Chương 1: Giới thiệu về Hạ tầng Mạng (Network Infrastructures)

Hạ tầng mạng là tập hợp các thành phần phần cứng, phần mềm và dịch vụ tạo nên nền tảng kết nối cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau. Một hạ tầng mạng điển hình bao gồm ba nhóm chính:

1.1 Thiết bị mạng (Network Devices)

Các thiết bị mạng là phần cứng đóng vai trò trung gian hoặc đầu cuối trong quá trình truyền dữ liệu:

  • Hub: Thiết bị lớp 1 (Physical Layer), phát tín hiệu đến tất cả các cổng mà không phân biệt đích. Hiện nay gần như không còn được dùng.
  • Switch: Thiết bị lớp 2 (Data Link Layer), học và lưu địa chỉ MAC, chỉ chuyển tiếp frame đến đúng cổng đích. Là thiết bị trung tâm trong mạng LAN hiện đại.
  • Router: Thiết bị lớp 3 (Network Layer), định tuyến gói tin giữa các mạng khác nhau dựa trên địa chỉ IP.
  • Access Point (AP): Cho phép các thiết bị không dây kết nối vào mạng có dây.
  • Firewall: Kiểm soát luồng traffic vào/ra mạng dựa trên các quy tắc bảo mật.

1.2 Môi trường truyền dẫn (Network Media Types)

Môi trường truyền dẫn xác định cách tín hiệu được truyền đi giữa các thiết bị:

Có dây (Wired):

  • Cáp đồng xoắn đôi (Twisted Pair - UTP/STP): Phổ biến nhất trong mạng LAN. Các chuẩn Cat5e, Cat6, Cat6a hỗ trợ tốc độ từ 100 Mbps đến 10 Gbps.
  • Cáp đồng trục (Coaxial): Ít dùng trong mạng hiện đại, chủ yếu dùng cho truyền hình cáp.
  • Cáp quang (Fiber Optic): Truyền tín hiệu bằng ánh sáng, tốc độ cao, khoảng cách xa, không bị nhiễu điện từ. Gồm single-mode (khoảng cách rất xa) và multi-mode (khoảng cách ngắn hơn).

Không dây (Wireless):

  • Wi-Fi (IEEE 802.11): Phổ biến nhất, dùng sóng radio 2.4 GHz hoặc 5 GHz.
  • Bluetooth, Zigbee, LTE/5G: Các công nghệ không dây khác cho các mục đích cụ thể.

1.3 Dịch vụ mạng (Network Services)

Các dịch vụ chạy trên nền hạ tầng mạng để phục vụ người dùng và hệ thống:

  • DNS (Domain Name System): Phân giải tên miền thành địa chỉ IP.
  • DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Cấp phát địa chỉ IP tự động cho các thiết bị.
  • HTTP/HTTPS: Giao thức truyền tải trang web.
  • FTP/SFTP: Truyền tải tập tin.
  • SMTP/IMAP/POP3: Dịch vụ email.
  • NTP (Network Time Protocol): Đồng bộ thời gian.

2. Giới thiệu về Router

2.1 Các thành phần của Router

Router là một thiết bị phức tạp với nhiều thành phần phần cứng và phần mềm:

Router
├── CPU (Bộ xử lý trung tâm)
│   └── Thực thi IOS (Internetwork Operating System)
├── RAM (Random Access Memory)
│   └── Lưu running-config (cấu hình đang chạy, mất khi tắt nguồn)
├── Flash Memory
│   └── Lưu IOS image (hệ điều hành của router)
├── NVRAM (Non-Volatile RAM)
│   └── Lưu startup-config (cấu hình khởi động, giữ lại khi tắt nguồn)
└── Interfaces (Các cổng giao tiếp)
    ├── Management: Console, Mini-USB, AUX
    ├── LAN: GigabitEthernet, FastEthernet
    └── WAN: Serial

2.2 Vai trò của Router trong Topology mạng

Router đảm nhận hai vai trò chính:

a) LAN Segmentation (Phân đoạn mạng LAN)

