2.1.3. Card mạng (NIC) trong Ethernet
Card mạng (NIC – Network Interface Card) là thiết bị phần cứng quan trọng nhất giúp máy tính kết nối với mạng. NIC chuyển đổi dữ liệu từ máy tính thành tín hiệu truyền trên cáp mạng (hoặc sóng Wi-Fi) và ngược lại. Mỗi NIC có một địa chỉ MAC duy nhất, do nhà sản xuất gán, dùng để nhận diện thiết bị trên mạng.
2.1.3.1. Chức năng của NIC
a. Khái niệm
NIC (Network Interface Card) là bo mạch giao tiếp mạng, có chức năng kết nối máy tính với mạng LAN thông qua cáp mạng hoặc sóng không dây. NIC hoạt động ở tầng vật lý (Layer 1) và tầng liên kết dữ liệu (Layer 2) trong mô hình OSI.
b. Các chức năng chính của NIC
| STT | Chức năng | Mô tả |
|---|---|---|
| 1 | Truyền và nhận dữ liệu | Chuyển dữ liệu từ máy tính ra mạng và ngược lại. |
| 2 | Chuyển đổi tín hiệu | Chuyển đổi dữ liệu số (digital) thành tín hiệu truyền (analog) và ngược lại. |
| 3 | Đóng gói dữ liệu | Đóng gói dữ liệu thành frame Ethernet. |
| 4 | Kiểm tra lỗi | Kiểm tra CRC (Cyclic Redundancy Check) để phát hiện lỗi. |
| 5 | Quản lý địa chỉ MAC | Cung cấp địa chỉ MAC duy nhất cho máy tính. |
| 6 | Điều khiển truy cập | Thực hiện CSMA/CD (đối với Half-duplex) hoặc Full-duplex. |
| 7 | Buffering | Lưu trữ tạm thời dữ liệu trước khi truyền/nhận. |
| 8 | Giao tiếp với CPU | Truyền dữ liệu giữa NIC và CPU qua bus (PCIe, USB). |
c. Quá trình truyền dữ liệu qua NIC
Các bước:
Ứng dụng gửi dữ liệu đến TCP/IP stack.
TCP/IP đóng gói dữ liệu thành packet.
NIC đóng gói packet thành frame Ethernet.
NIC chuyển đổi frame thành tín hiệu truyền.
Tín hiệu truyền qua cáp đến Switch.
Switch chuyển tiếp đến NIC đích.
NIC đích nhận tín hiệu, chuyển đổi thành frame.
NIC kiểm tra lỗi, gửi lên TCP/IP stack.
Ứng dụng nhận dữ liệu.
d. Ví dụ minh họa
NIC TP-Link TG-3468:
Tốc độ: 1 Gbps.
Giao tiếp: PCIe.
Địa chỉ MAC: AA:BB:CC:DD:EE:FF.
Chức năng: Kết nối máy tính với Switch.
2.1.3.2. Địa chỉ MAC (Physical Address)
a. Khái niệm
Địa chỉ MAC (Media Access Control Address) là địa chỉ vật lý duy nhất của NIC, được nhà sản xuất gán cố định. Địa chỉ MAC dài 48 bit (6 byte), thường được viết dưới dạng XX:XX:XX:XX:XX:XX (hệ thập lục phân).
b. Cấu trúc địa chỉ MAC
Địa chỉ MAC gồm 2 phần:
OUI (Organizationally Unique Identifier): 24 bit đầu, do IEEE gán cho nhà sản xuất.
