router là một thiết bị cho phép gửi các gói dữ liệu dọc theo mạng Một Router được kết nối tới ít nhất là hai mạng, thông thường hai mạng đó là LAN, WAN hoặc là một LAN và mạng ISP của nó

Router được định vị ở cổng vào, nơi mà có hai hoặc nhiều hơn các mạng kết nối

và là thiết bị quyết định duy trì các luồng thông tin giữa các mạng và duy trì kết nối mạng trên internet Khi dữ liệu được gửi đi giữa các điểm trên một mạng hoặc từ một mạng tới mạng thứ hai thì Router sẽ luôn là công cụ để gửi dữ liệu đó trực tiếp tới điểm đích Chúng hoàn thành nó bằng cách sử dụng các trường mào đầu (header) và các bảng định tuyến để chỉ ra đường tốt nhất cho việc gửi các gói dữ liệu Đồng thời bằng các giao thức như là ICMP, chúng liên lạc được với nhau và giữ được cấu hình định tuyến tốt nhất giữa bất kỳ hai máy trạm nào

Bản thân mạng Internet là một mạng toàn cầu kết nối hàng tỷ máy tính và các mạng nhỏ hơn – vì thế Router có thể được xem như một cách để liên lạc và sử dụng máy tính

1.2 Tại sao chúng ta buộc phải cần một Router?

Đối với hầu hết những người sử dụng tại nhà, việc họ muốn cài đặt một mạng LAN hoặc WLAN (Mạng LAN không dây) và kết nối tất cả các máy tính lên mạng internet mà không phải trả đầy đủ một dịch vụ thuê bao băng tần rộng cho nhà cung cấp dịch vụ (ISP) của họ cho mỗi máy tính trong mạng là việc vô cùng phổ biến

Trong nhiều trường hợp, một ISP sẽ cho phép người dùng sử dụng một Router

để kết nối nhiều máy tính tới một đường kết nối internet và khi cần thêm máy tính vào kết nối đó thì chỉ cần phải trả thêm một cước phí rất nhỏ cho mỗi máy

Trong các doanh nghiệp và các tổ chức, họ có khi sẽ cần kết nối nhiều máy tính tới mạng internet Nhưng cũng có khi lại muốn kết nối nhiều mạng riêng với nhau – và chúng là các kiểu chức năng mà một Router được thiết kế để thực hiện

2 Cấu tạo

2.1 Các bộ phận bên trong Router

Cấu trúc chính xác của router khác nhau tùy theo từng phiên bản router Bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu về các thành phần cơ bản của router

- CPU – Đơn vị xử lý trung tâm: Đầu tiên là CPU nơi thực thi các câu lệnh của

hệ điều hành để thực hiện các nhiệm vụ gồm: khởi động hệ thống, định tuyến, điều khiển

các cổng giao tiếp mạng CPU là một bộ giao tiếp mạng và là một bộ vi xử lý Trong các router lớn có thể có nhiều CPU

- RAM: Được sử dụng để lưu bảng định tuyến, cung cấp bộ nhớ cho chuyển mạch

nhanh, chạy tập tin cấu hình cũng như là cung cấp hàng đợi cho các gói dữ liệu Trong đa số router, hệ điều hành Cisco IOS chạy trên RAM RAM thường được chia thành hai phần: phần bộ nhớ xử lý chính và phần bộ nhớ chia sẻ xuất/nhập Phần bộ nhớ chia sẻ xuất/nhập được chia cho các cổng giao tiếp làm nơi lưu trữ tạm các gói dữ liệu Toàn bộ nội dung trên RAM sẽ bị xóa khi tắt điện Thông thường, RAM trên router là loại RAM động (DRAM – Dynamic RAM) và có thể nâng thêm RAM bằng cách gắn thêm DIMM

(Dual In-Line Memory Module)

- Flash: Bộ nhớ Flash được sử dụng để lưu toàn bộ phần mềm hệ điều hành

Cisco IOS Mặc định là router tìm IOS của nó trong flash Người dùng có thể nâng cấp hệ điều hành bằng cách chép phiên bản mới hơn vào flash Phần mềm IOS có thể ở dưới dạng nén hoặc không nén Đối với hầu hết các router, IOS được chép lên RAM trong quá trình khởi động router Còn có một số router thì IOS có thể chạy trực tiếp trên flash mà không cần chép lên RAM Người dùng có thể gắn thêm hoặc thay thế các thanh SIM hay card PCMCIA để nâng dung lượng flash