Router chia một mạng lớn thành các segment nhỏ hơn (các subnet). Mỗi segment là một broadcast domain riêng biệt. Điều này giúp:

  • Giảm lượng broadcast traffic không cần thiết.
  • Tăng bảo mật giữa các phân đoạn.
  • Dễ quản lý và kiểm soát traffic.

b) Routing và Forwarding (Định tuyến và Chuyển tiếp)

Router duy trì một Routing Table (bảng định tuyến) để xác định đường đi tốt nhất cho mỗi gói tin:

Network ProtocolDestination NetworkExit Interface
Connected192.168.1.0/24Interface 1
Connected192.168.12.0/24Interface 2
Learned192.168.2.0/24Interface 2
  • Connected: Mạng kết nối trực tiếp vào interface của router, tự động được thêm vào bảng định tuyến khi interface được cấu hình IP và active.
  • Learned: Mạng học được qua các giao thức định tuyến động (như RIP, OSPF, EIGRP) hoặc cấu hình tĩnh (static route).
graph LR PC1 --- Switch PC2 --- Switch Switch --- R1 R1 --- R2 R2 --- PC3 subgraph "192.168.1.0/24" PC1 PC2 Switch end subgraph "192.168.12.0/24" R1 R2 end subgraph "192.168.2.0/24" PC3 end

3. Truyền dữ liệu trong mạng LAN

3.1 Hoạt động của Switch trong LAN

Switch hoạt động ở lớp 2 (Data Link Layer) và sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp frame.

Ví dụ: PC1 gửi dữ liệu đến PC2 trong cùng một mạng LAN.

Topology:
PC1 (IP: 192.168.1.10, MAC: AAAA) --- [Interface 1] Switch [Interface 2] --- PC2 (IP: 192.168.1.20, MAC: BBBB)

MAC Address Table của Switch:

InterfaceMAC
1AAAA
2BBBB

Quá trình:

  1. PC1 muốn gửi dữ liệu tới PC2. PC1 biết IP đích (192.168.1.20) thuộc cùng subnet, nên cần biết MAC của PC2.
  2. PC1 gửi ARP Request (broadcast) hỏi “MAC của 192.168.1.20 là gì?”.
  3. PC2 phản hồi ARP Reply với MAC: BBBB.
  4. PC1 đóng gói frame với Source MAC: AAAA, Destination MAC: BBBB và gửi đến Switch.
  5. Switch tra bảng MAC, thấy BBBB nằm ở Interface 2, chuyển tiếp frame ra Interface 2.
  6. PC2 nhận được frame.

4. Truyền dữ liệu qua nhiều mạng LAN (Data Transmission over LANs)

Đây là kịch bản phức tạp hơn, khi nguồn và đích thuộc hai mạng khác nhau, phải đi qua Router.

4.1 Sơ đồ mạng

PC1 (192.168.1.10/24, GW: 192.168.1.1, MAC: AAAA)
    |
[Interface 1] Switch [Interface 2] --- [Interface 3]
                                            |
                                    R1 - Interface 1: 192.168.1.1/24, MAC: 1111
                                       - Interface 2: 192.168.12.1/24, MAC: 2222
                                            |
                                    R2 - Interface 1: 192.168.12.2/24, MAC: 3333
                                       - Interface 2: 192.168.2.1/24, MAC: 4444
                                            |
                                    PC3 (192.168.2.10/24, GW: 192.168.2.1, MAC: CCCC)

4.2 Phân tích từng hop

Kịch bản: PC1 (192.168.1.10) gửi dữ liệu tới PC3 (192.168.2.10).

PC1 nhận ra 192.168.2.10 không cùng subnet với mình (192.168.1.0/24), nên phải gửi lên default gateway là R1 Interface 1 (192.168.1.1).