NIC Specific: 24 bit sau, do nhà sản xuất gán cho từng NIC.
|----------------- 48 bit -----------------| | OUI (24 bit) | NIC Specific (24 bit) | | 00:1A:2B | 3C:4D:5E |
c. Các loại địa chỉ MAC
| Loại | Mô tả | Ví dụ |
|---|---|---|
| Unicast | Địa chỉ của một NIC duy nhất. | AA:BB:CC:DD:EE:FF |
| Multicast | Địa chỉ của một nhóm NIC. | 01:00:5E:xx:xx:xx |
| Broadcast | Địa chỉ của tất cả NIC. | FF:FF:FF:FF:FF:FF |
d. Cách xem địa chỉ MAC
Trên Windows:
Kết quả:
Trên Linux:
Kết quả:
ether aa:bb:cc:dd:ee:ff txqueuelen 1000 (Ethernet)
Trên Cisco Switch:
e. Lưu ý
Duy nhất: Mỗi NIC có một địa chỉ MAC duy nhất trên toàn cầu.
Không thay đổi: Địa chỉ MAC được gán cố định, không thể thay đổi (trừ khi dùng phần mềm giả lập).
Bảo mật: Có thể lọc theo địa chỉ MAC để kiểm soát truy cập.
MAC spoofing: Có thể giả mạo địa chỉ MAC, cần cẩn thận.
2.1.3.3. Các loại NIC (PCI, PCIe, USB, Onboard)
a. Phân loại theo giao tiếp
| STT | Loại NIC | Giao tiếp | Đặc điểm | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PCI | PCI | Khe cắm cũ, tốc độ chậm (133 MB/s). | Máy tính cũ. |
| 2 | PCIe | PCIe x1, x4, x8, x16 | Khe cắm hiện đại, tốc độ cao. | Máy tính để bàn. |
| 3 | USB | USB 2.0, 3.0 | Cắm ngoài, tiện lợi. | Laptop, máy tính không có khe PCIe. |
| 4 | Onboard | Tích hợp | Tích hợp trên bo mạch chủ. | Hầu hết máy tính hiện nay. |
b. Chi tiết từng loại
1. NIC PCI
Khái niệm: NIC gắn vào khe PCI trên bo mạch chủ.
Đặc điểm:
Tốc độ chậm (133 MB/s).
Kích thước lớn.
Ít dùng hiện nay.
Ứng dụng: Máy tính cũ.
2. NIC PCIe
Khái niệm: NIC gắn vào khe PCIe trên bo mạch chủ.
Đặc điểm:
Tốc độ cao (PCIe x1: 250 MB/s, x16: 4 GB/s).
Kích thước nhỏ.
Phổ biến hiện nay.
Ứng dụng: Máy tính để bàn, máy chủ.
3. NIC USB
Khái niệm: NIC cắm vào cổng USB.
Đặc điểm:
Tiện lợi, cắm là chạy.
Tốc độ phụ thuộc USB (2.0: 480 Mbps, 3.0: 5 Gbps).
Dùng cho laptop, máy tính không có khe PCIe.
Ứng dụng: Laptop, máy tính mini.
4. NIC Onboard
Khái niệm: NIC tích hợp trên bo mạch chủ.
Đặc điểm:
Không cần mua thêm.
Tốc độ 1 Gbps (phổ biến).
Không thể nâng cấp.
Ứng dụng: Hầu hết máy tính hiện nay.
c. Bảng so sánh các loại NIC
| STT | Tiêu chí | PCI | PCIe | USB | Onboard |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Tốc độ | Chậm | Cao | Trung bình | Cao |
| 2 | Lắp đặt | Trong máy | Trong máy | Ngoài máy | Tích hợp |
| 3 | Nâng cấp | Có | Có | Có | Không |
| 4 | Giá | Thấp | Trung bình | Trung bình | Miễn phí |
| 5 | Ứng dụng | Máy cũ | Máy để bàn | Laptop | Máy mới |
d. Lưu ý khi chọn NIC
Tốc độ: Chọn NIC 1 Gbps trở lên.
Giao tiếp: PCIe cho máy để bàn, USB cho laptop.
Thương hiệu: Intel, TP-Link, D-Link.
- Tương thích: Với hệ điều hành và Switch.
e. Ví dụ minh họa
Chọn NIC cho máy tính để bàn văn phòng:
Loại: PCIe.
Tốc độ: 1 Gbps.
