Trong kỷ nguyên số, Networking (mạng máy tính) là nền tảng giúp mọi hệ thống kết nối và trao đổi dữ liệu. Dù bạn là lập trình viên, quản trị hệ thống, hay chuyên gia bảo mật, việc nắm vững kiến thức về mạng giúp bạn:

  • Hiểu cách máy tính giao tiếp qua Internet.

  • Tối ưu hệ thống backend, cloud, microservices.

  • Thiết kế kiến trúc mạng an toàn và hiệu quả.

Networking là gì?

Networking là quá trình thiết lập, quản lý và duy trì kết nối giữa các thiết bị (máy tính, điện thoại, server, IoT,…) để chia sẻ tài nguyên (data, file, dịch vụ).

Một mạng đơn giản có thể chỉ gồm 2 máy tính nối với nhau, còn phức tạp hơn là cả Internet toàn cầu.

Các khái niệm cơ bản trong mạng

Node và Host

  • Node: bất kỳ thiết bị nào tham gia vào mạng (router, switch, PC, server).

  • Host: thiết bị có địa chỉ IP để trao đổi dữ liệu.

Gói tin (Packet)

Mọi dữ liệu trên mạng đều được chia thành packet nhỏ, giống như chia một bức thư lớn thành nhiều phong bì nhỏ gửi qua bưu điện.

Địa chỉ IP

  • IPv4: dạng 192.168.1.1 (32-bit).

  • IPv6: dạng 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334 (128-bit).

IP giúp định danh thiết bị trong mạng, giống như số nhà.

MAC Address

  • Là địa chỉ vật lý của card mạng, duy nhất cho từng thiết bị.

  • Dạng: 00:1A:2B:3C:4D:5E.

Port

  • Dùng để phân biệt dịch vụ trong cùng một thiết bị.

  • Ví dụ:

    • HTTP: port 80

    • HTTPS: port 443

    • SSH: port 22

Mô hình OSI và TCP/IP

Mô hình OSI (7 tầng)

  1. Physical (vật lý): cáp, sóng, card mạng.

  2. Data Link: MAC, Ethernet.

  3. Network: IP, định tuyến.

  4. Transport: TCP, UDP.

  5. Session: quản lý kết nối.

  6. Presentation: mã hóa, nén dữ liệu.

  7. Application: HTTP, FTP, DNS.

Đây là lý thuyết chuẩn giúp phân tách chức năng trong mạng.

Mô hình TCP/IP (4 tầng)

  1. Network Access

  2. Internet (IP)

  3. Transport (TCP/UDP)

  4. Application (HTTP, SMTP, …)

Thực tế Internet ngày nay chủ yếu dựa vào mô hình TCP/IP.

Các thiết bị mạng

  • Hub: chia kết nối, không thông minh, broadcast toàn mạng.

  • Switch: thông minh hơn hub, gửi đúng gói tin đến thiết bị đích dựa trên MAC.

  • Router: định tuyến giữa nhiều mạng khác nhau.

  • Firewall: kiểm soát an ninh mạng.

  • Load Balancer: phân phối tải giữa nhiều server.

Giao thức mạng quan trọng

TCP vs UDP

  • TCP (Transmission Control Protocol)

    • Đảm bảo dữ liệu chính xác, đủ, theo thứ tự.

    • Dùng cho web, email, FTP.

  • UDP (User Datagram Protocol)

    • Nhanh, không kiểm soát lỗi.

    • Dùng cho game, video call, streaming.

HTTP/HTTPS

  • HTTP: giao thức web.

  • HTTPS: HTTP + TLS/SSL (bảo mật).

DNS

  • Biến tên miền (google.com) thành địa chỉ IP.

DHCP

  • Tự động cấp phát IP cho thiết bị trong mạng LAN.

Subnetting và CIDR

Ví dụ:

  • Dải 192.168.1.0/24 có 256 IP.

  • Subnetting giúp chia nhỏ mạng để quản lý hiệu quả.

Networking nâng cao

NAT (Network Address Translation)

  • Giúp nhiều thiết bị trong mạng LAN dùng một IP công cộng ra Internet.

  • Quan trọng cho bảo mật và tiết kiệm IP.

VLAN

  • Chia một switch thành nhiều mạng ảo để cô lập thiết bị.

VPN

  • Tạo đường hầm bảo mật qua Internet.

Load Balancing

  • Cân bằng tải giữa nhiều server.

  • Ví dụ: Nginx, HAProxy.

Proxy & Reverse Proxy

  • Proxy: client → proxy → internet.

  • Reverse Proxy: client → internet → proxy → server.

CDN (Content Delivery Network)

  • Lưu cache dữ liệu ở nhiều nơi trên thế giới để tăng tốc độ tải.

  • Ví dụ: Cloudflare, Akamai.

Bảo mật mạng (Network Security)

  • Firewall: lọc gói tin.

  • IDS/IPS: phát hiện và ngăn chặn tấn công.

  • TLS/SSL: mã hóa truyền thông.

  • Zero Trust: không tin cậy mặc định, luôn xác thực.

Networking trong thực tế

Doanh nghiệp

  • Dùng VLAN để tách mạng nhân viên và server.

  • Load Balancer để tránh server quá tải.

Cloud & DevOps

  • VPC (Virtual Private Cloud) trong AWS/Azure/GCP.

  • Kết hợp với Security Group, IAM.

Microservices

  • Service-to-Service communication (thường dùng gRPC, REST, Message Queue).

  • API Gateway quản lý entry point.

Tương lai của Networking

  • 5G/6G: tốc độ cao, latency thấp.

  • SDN (Software Defined Networking): quản lý mạng bằng phần mềm thay vì thiết bị cứng.

  • Zero Trust Architecture: tăng cường bảo mật.

  • Quantum Networking: truyền dữ liệu bằng cơ chế lượng tử.

Kết luận

Networking không chỉ là dây cáp và IP, mà là hệ sinh thái phức tạp giúp Internet vận hành. Từ những kiến thức cơ bản (IP, TCP/IP) đến nâng cao (VLAN, Load Balancing, SDN), hiểu về mạng giúp bạn:

  • Thiết kế hệ thống ổn định, bảo mật.

  • Tối ưu hiệu năng khi triển khai ứng dụng web, cloud.

  • Chuẩn bị cho những công nghệ mạng mới trong tương lai.