Hop 1: PC1 –> R1 (qua Switch)

TrườngGiá trị
Source IP192.168.1.10
Destination IP192.168.2.10
Source MACAAAA (MAC của PC1)
Destination MAC1111 (MAC của R1 Interface 1 - gateway)

Hop 2: R1 –> R2 (qua đường WAN/liên mạng 192.168.12.0/24)

R1 tra bảng định tuyến, thấy 192.168.2.0/24 có thể đến qua Interface 2 (192.168.12.0/24), next-hop là R2 (192.168.12.2).

TrườngGiá trị
Source IP192.168.1.10
Destination IP192.168.2.10
Source MAC2222 (MAC của R1 Interface 2)
Destination MAC3333 (MAC của R2 Interface 1)

Hop 3: R2 –> PC3

R2 tra bảng định tuyến, thấy 192.168.2.0/24 là mạng kết nối trực tiếp qua Interface 2. R2 gửi ARP để tìm MAC của PC3 rồi chuyển tiếp.

TrườngGiá trị
Source IP192.168.1.10
Destination IP192.168.2.10
Source MAC4444 (MAC của R2 Interface 2)
Destination MACCCCC (MAC của PC3)
sequenceDiagram participant PC1 participant Switch participant R1 participant R2 participant PC3 PC1->>Switch: SrcIP:1.10 DstIP:2.10 | SrcMAC:AAAA DstMAC:1111 Switch->>R1: SrcIP:1.10 DstIP:2.10 | SrcMAC:AAAA DstMAC:1111 R1->>R2: SrcIP:1.10 DstIP:2.10 | SrcMAC:2222 DstMAC:3333 R2->>PC3: SrcIP:1.10 DstIP:2.10 | SrcMAC:4444 DstMAC:CCCC

Câu hỏi Trắc nghiệm

Câu 1. Thiết bị nào hoạt động ở Layer 2 của mô hình OSI và sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu?

  • A. Router
  • B. Hub
  • C. Switch
  • D. Firewall

Câu 2. Router hoạt động ở layer nào của mô hình OSI?

  • A. Layer 1
  • B. Layer 2
  • C. Layer 3
  • D. Layer 4

Câu 3. Thành phần nào của Router lưu trữ startup-config?

  • A. RAM
  • B. Flash
  • C. NVRAM
  • D. CPU

Câu 4. Thành phần nào của Router lưu trữ running-config?

  • A. NVRAM
  • B. Flash
  • C. RAM
  • D. ROM

Câu 5. Flash memory trong Router dùng để lưu gì?

  • A. running-config
  • B. startup-config
  • C. IOS image
  • D. Routing table

Câu 6. Lệnh nào dùng để lưu running-config vào startup-config?

  • A. save config
  • B. copy startup-config running-config
  • C. copy running-config startup-config
  • D. write erase

Câu 7. Trong quá trình truyền dữ liệu từ PC1 tới PC3 qua hai router, địa chỉ nào thay đổi ở mỗi hop?

  • A. Source IP và Destination IP
  • B. Source MAC và Destination MAC
  • C. Chỉ Destination MAC
  • D. Không có gì thay đổi

Câu 8. Khi PC1 muốn gửi dữ liệu tới PC3 ở mạng khác, PC1 đặt địa chỉ MAC đích là?

  • A. MAC của PC3
  • B. MAC của Switch
  • C. MAC của Default Gateway (Router interface)
  • D. Broadcast MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF

Câu 9. Giao thức nào giúp PC1 xác định được địa chỉ MAC của default gateway?

  • A. DNS
  • B. DHCP
  • C. ARP
  • D. ICMP

Câu 10. Trong bảng định tuyến, entry loại “Connected” có nghĩa là?

  • A. Mạng học được từ giao thức định tuyến động
  • B. Mạng cấu hình tĩnh bởi quản trị viên
  • C. Mạng kết nối trực tiếp vào interface của router
  • D. Mạng mặc định (default route)

Câu 11. Loại cáp nào có khả năng truyền dữ liệu xa nhất và không bị nhiễu điện từ?