Thương hiệu: TP-Link TG-3468.
Giá: 150.000đ.
2.1.3.4. Tốc độ NIC (10/100/1000 Mbps)
a. Khái niệm
Tốc độ NIC là tốc độ truyền dữ liệu tối đa mà NIC có thể đạt được, đo bằng Mbps (Megabit per second) hoặc Gbps (Gigabit per second).
b. Các chuẩn tốc độ NIC
| STT | Chuẩn | Tốc độ | Tên gọi | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 10 Mbps | 10 Mbps | Ethernet | Mạng cũ |
| 2 | 100 Mbps | 100 Mbps | Fast Ethernet | Mạng cũ |
| 3 | 1000 Mbps | 1 Gbps | Gigabit Ethernet | Mạng hiện đại |
| 4 | 10 Gbps | 10 Gbps | 10 Gigabit Ethernet | Data center |
c. Chi tiết từng chuẩn
1. 10 Mbps (Ethernet)
Khái niệm: Chuẩn Ethernet cũ, tốc độ 10 Mbps.
Đặc điểm:
Chậm.
Ít dùng.
Ứng dụng: Mạng cũ.
2. 100 Mbps (Fast Ethernet)
Khái niệm: Chuẩn Fast Ethernet, tốc độ 100 Mbps.
Đặc điểm:
Trung bình.
Vẫn còn dùng.
Ứng dụng: Mạng văn phòng nhỏ.
3. 1000 Mbps (Gigabit Ethernet)
Khái niệm: Chuẩn Gigabit Ethernet, tốc độ 1 Gbps.
Đặc điểm:
Nhanh.
Phổ biến hiện nay.
Ứng dụng: Hầu hết mạng LAN hiện đại.
4. 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet)
Khái niệm: Chuẩn 10 Gigabit Ethernet, tốc độ 10 Gbps.
Đặc điểm:
Rất nhanh.
Giá cao.
Ứng dụng: Data center, máy chủ.
d. Cách kiểm tra tốc độ NIC
Trên Windows:
Mở Network and Sharing Center.
Chọn Change adapter settings.
Chuột phải vào NIC → Status.
Xem Speed.
Kết quả:
Trên Linux:
Kết quả:
Duplex: Full
e. Lưu ý
Tương thích: NIC phải tương thích với Switch.
Cáp: Dùng cáp Cat5e trở lên cho 1 Gbps.
Auto-negotiation: NIC và Switch tự động thương lượng tốc độ.
Full-duplex: Nên dùng Full-duplex để tăng hiệu suất.
f. Ví dụ minh họa
Kiểm tra tốc độ NIC:
NIC: TP-Link TG-3468.
Tốc độ: 1 Gbps.
Switch: TP-Link TL-SG1024D (1 Gbps).
Cáp: Cat6.
Kết quả: Kết nối 1 Gbps.
BẢNG TÓM TẮT CARD MẠNG (NIC)
| STT | Hạng mục | Nội dung |
|---|---|---|
| 1 | Chức năng | Truyền/nhận dữ liệu, chuyển đổi tín hiệu, đóng gói frame. |
| 2 | Địa chỉ MAC | 48 bit, duy nhất, gán bởi nhà sản xuất. |
| 3 | Các loại NIC | PCI, PCIe, USB, Onboard. |
| 4 | Tốc độ | 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps. |
BÀI TẬP THỰC HÀNH
Bài tập 2.1.3.1: Kiểm tra địa chỉ MAC của máy tính bằng lệnh ipconfig /all.
Bài tập 2.1.3.2: Kiểm tra tốc độ NIC trên Windows.
Bài tập 2.1.3.3: So sánh ưu nhược điểm của NIC PCIe và USB.
Bài tập 2.1.3.4: Tìm hiểu 3 loại NIC trên thị trường, lập bảng so sánh.
Bài tập 2.1.3.5: Giải thích tại sao cần địa chỉ MAC duy nhất trên toàn cầu.