Trong thời đại công nghệ số phát triển như vũ bão hiện nay, việc kết nối và chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị trở nên vô cùng quan trọng, đặc biệt là trong môi trường văn phòng, trường học hay gia đình. Một trong những giải pháp phổ biến và hiệu quả nhất chính là mạng LAN. Vậy mạng LAN là gì? Tại sao nó lại được ứng dụng rộng rãi đến như vậy? Hãy cùng Fasttel khám phá trong bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về khái niệm mạng LAN cũng như những ưu điểm vượt trội khi sử dụng mạng LAN trong thực tế.

Mạng LAN là gì?

Mạng LAN hay mạng cục bộ là viết tắt của Local Area Network, có nghĩa là Mạng cục bộ. Đây là một hệ thống mạng máy tính được sử dụng để kết nối các thiết bị (như máy tính, máy in, điện thoại thông minh, máy chủ…) trong một phạm vi nhỏ và giới hạn. Phạm vi này thường là trong một gia đình, văn phòng, tòa nhà, trường học hoặc một khu vực địa lý tương đối nhỏ khác.

Mạng LAN bắt đầu phát triển mạnh vào thập niên 1980 khi nhu cầu chia sẻ dữ liệu giữa các máy tính cá nhân trong cùng văn phòng tăng cao. Ban đầu sử dụng giao thức Ethernet đơn giản, mạng LAN đã nhanh chóng mở rộng và ngày nay là một phần không thể thiếu trong hầu hết các hệ thống công nghệ thông tin.

Các thành phần cơ bản của mạng LAN

Để một mạng LAN có thể hoạt động, cần có các thành phần phần cứng và phần mềm sau:

Thiết bị đầu cuối:

Máy tính (PC, Laptop): Các thiết bị chính mà người dùng sử dụng để truy cập và xử lý thông tin.
Máy in (Printers): Cho phép chia sẻ máy in cho nhiều người dùng.
Máy chủ (Servers): Các máy tính có cấu hình mạnh, chuyên dụng để lưu trữ dữ liệu, ứng dụng, quản lý tài khoản người dùng, cung cấp các dịch vụ mạng (email, web, cơ sở dữ liệu…).
Điện thoại thông minh, máy tính bảng: Kết nối thông qua Wi-Fi.
Các thiết bị IoT (Internet of Things): Camera, cảm biến thông minh, v.v.

Thiết bị kết nối mạng:

Card mạng (Network Interface Card – NIC): Là một bộ phận phần cứng được cài đặt trong mỗi thiết bị (máy tính, máy in mạng) để cho phép nó kết nối với mạng. NIC có thể là dạng tích hợp sẵn trên bo mạch chủ (onboard) hoặc là một card rời. Chuyển đổi dữ liệu từ thiết bị thành tín hiệu điện (hoặc sóng vô tuyến) để truyền qua mạng và ngược lại. Mỗi NIC có một địa chỉ MAC (Media Access Control) duy nhất để nhận dạng trên mạng.
Cáp mạng & Đầu nối: Phương tiện truyền dẫn vật lý cho mạng có dây. Phổ biến nhất là cáp xoắn đôi (Twisted-pair cable – Cat5e, Cat6, Cat7) và cáp quang (Fiber optic cable). RJ45 (cho cáp xoắn đôi) là loại phổ biến nhất. Truyền tải tín hiệu dữ liệu giữa các thiết bị.
Hub (Bộ tập trung): Thiết bị mạng đơn giản, nhận tín hiệu từ một cổng và truyền tín hiệu đó tới tất cả các cổng còn lại. Kết nối nhiều thiết bị trong mạng. Gây ra nhiều va chạm (collision) vì nó phát sóng dữ liệu cho tất cả các thiết bị, làm giảm hiệu suất mạng, hiện đã lỗi thời và ít được sử dụng.
Switch (Bộ chuyển mạch): Thiết bị thông minh hơn Hub. Switch học địa chỉ MAC của các thiết bị được kết nối với nó và chỉ chuyển tiếp dữ liệu đến cổng đích cụ thể. Kết nối các thiết bị trong mạng LAN, quản lý lưu lượng dữ liệu hiệu quả hơn bằng cách tạo ra các đường truyền riêng biệt giữa các cặp thiết bị giao tiếp, giảm thiểu va chạm. Cải thiện hiệu suất mạng đáng kể so với Hub. Là thiết bị trung tâm phổ biến nhất trong mạng LAN hiện đại.
Router (Bộ định tuyến): Thiết bị có chức năng định tuyến (chỉ đường) các gói dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Kết nối mạng LAN với các mạng khác (ví dụ: kết nối mạng LAN của bạn với Internet – WAN). Quyết định đường đi tốt nhất cho các gói dữ liệu để đến đích. Cung cấp các tính năng như NAT (Network Address Translation) và DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) để cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị trong mạng LAN.
Access Point (AP – Điểm truy cập không dây): Thiết bị tạo ra mạng LAN không dây (WLAN hoặc Wi-Fi). AP kết nối với mạng có dây thông qua cáp Ethernet và phát sóng tín hiệu vô tuyến. Cho phép các thiết bị di động (laptop, smartphone, tablet) kết nối vào mạng LAN mà không cần dây cáp.