- NVRAM (Non-volatile Random-access Memory): Là bộ nhớ RAM không

bị mất thông tin, được sử dụng để lưu tập tin cấu hình Trong một số thiết bị có NVRAM

và flash riêng, NVRAM được thực thi nhờ flash Trong một số thiết bị, flash và NVRAM

là cùng một bộ nhớ Trong cả hai trường hợp, nội dung của NVRAM vẫn được lưu giữ khi tắt điện

- Bus: Phần lớn các router đều có bus hệ thống và CPU bus System Bus được

sử dụng để vận chuyển thông tin liên lạc giữa CPU với các cổng giao tiếp và các khe mở rộng Loại bus này vận chuyển dữ liệu và các câu lệnh đi và đến các địa chỉ của ô nhớ tương ứng

- ROM (Read Only Memory): Là nơi lưu đoạn mã của chương trình kiểm tra khi

khởi động Nhiệm vụ chính của ROM là kiểm tra phần cứng của router khi khởi động, sau đó chép phần mềm Cisco IOS từ flash vào RAM Một số router có thể có phiên

bản IOS cũ dùng làm nguồn khởi động dự phòng Nội dung trong ROM không thể xóa được Ta chỉ có thể nâng cấp ROM bằng cách thay chip ROM mới

2.2 Các bộ phận bên ngoài

- Cổng WAN: Nhiệm vụ chính của cổng WAN là hình thành một lớp mạng và

cấp dải IP cho thiết bị Đa số các Router sẽ có 01 cổng WAN và thường có màu vàng hoặc xanh để dễ phân biệt

- Cổng LAN: Thông thường các Router sẽ có từ 02 cổng LAN trở lên Người

dùng có thể kết nối wifi với các Modem chính và các thiết bị sử dụng mạng như laptop, tivi,… thông qua cáp mạng Tùy từng loại mà tốc độ từ cổng LAN cũng khác nhau, đáp ứng tối đa tốc độ truyền tải và nhu cầu của người sử dụng

- Ăng ten: Có 02 loại ăng ten trên Router là ăng ten ngoài và ăng ten ngầm Số

lượng ăng ten càng nhiều thì tốc độ phát sóng wifi càng cao

Cổng console/AUX : là cổng nối tiếp, chủ yếu được sử dụng để cấu hình

router Hai cổng này không phải là loại cổng để kết nối mạng mà là để kết nối vào máy tính thông qua modem hoặc thông qua cổng COM trên máy tính để từ máy tính thực hiện cấu hình router

- Nguồn điện: Cung cấp điện cho các thành phần của router, một số router lớn

có thể sử dụng nhiều bộ nguồn hoặc nhiều card nguồn Còn ở một số router nhỏ, nguồn điện có thể là bộ phận nằm ngoài router

3 Các loại Router

Wired Router (Router có dây)

- Router có dây kết nối trực tiếp với máy tính thông qua dây cáp Một cổng kết nối của Router kết nối với Modem để nhận gói dữ liệu Internet và một cổng khác thì kết nối với máy tính để phân phối gói dữ liệu Internet

- Router có dây thường sẽ sử dụng tường lửa (SPI) trong quá trình chuyển các gói dữ liệu trong mạng nhằm mục đích bảo mật dữ liệu

Wireless router (Router không dây)

- Router không dây kết nối trực tiếp với Modem thông qua dây cáp để nhận các gói dữ liệu Internet Thay vì truyền dữ liệu qua cáp đến máy tính, Router không dây phân phối các gói dữ liệu bằng cách sử dụng một hoặc nhiều ăng-ten

- Router không dây thiết lập mạng cục bộ không dây (WiFi)

- Không như Router có dây hoặc Router không có dây, Router ảo hoạt động như một bộ định tuyến mặc định cho các máy tính cùng chia sẻ mạng

- Router ảo hoạt động bằng cách sử dụng Giao thức dự phòng bộ định tuyến ảo (VRRP) Giao thức này sẽ hoạt động khi Router chính bị lỗi hoặc bị vô hiệu hóa

Core Router và Edge Router

- Core Router là bộ định tuyến có dây hoặc không dây chỉ phân phối các gói dữ liệu Internet trong cùng một mạng