  • A. Cáp UTP Cat6
  • B. Cáp đồng trục
  • C. Cáp quang (Fiber Optic)
  • D. Cáp STP

Câu 12. Hub khác Switch ở điểm nào cơ bản nhất?

  • A. Hub hoạt động ở Layer 2, Switch ở Layer 1
  • B. Hub phát tín hiệu ra tất cả các cổng, Switch chỉ gửi đến đúng cổng đích
  • C. Hub nhanh hơn Switch
  • D. Hub hỗ trợ nhiều cổng hơn Switch

Câu 13. Switch học địa chỉ MAC bằng cơ chế nào?

  • A. Cấu hình thủ công bởi admin
  • B. Nhận từ DHCP server
  • C. Dynamic learning - học từ Source MAC của các frame nhận được
  • D. Nhận từ Router

Câu 14. Khi Switch nhận được frame có Destination MAC chưa có trong bảng MAC, Switch sẽ làm gì?

  • A. Hủy frame
  • B. Gửi frame về nguồn
  • C. Flood frame ra tất cả các cổng trừ cổng nhận vào
  • D. Chờ đến khi học được MAC

Câu 15. Cổng Console trên Router dùng để làm gì?

  • A. Kết nối WAN tốc độ cao
  • B. Quản lý router out-of-band (truy cập trực tiếp không qua mạng)
  • C. Kết nối LAN Gigabit
  • D. Kết nối với switch qua cáp quang

Câu 16. Vai trò của DNS trong hạ tầng mạng là gì?

  • A. Cấp phát địa chỉ IP tự động
  • B. Phân giải tên miền thành địa chỉ IP
  • C. Định tuyến gói tin giữa các mạng
  • D. Mã hóa dữ liệu truyền tải

Câu 17. DHCP phục vụ mục đích gì?

  • A. Phân giải tên miền
  • B. Cấp phát địa chỉ IP tự động cho các thiết bị trong mạng
  • C. Bảo mật kết nối mạng
  • D. Đồng bộ thời gian giữa các thiết bị

Câu 18. Trong mạng LAN, PC1 (192.168.1.10/24) gửi dữ liệu cho PC2 (192.168.1.20/24). Cả hai kết nối qua một Switch. Gói tin đi qua thiết bị nào?

  • A. Switch và Router
  • B. Chỉ Switch
  • C. Chỉ Router
  • D. Switch, Router rồi Switch khác

Câu 19. PC1 có IP 192.168.1.10/24 và PC3 có IP 192.168.2.10/24. Hai PC này muốn giao tiếp. Điều gì bắt buộc phải có?

  • A. Một Switch kết nối cả hai
  • B. Một Router với ít nhất hai interface nối vào hai mạng
  • C. Cả hai phải có cùng địa chỉ MAC
  • D. Một Hub phát sóng broadcast

Câu 20. Trong ví dụ bài giảng, khi gói tin đi từ R1 đến R2 (qua mạng 192.168.12.0/24), Source MAC là?

  • A. AAAA (MAC của PC1)
  • B. 1111 (MAC của R1 Interface 1)
  • C. 2222 (MAC của R1 Interface 2)
  • D. 3333 (MAC của R2 Interface 1)

Câu 21. Trong ví dụ bài giảng, khi gói tin đến PC3, Source MAC là?

  • A. AAAA
  • B. 2222
  • C. 3333
  • D. 4444

Câu 22. Địa chỉ IP nguồn (Source IP) trong gói tin từ PC1 đến PC3 thay đổi như thế nào qua các hop?

  • A. Thay đổi mỗi khi qua Router
  • B. Không thay đổi, luôn là 192.168.1.10
  • C. Thay đổi thành IP của Router
  • D. Thay đổi thành IP của default gateway

Câu 23. Loại interface WAN nào được đề cập trong bài là phổ biến trên Router?

  • A. GigabitEthernet
  • B. FastEthernet
  • C. Serial
  • D. Wi-Fi

Câu 24. “Broadcast domain” là gì?