Tìm hiểu thêm về: SSID là gì? Tổng quan, công dụng của SSID trong mạng

Cách thức hoạt động của mạng LAN

Mạng LAN (Local Area Network) hoạt động dựa trên sự kết hợp của phần cứng, phần mềm và các giao thức mạng để cho phép các thiết bị giao tiếp, chia sẻ tài nguyên và trao đổi dữ liệu trong một phạm vi giới hạn. Dưới đây là cách thức hoạt động chi tiết của mạng LAN:

Kết nối vật lý

Bước đầu tiên để các thiết bị có thể giao tiếp là phải có một kết nối vật lý.

Mạng có dây (Ethernet):
- Các thiết bị (máy tính, máy in) được trang bị Card mạng (NIC).
- Cáp mạng (ví dụ: cáp Ethernet UTP/STP) được sử dụng để kết nối NIC của thiết bị với một thiết bị trung tâm như Switch (hoặc Hub cũ hơn).
- Cáp mang tín hiệu điện (hoặc tín hiệu quang đối với cáp quang) giữa các thiết bị.
Mạng không dây (Wi-Fi/WLAN):
- Các thiết bị có Card mạng không dây (Wi-Fi adapter).
- Một Access Point (AP) được kết nối với mạng có dây và phát sóng tín hiệu vô tuyến.
- Các thiết bị không dây kết nối với AP bằng cách bắt sóng và xác thực (ví dụ: nhập mật khẩu Wi-Fi).

Nhận dạng thiết bị

Mỗi thiết bị trong mạng cần một cách để được nhận dạng duy nhất.

Địa chỉ MAC (Media Access Control Address):
- Mỗi NIC (cả có dây và không dây) đều có một địa chỉ MAC duy nhất được nhà sản xuất gán. Địa chỉ này là một chuỗi 12 ký tự thập lục phân (ví dụ: 00:1A:2B:3C:4D:5E).
- Địa chỉ MAC hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer – Lớp 2) của mô hình OSI, được sử dụng để nhận dạng trực tiếp các thiết bị trong cùng một phân đoạn mạng LAN.
Địa chỉ IP (Internet Protocol Address):
- Để các thiết bị có thể giao tiếp trên quy mô lớn hơn (bao gồm cả Internet) và được quản lý dễ dàng hơn, chúng được gán địa chỉ IP.
- Địa chỉ IP có thể được gán thủ công (Static IP) hoặc tự động bởi một máy chủ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) trong mạng.
- Địa chỉ IP hoạt động ở lớp mạng (Network Layer – Lớp 3) của mô hình OSI, cho phép các thiết bị định tuyến gói tin đến các mạng khác nhau. Trong mạng LAN, địa chỉ IP cùng dải mạng sẽ cho phép các thiết bị giao tiếp trực tiếp, trong khi địa chỉ IP khác dải mạng sẽ cần Router để định tuyến.