- Ngược lại với Core Router, Edge Router lại là bộ định tuyến có dây hoặc không dây phân phối các gói dữ liệu Internet giữa một hoặc nhiều mạng nhưng không phân phối các gói dữ liệu trong cùng một mạng

4 Chức năng

- Để trao đổi và truyền dữ liệu ra bên ngoài một mạng cần có một thiết bị có khả năng đọc địa chỉ IP và đó chính là router Router giúp trao đổi và truyền kết nối internet đến mọi thiết bị trong nhà/văn phòng để các thiết bị đều có thể kết nối Internet Router cũng được xem như là một điểm kết nối không dây, giúp các thiết bị không dây như laptop, ipad có thể kết nối Internet dễ dàng Router sẽ điều hướng và chuyển tiếp dữ liệu

từ mạng này sang mạng khác dựa trên địa chỉ IP của chúng

- Khi một mạng gửi một gói dữ liệu ra, router sẽ lọc địa chỉ IP và xem xét liệu gói dữ liệu đó được gửi cho bản thân mạng này hay hay cho một mạng khác Nếu gói dữ liệu đó được gửi cho nội bộ mạng này, router sẽ nhận nó Nếu gói dữ liệu đó được gửi cho một mạng khác, router sẽ chuyển tiếp gói sang mạng nhận Router chính là một gateway của network

- Khi một gói dữ liệu từ mạng khác gửi đến, router sẽ lọc địa chỉ IP và chấp nhận những gói có địa chỉ IP dành cho mạng này, những gói dữ liệu khác sẽ bị từ chối

5 Nguyên lý hoạt động:

- Router Wi-fi cần kết nối với một Modem Modem này được kết nối với đường truyền Internet của các nhà Cung cấp mạng

- Giữa modem và Router Wi-fi sẽ được kết nối thông qua dây cáp mạng Nối từ cổng LAN trên modem chính thông qua các cổng WAN hoặc LAN tùy chế độ hoạt động

mà người dùng sử dụng

- Các thiết bị trong hệ thống mạng đều có một IP riêng biệt Router giúp định tuyến đường đi cũng như truyền gói tin trong môi trường Internet một cách chính xác nhất

- Thời gian truyền dữ liệu trong Router Wi-fi được thực hiện trong một khoảng thời gian rất ngắn Không làm gián đoạn đường truyền hay ngắt kết nối khi sử dụng dịch

vụ Internet

- Router Wifi có nhiệm vụ gửi packet (gói tin) giữa 2 hoặc nhiều hệ thống mạng với nhau Nó là một điểm phát sóng Wi-fi để các thiết bị nhận như điện thoại, máy tính, tivi có thể kết nối Việc kết nối thông qua sóng Wi-fi hoặc lan để có thể kết nối sử dụng các dịch vụ Internet

6 Giao thức TCP/IP trong mạng Internet

Mô hình tổng quát của mạng Internet

Như trong hình 1, kết cấu vật lý của mạng Internet gồm có mạng chính chứa các server cung cấp dịch vụ cho mạng, mạng nhánh bao gồm các trạm làm việc sử dụng dịch

vụ do Internet cung cấp “Đám mây Internet” hàm chứa vô vàn mạng chính, mạng nhánh

và bao phủ toàn thế giới Để một hệ thống phức tạp như vậy hoạt động trơn tru và hiệu quả thì điều kiện tiên quyết là mọi máy tính trong mạng, dù khác nhau về kiến trúc, đều phải giao tiếp với mạng theo cùng một quy luật Đó là giao thức TCP/IP

6.1 TCP/IP là gì?

TCP/IP là cụm từ viết tắt của Transmission Control Protocol/Internet Protocol hay còn gọi là giao thức điều khiển truyền nhận/ Giao thức liên mạng Đây là một bộ các giao thức truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng với nhau trên Internet TCP/IP cũng có thể được sử dụng như một giao thức truyền thông trong mạng máy tính riêng (mạng nội bộ) Trong đó, bộ Giao thức Internet – một tập hợp các quy tắc và thủ tục – thường gọi là TCP/IP (TCP/IP Protocol) TCP và IP là hai giao thức chính bên cạnh những giao thức khác trong bộ Bộ giao thức TCP/IP hoạt động như một lớp trừu tượng giữa các ứng dụng Internet và hạ tầng router.TCP/IP chỉ định cách

dữ liệu được trao đổi qua Internet Nó thực hiện bằng cách cung cấp thông tin liên lạc đầu cuối Từ đó xác định cách nó được chia thành các packet, xác định địa chỉ, truyền dẫn, định tuyến và nhận dữ liệu TCP/IP được thiết kế để đảm bảo độ tin cậy, nó có khả năng khôi phục tự động khi gặp sự cố trong quá trình truyền dữ liệu