  • A. Tập hợp các thiết bị có thể nhận được broadcast của nhau
  • B. Tên gọi khác của mạng LAN
  • C. Phạm vi tín hiệu Wi-Fi
  • D. Một loại địa chỉ IP đặc biệt

Câu 25. Router giúp giảm broadcast traffic bằng cách nào?

  • A. Chặn tất cả traffic
  • B. Phân đoạn mạng thành các broadcast domain riêng biệt
  • C. Nén dữ liệu trước khi gửi
  • D. Tăng băng thông đường truyền

Câu 26. NTP (Network Time Protocol) có vai trò gì?

  • A. Dịch tên miền ra IP
  • B. Cấp phát địa chỉ IP
  • C. Đồng bộ thời gian giữa các thiết bị trong mạng
  • D. Truyền file giữa các máy

Câu 27. Cáp quang single-mode khác multi-mode ở điểm nào?

  • A. Single-mode chậm hơn multi-mode
  • B. Single-mode truyền được xa hơn multi-mode
  • C. Multi-mode đắt hơn single-mode
  • D. Không có sự khác biệt đáng kể

Câu 28. Khi nói “Router thực hiện LAN Segmentation”, điều đó có nghĩa là?

  • A. Router chia nhỏ frame thành các mảnh nhỏ hơn
  • B. Router tạo ra các mạng con (subnet) riêng biệt, ngăn broadcast lan rộng
  • C. Router ghép nhiều mạng LAN thành một
  • D. Router mã hóa traffic giữa các mạng

Câu 29. Trong routing table, entry “Learned” thường được học qua cách nào?

  • A. Kết nối trực tiếp vào interface
  • B. Giao thức định tuyến động (như OSPF, EIGRP) hoặc static route
  • C. ARP request
  • D. DHCP server

Câu 30. PC1 gửi ARP Request để tìm MAC của default gateway. ARP Request này là loại gì?

  • A. Unicast - gửi trực tiếp đến gateway
  • B. Multicast - gửi đến một nhóm
  • C. Broadcast - gửi đến tất cả trong subnet
  • D. Anycast - gửi đến thiết bị gần nhất

Câu 31. Địa chỉ MAC có độ dài bao nhiêu bit?

  • A. 32 bit
  • B. 48 bit
  • C. 64 bit
  • D. 128 bit

Câu 32. Địa chỉ IP phiên bản IPv4 có độ dài bao nhiêu bit?

  • A. 16 bit
  • B. 32 bit
  • C. 48 bit
  • D. 128 bit

Câu 33. 192.168.1.10/24 - prefix /24 có nghĩa là subnet mask bao nhiêu?

  • A. 255.0.0.0
  • B. 255.255.0.0
  • C. 255.255.255.0
  • D. 255.255.255.128

Câu 34. Trong mạng 192.168.1.0/24, địa chỉ broadcast là?

  • A. 192.168.1.0
  • B. 192.168.1.1
  • C. 192.168.1.254
  • D. 192.168.1.255

Câu 35. PC1 (192.168.1.10/24) nhận ra PC3 (192.168.2.10/24) ở mạng khác bằng cách nào?

  • A. Tra bảng MAC
  • B. So sánh phần network của địa chỉ IP với subnet mask
  • C. Hỏi DNS server
  • D. Ping thử rồi chờ phản hồi

Câu 36. Giao thức nào dùng cho truyền file bảo mật?

  • A. FTP
  • B. SFTP
  • C. HTTP
  • D. SMTP

Câu 37. Firewall hoạt động theo nguyên tắc nào?

  • A. Chuyển tiếp tất cả traffic không phân biệt
  • B. Kiểm soát traffic vào/ra dựa trên các rule/policy bảo mật
  • C. Chỉ chặn traffic đến từ ngoài Internet
  • D. Mã hóa tất cả traffic đi qua nó

Câu 38. Trong topology bài giảng, mạng 192.168.12.0/24 đóng vai trò gì?