Truyền tải dữ liệu

Khi một thiết bị muốn gửi dữ liệu, quá trình truyền tải diễn ra như sau:

Đóng gói dữ liệu (Encapsulation):
- Dữ liệu từ ứng dụng (ví dụ: một tệp tin, một trang web) được chia thành các đoạn nhỏ gọi là gói tin (packets).
- Mỗi gói tin được thêm vào các thông tin điều khiển (headers) ở các lớp khác nhau của mô hình OSI/TCP/IP:
  - Lớp vận chuyển (Transport Layer): Thêm cổng nguồn và cổng đích (ví dụ: cổng 80 cho HTTP, 443 cho HTTPS).
  - Lớp mạng (Network Layer): Thêm địa chỉ IP nguồn và IP đích.
  - Lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer): Thêm địa chỉ MAC nguồn và MAC đích (địa chỉ MAC của thiết bị kế tiếp trên đường đi, thường là Switch hoặc Router). Gói tin ở lớp này được gọi là Frame.
Gửi dữ liệu qua Switch (trong mạng Ethernet):
- Khi một Frame được gửi từ một thiết bị, nó đến Switch.
- Switch duy trì một bảng địa chỉ MAC (MAC address table). Bảng này lưu trữ thông tin về địa chỉ MAC của các thiết bị và cổng mà chúng được kết nối.
- Khi Switch nhận được một Frame, nó đọc địa chỉ MAC đích trong Frame.
- Nó sẽ tra cứu địa chỉ MAC đích trong bảng của mình:
  - Nếu tìm thấy, Switch sẽ chỉ chuyển tiếp Frame đó đến cổng cụ thể mà thiết bị đích được kết nối. Điều này giúp giảm thiểu lưu lượng mạng và tránh va chạm.
  - Nếu không tìm thấy (ví dụ: lần đầu tiên giao tiếp), Switch sẽ phát sóng Frame đó ra tất cả các cổng (trừ cổng mà nó nhận được) để tìm thiết bị đích. Khi thiết bị đích phản hồi, Switch sẽ cập nhật bảng MAC của mình.
Gửi dữ liệu qua Access Point (trong mạng Wi-Fi):
- Các thiết bị không dây gửi và nhận tín hiệu qua sóng vô tuyến từ Access Point.
- Access Point đóng vai trò tương tự như một Switch, chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị không dây và giữa thiết bị không dây với mạng có dây.

Xem thêm: Tốc độ mạng bao nhiêu là nhanh? Cách kiểm tra tốc độ mạng

Ưu, nhược điểm của mạng LAN

Mạng LAN (Local Area Network) là một phần không thể thiếu trong hầu hết các môi trường làm việc và sinh hoạt hiện nay. Tuy nhiên, giống như bất kỳ công nghệ nào, mạng LAN cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Ưu điểm của mạng LAN

Mạng LAN mang lại nhiều lợi ích đáng kể, đặc biệt trong các môi trường yêu cầu kết nối nhanh chóng và chia sẻ tài nguyên hiệu quả:

Tốc độ truyền tải cao: Đây là ưu điểm nổi bật nhất của mạng LAN. Do khoảng cách giữa các thiết bị ngắn và sử dụng các công nghệ truyền dẫn hiệu quả (như Ethernet), mạng LAN có thể đạt tốc độ từ 100 Mbps (Megabit/giây) đến 10 Gbps (Gigabit/giây) hoặc cao hơn. Tốc độ này đáp ứng tốt các nhu cầu truyền dữ liệu lớn, xem video HD/4K, chơi game trực tuyến hoặc làm việc với các ứng dụng đòi hỏi băng thông cao với độ trễ thấp.
Chia sẻ phần cứng: Các thiết bị trong mạng LAN có thể dễ dàng chia sẻ các tài nguyên phần cứng như máy in, máy quét, ổ cứng lưu trữ (NAS), camera giám sát mà không cần kết nối riêng lẻ từng thiết bị. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng thiết bị và giảm chi phí đầu tư.
Chia sẻ phần mềm và dữ liệu: Người dùng có thể truy cập chung vào các tệp tin, cơ sở dữ liệu và ứng dụng được lưu trữ trên máy chủ hoặc các máy tính khác trong mạng. Điều này thúc đẩy sự hợp tác và nâng cao hiệu suất làm việc nhóm.
Chia sẻ kết nối Internet: Nhiều thiết bị có thể cùng sử dụng một kết nối Internet duy nhất thông qua Router, giúp tiết kiệm chi phí cho mỗi thiết bị.
Bảo mật tốt (trong phạm vi nhỏ): Với phạm vi hoạt động giới hạn, mạng LAN dễ dàng kiểm soát và triển khai các biện pháp bảo mật.
Dễ quản lý và bảo trì (trong quy mô nhỏ): Với số lượng thiết bị và phạm vi giới hạn, việc quản lý, giám sát và bảo trì mạng LAN thường đơn giản hơn so với mạng diện rộng (WAN). Quản trị viên có thể dễ dàng cấu hình, khắc phục sự cố và nâng cấp hệ thống.
Chi phí thiết lập ban đầu thấp: So với việc thiết lập mạng diện rộng, chi phí để xây dựng một mạng LAN cho gia đình hoặc văn phòng nhỏ thường thấp hơn đáng kể, bao gồm chi phí thiết bị (Switch, Router, cáp) và công lắp đặt.
Giao tiếp và cộng tác nội bộ hiệu quả: Mạng LAN tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi thông tin nhanh chóng giữa các thiết bị và người dùng thông qua email nội bộ, ứng dụng chat, chia sẻ màn hình…