6.2 Cấu trúc của TCP/IP và chức năng của các tầng

Bản chất của TCP/IP là một chuẩn phổ biến mà các mạng nội bộ và diện rộng

có thể giao tiếp, cho phép các máy tính kết nối với nhau và cho các ứng dụng để gửi dữ liệu đi và về Để hoạt động nhịp nhàng, TCP/IP phải có 4 lớp/tầng trừu tượng (TCP/IP layers), mỗi lớp có một bộ giao thức riêng

Một mô hình TCP/IP tiêu chuẩn bao gồm 4 lớp được chồng lên nhau, bắt đầu từ tầng thấp nhất là Tầng vật lý (Physical) → Tầng mạng (Network) → Tầng giao vận (Transport) và cuối cùng là Tầng ứng dụng (Application)

Tuy nhiên, một số ý kiến lại cho rằng mô hình TCP/IP là 5 tầng, tức các tầng 4 đến 2 đều được giữ nguyên, nhưng tầng Datalink sẽ được tách riêng và là tầng nằm trên so với tầng vật lý

Tầng 1 - Tầng Vật lý (Physical)

Là sự kết hợp giữa tầng Vật lý và tầng liên kết dữ liệu của mô hình OSI Chịu trách nhiệm truyền dữ liệu giữa hai thiết bị trong cùng một mạng Tại đây, các gói dữ liệu được đóng vào khung (gọi là Frame) và được định tuyến đi đến đích đã được chỉ định ban đầu

Tầng 2 - Tầng mạng (Internet)

Gần giống như tầng mạng của mô hình OSI Tại đây, nó cũng được định nghĩa

là một giao thức chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu một cách logic trong mạng Các phân đoạn dữ liệu sẽ được đóng gói (Packets) với kích thước mỗi gói phù hợp với mạng chuyển mạch mà nó dùng để truyền dữ liệu Lúc này, các gói tin được chèn thêm phần Header chứa thông tin của tầng mạng và tiếp tục được chuyển đến tầng tiếp theo Các giao thức chính trong tầng là IP, ICMP và ARP

Tầng 3 - Tầng Giao vận (Transport)

Chức năng chính của tầng 3 là xử lý vấn đề giao tiếp giữa các máy chủ trong cùng một mạng hoặc khác mạng được kết nối với nhau thông qua bộ định tuyến Tại đây dữ liệu

sẽ được phân đoạn, mỗi đoạn sẽ không bằng nhau nhưng kích thước phải nhỏ hơn

64KB Cấu trúc đầy đủ của một Segment lúc này là Header chứa thông tin điều khiển

và sau đó là dữ liệu

Trong tầng này còn bao gồm 2 giao thức cốt lõi là TCP và UDP Trong đó, TCP đảm bảo chất lượng gói tin nhưng tiêu tốn thời gian khá lâu để kiểm tra đầy đủ thông tin từ thứ tự dữ liệu cho đến việc kiểm soát vấn đề tắc nghẽn lưu lượng dữ liệu Trái với điều đó, UDP cho thấy tốc độ truyền tải nhanh hơn nhưng lại không đảm bảo được chất lượng dữ liệu được gửi đi

Tầng 4 - Tầng Ứng dụng (Application)

Đây là lớp giao tiếp trên cùng của mô hình Đúng với tên gọi, tầng Ứng dụng đảm nhận vai trò giao tiếp dữ liệu giữa 2 máy khác nhau thông qua các dịch vụ mạng khác nhau (duyệt web, chat, gửi email, một số giao thức trao đổi dữ liệu: SMTP, SSH, FTP, ) Dữ liệu khi đến đây sẽ được định dạng theo kiểu Byte nối Byte, cùng với đó

là các thông tin định tuyến giúp xác định đường đi đúng của một gói tin