  • A. Mạng người dùng cuối
  • B. Mạng liên kết (interconnect/transit) giữa R1 và R2
  • C. Mạng server
  • D. Mạng quản lý

Câu 39. Wi-Fi sử dụng chuẩn IEEE nào?

  • A. IEEE 802.3
  • B. IEEE 802.11
  • C. IEEE 802.1Q
  • D. IEEE 802.1X

Câu 40. Cổng AUX trên Router thường dùng cho mục đích gì?

  • A. Kết nối LAN
  • B. Kết nối WAN tốc độ cao
  • C. Quản lý router từ xa qua modem dial-up (out-of-band)
  • D. Kết nối ổ cứng ngoài

Câu 41. Trong mô hình OSI, lớp nào chịu trách nhiệm đóng gói dữ liệu thành “frame”?

  • A. Network Layer (Layer 3)
  • B. Data Link Layer (Layer 2)
  • C. Transport Layer (Layer 4)
  • D. Physical Layer (Layer 1)

Câu 42. Trong mô hình OSI, lớp nào chịu trách nhiệm đóng gói dữ liệu thành “packet”?

  • A. Data Link Layer (Layer 2)
  • B. Transport Layer (Layer 4)
  • C. Network Layer (Layer 3)
  • D. Session Layer (Layer 5)

Câu 43. Khi Router nhận được một gói tin, nó làm gì với header Layer 2 (MAC)?

  • A. Giữ nguyên hoàn toàn
  • B. Bóc bỏ header Layer 2 cũ và tạo header Layer 2 mới phù hợp với segment tiếp theo
  • C. Xóa cả header Layer 2 và Layer 3
  • D. Chỉ thay đổi Source MAC

Câu 44. SMTP là giao thức dùng cho?

  • A. Nhận email
  • B. Gửi email
  • C. Truyền file
  • D. Phân giải tên miền

Câu 45. Nếu Router R1 không có entry nào trong bảng định tuyến cho mạng đích, R1 sẽ làm gì?

  • A. Flood gói tin ra tất cả interface
  • B. Gửi gói tin về nguồn
  • C. Hủy gói tin và có thể gửi ICMP Destination Unreachable
  • D. Chờ học route từ giao thức định tuyến

Câu 46. Mục đích của “default gateway” trong cấu hình IP của một máy tính là gì?

  • A. Địa chỉ của DNS server
  • B. Địa chỉ IP của router để gửi traffic ra ngoài subnet
  • C. Địa chỉ của DHCP server
  • D. Địa chỉ broadcast của mạng

Câu 47. Cáp UTP (Unshielded Twisted Pair) có ưu điểm gì so với cáp đồng trục?

  • A. Truyền xa hơn
  • B. Không bị nhiễu
  • C. Rẻ hơn, linh hoạt hơn, dễ lắp đặt hơn
  • D. Tốc độ chậm hơn

Câu 48. Trong bài giảng, R1 biết đường đến mạng 192.168.2.0/24 bằng cách nào (entry “Learned”)?

  • A. Kết nối trực tiếp vào R1
  • B. Học từ giao thức định tuyến động hoặc static route
  • C. Nhận từ Switch
  • D. Đọc từ DHCP server

Câu 49. Địa chỉ MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF có ý nghĩa gì?

  • A. Địa chỉ loopback
  • B. Địa chỉ của Router
  • C. Địa chỉ broadcast Layer 2
  • D. Địa chỉ multicast

Câu 50. Tại sao khi gói tin từ PC1 đến PC3 đi qua R2 rồi đến PC3, Source IP vẫn là 192.168.1.10 chứ không phải IP của R2?

  • A. Vì R2 không có địa chỉ IP
  • B. Vì địa chỉ IP hoạt động end-to-end (đầu cuối-đầu cuối), không thay đổi qua các router trong kịch bản không có NAT
  • C. Vì PC3 cần biết địa chỉ của R2
  • D. Vì Switch đã thay đổi Source IP trước đó