Nhược điểm của mạng LAN

Bên cạnh những ưu điểm, mạng LAN cũng tồn tại một số hạn chế cần lưu ý:

Phạm vi hoạt động hạn chế: Đây là nhược điểm cơ bản của mạng LAN. Mạng LAN chỉ có thể kết nối các thiết bị trong một khu vực địa lý nhỏ (một phòng, một tầng, một tòa nhà). Đối với các tổ chức có nhiều chi nhánh hoặc người dùng ở xa, mạng LAN không thể đáp ứng được và cần phải sử dụng các loại mạng lớn hơn như MAN hoặc WAN.
Điểm lỗi đơn (Single Point of Failure): Trong các cấu trúc mạng như hình sao (phổ biến nhất) hoặc vòng, nếu thiết bị trung tâm (như Switch hoặc Hub) gặp sự cố, hoặc nếu đường cáp chính (trong mạng dạng Bus/Ring) bị đứt, toàn bộ mạng có thể bị ngừng hoạt động.
Phụ thuộc vào máy chủ: Trong mô hình Client-Server, nếu máy chủ gặp sự cố, các dịch vụ và tài nguyên mà máy chủ cung cấp có thể không khả dụng, ảnh hưởng đến hoạt động của toàn mạng.
Rủi ro bảo mật nội bộ: Mặc dù dễ quản lý bảo mật tổng thể, nhưng nếu một thiết bị trong mạng LAN bị nhiễm phần mềm độc hại hoặc bị truy cập trái phép, nó có thể lây lan nhanh chóng sang các thiết bị khác trong cùng mạng do sự kết nối gần gũi. Ngoài ra, quản trị viên mạng LAN có quyền truy cập lớn vào dữ liệu người dùng, tiềm ẩn rủi ro về quyền riêng tư nếu không có chính sách rõ ràng.
Giới hạn số lượng thiết bị (tùy theo thiết bị): Một Router hoặc Switch gia đình thường có số lượng cổng và khả năng xử lý giới hạn. Khi số lượng thiết bị kết nối tăng lên quá khả năng của thiết bị mạng, hiệu suất mạng có thể bị giảm đáng kể do quá tải.
Chi phí ban đầu có thể không nhỏ (đối với mạng phức tạp): Mặc dù chi phí tổng thể thấp hơn WAN, nhưng đối với các mạng LAN lớn hơn hoặc yêu cầu hiệu suất cao (ví dụ: cần nhiều Switch quản lý, cáp quang, máy chủ mạnh), chi phí thiết lập ban đầu vẫn có thể là một khoản đầu tư đáng kể.
Yêu cầu quản trị viên chuyên biệt (đối với mạng lớn/phức tạp): Khi mạng LAN phát triển lớn hơn hoặc có nhiều dịch vụ phức tạp, việc quản lý và bảo trì không còn đơn giản. Nó đòi hỏi một quản trị viên mạng có kiến thức chuyên môn để thiết lập, khắc phục sự cố và đảm bảo an ninh mạng.

Ứng dụng thực tế của mạng LAN

Mạng LAN có vô số ứng dụng thực tế trong đời sống hàng ngày và trong các môi trường làm việc. Dưới đây là những ứng dụng phổ biến và quan trọng nhất của mạng LAN.

Trong gia đình:

Chia sẻ kết nối Internet: Đây là ứng dụng phổ biến nhất. Router Wi-Fi/có dây cho phép tất cả các thiết bị trong nhà (máy tính, điện thoại, máy tính bảng, Smart TV, console game) cùng truy cập Internet từ một đường truyền duy nhất.
Chia sẻ tệp và thư mục: Các thành viên trong gia đình có thể dễ dàng chia sẻ ảnh, video, tài liệu giữa các máy tính mà không cần dùng USB hay gửi qua email.
Chia sẻ máy in: Một máy in có thể được kết nối với mạng và tất cả các máy tính trong nhà đều có thể in ấn.
Truyền phát đa phương tiện (Media Streaming): Phát phim, nhạc từ một máy chủ phương tiện (Media Server) hoặc thiết bị lưu trữ NAS (Network Attached Storage) đến Smart TV, điện thoại hoặc các thiết bị giải trí khác.
Hệ thống nhà thông minh (Smart Home): Các thiết bị IoT (Internet of Things) như đèn thông minh, camera an ninh, khóa cửa thông minh, cảm biến nhiệt độ… thường kết nối với mạng Wi-Fi gia đình để có thể điều khiển và giám sát từ xa.
Chơi game cục bộ (LAN Gaming): Cho phép nhiều người chơi game cùng lúc trên các máy tính khác nhau trong cùng một mạng LAN mà không cần kết nối Internet, mang lại trải nghiệm mượt mà hơn.

Trong Văn phòng / Doanh nghiệp:

Chia sẻ tài nguyên văn phòng:
Hệ thống thông tin nội bộ (Intranet): Xây dựng các cổng thông tin, diễn đàn, hệ thống quản lý dự án nội bộ để tăng cường giao tiếp và cộng tác giữa các phòng ban.
Hệ thống thoại qua IP (VoIP – Voice over IP): Điện thoại IP kết nối vào mạng LAN, cho phép gọi nội bộ miễn phí và gọi ra ngoài với chi phí thấp hơn so với điện thoại truyền thống.
Hệ thống hội nghị truyền hình (Video Conferencing): Cho phép các cuộc họp trực tuyến giữa các nhân viên trong cùng tòa nhà hoặc kết nối với các chi nhánh khác thông qua mạng LAN và WAN.
Hệ thống quản lý chấm công, kiểm soát ra vào: Các thiết bị này thường được kết nối mạng LAN để tập trung dữ liệu và quản lý tập trung.
Camera giám sát (CCTV / IP Camera): Hệ thống camera an ninh kết nối mạng LAN để ghi hình, lưu trữ và cho phép xem trực tiếp hoặc xem lại từ bất kỳ đâu trong mạng.

Trong giáo dục:

Phòng máy tính, thư viện: Các máy tính trong phòng học, thư viện được kết nối mạng LAN để chia sẻ tài nguyên giáo trình, phần mềm học tập, truy cập Internet.
Hệ thống quản lý học tập (LMS – Learning Management System): Giáo viên và học sinh/sinh viên truy cập các nền tảng học tập trực tuyến, gửi bài tập, xem điểm… thông qua mạng nội bộ của trường.
Thư viện số: Cung cấp quyền truy cập vào các tài liệu điện tử, sách báo, tạp chí số.
Kiểm tra và thi cử trực tuyến: Mạng LAN đảm bảo môi trường thi cử ổn định, bảo mật.

Các ứng dụng khác:

Trung tâm dữ liệu (Data Centers): Mạng LAN tốc độ cao là xương sống của các trung tâm dữ liệu, kết nối hàng ngàn máy chủ, thiết bị lưu trữ để xử lý và phân phối dữ liệu khổng lồ.
Khách sạn, nhà hàng: Cung cấp Wi-Fi cho khách hàng, hệ thống quản lý phòng, order món ăn, thanh toán.
Cửa hàng bán lẻ: Hệ thống POS (Point of Sale), quản lý kho, camera giám sát.
Sản xuất công nghiệp: Kết nối các máy móc, robot, cảm biến trong dây chuyền sản xuất để tự động hóa và giám sát quy trình.

Kết luận

Như vậy là bạn đã hiệu rõ về mạng lan là gì qua bài viết này. Mạng LAN là một phần không thể thiếu trong đời sống hiện đại. Với khả năng kết nối nhanh, ổn định, bảo mật cao và chi phí thấp, mạng LAN đã và đang là giải pháp tối ưu cho hầu hết các nhu cầu về truyền tải dữ liệu trong môi trường giới hạn. Dù bạn là cá nhân, doanh nghiệp hay tổ chức giáo dục, đầu tư vào một hệ thống mạng LAN ổn định luôn là một quyết định đúng đắn.

Tin Tức

Mạng LAN là gì? Ưu, nhược điểm khi sử dụng mạng LAN