Node mạng là gì? Khái niệm, phân loại và kiến trúc

Bizfly Cloud

1153

26-10-2024

Một trong những thành phần quan trọng trong hệ thống lưới mạng mà các node mạng. Các node mạng là gì, kiến trúc của node mạng như thế nào? Cùng Bizfly Cloud tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Node mạng là gì?

Node mạng là một điểm kết nối trong hệ thống mạng truyền thống. Mỗi node là một điểm để truyền hoặc phân phối dữ liệu đến các node khác trong mạng. Trong mạng máy tính, node mạng có thể là máy tính, máy chủ, máy in, các thiết bị mạng như modem, router, switch,... Mỗi node sẽ kiểm tra địa chỉ IP để xác định quyền truy cập và thực hiện việc gửi nhận dữ liệu thông qua các gói tin. Các node mạng kết nối với nhau bằng liên kết mạng (cáp quang, kết nối không dây,...)

Các loại nút mạng hiện nay

Các loại nút mạng hiện nay được phân loại theo nhiều tiêu chí hai tiêu chí là loại mạng và cấu trúc liên kết mạng.

Dựa trên loại mạng

• Mạng truyền dữ liệu: Các nút vật lý như bộ chuyển mạch, modem, bridges, hubs, máy in, máy chủ và router. Chúng thực hiện việc mã hóa, tạo xung và chuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị đầu cuối (DTE) và các mạch truyền.

• Mạng Internet: Hầu hết các nút là máy chủ được xác định qua địa chỉ IP. Một số thiết bị trong mạng LAN không có địa chỉ IP cũng được coi là nút nhưng không phải là máy chủ.

• Mạng viễn thông: Bao gồm tổng đài công cộng và cá nhân, cùng với các máy tính cung cấp dịch vụ mạng. Các trạm cơ sở trong mạng này thường không được coi là nút.

• Hệ thống mạng cáp: Sử dụng cáp để kết nối các nút trong cùng một vị trí địa lý như doanh nghiệp hoặc gia đình.

• Mạng cảm biến không dây: Sử dụng nhiều cảm biến nhỏ để thu thập dữ liệu từ môi trường, cho phép gửi dữ liệu trực tiếp hoặc qua một node cầu nối.

• Mạng blockchain: Mỗi nút trong mạng blockchain đóng vai trò xác nhận và xử lý giao dịch, đồng thời giữ bản sao của chuỗi khối.

Dựa trên cấu trúc liên kết mạng

• Mạng hình sao (Star Topology): Tất cả các nút được kết nối với một thiết bị trung tâm (hub hoặc switch) chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu.

• Mạng hình vòng (Ring Topology): Các nút được kết nối thành một vòng, nơi dữ liệu được truyền theo một hướng quanh vòng.

• Mạng hình bus (Bus Topology): Tất cả các nút đều kết nối với một đường truyền duy nhất, và dữ liệu được truyền dọc theo đường truyền đó.

• Mạng hình lưới (Mesh Topology): Mỗi nút được kết nối với một hoặc nhiều nút khác, cho phép dữ liệu được truyền từ bất kỳ nút nào đến bất kỳ nút nào khác.

• Mạng PTP (Peer-to-Peer): Cho phép các thiết bị di động truyền thông tin mà không cần wifi hay dịch vụ di động, sử dụng cấu trúc lưới để mở rộng tín hiệu giữa các thiết bị.

Kiến trúc của node mạng

Trong hệ thống của node mạng có cả thiết bị vật lý và thiết bị ảo:

• Thiết bị vật lý: Bao gồm máy tính (máy tính để bàn, laptop, máy chủ), máy in mạng, điện thoại thông minh, máy tính bảng, bộ định tuyến, công tắc, tường lửa và điểm truy cập không dây.

• Thiết bị ảo: Máy ảo (VM), container và bộ điều khiển mạng định nghĩa bằng phần mềm (SDN).

Kiến trúc của node mạng là kiến trúc phân cấp có 3 lớp chính nhằm đảm bảo quản lý lưu lượng mạng và phân bổ tài nguyên hiệu quả. 

Node mạng hoạt động như thế nào?

Khi một node mạng gửi dữ liệu đến node khác, nó sẽ đóng gói dữ liệu thành gói tin, bao gồm:

• Địa chỉ nguồn: địa chỉ của node gửi.

• Địa chỉ đích: địa chỉ của node nhận.

• Tiêu đề: thông tin về gói tin.

• Dữ liệu: nội dung cần gửi.

Node mạng sử dụng giao thức mạng, như TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) và IP (Internet Protocol) để gửi gói tin. Khi nhận gói tin, node sẽ sử dụng giao thức mạng để giải nén và trích xuất dữ liệu theo giao thức.

Cách triển khai node mạng cho hợp lý

Triển khai node đơn

Đối với các mạng nhỏ hoặc ứng dụng cụ thể thì có thể chỉ cần triển khai một node đơn. Đây có thể là máy chủ độc lập hoặc một thiết bị đa chức năng. Nếu node đơn là một thiết bị đa chức năng, chúng sẽ kết hợp với các chức năng của bộ định tuyến, bộ chuyển mạch và tường lửa. 

Triển nhiều nhiều node

Khi nhu cầu tăng lên, một node đơn không đủ để xử lý các tác vụ vì thế cần mở rộng thành hệ thống nhiều node. 

• Vertical Scaling: Nâng cấp các node hiện có nhằm tăng sức mạnh xử lý, cải thiện dung lượng, bộ nhớ cho các node hiệu có. 

• Horizontal Scaling: Thêm nhiều node vật lý như máy chủ, bộ chuyển mạch để phân bổ khối lượng công việc và tăng cường năng lực mạng. 

• Cân bằng tải: Sử dụng cân bằng tải để đảm bảo lưu lượng được phân bổ đều trên các node khi triển khai nhiều node, ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn đồng thời tối ưu hóa hiệu suất.. Khi triển khai nhiều node mạng, bạn có thể sử dụng các kỹ thuật cân bằng tải sau: 

• DNS Round Robin chuyển hướng lưu lượng truy cập đến các nút khác nhau theo thứ tự tuần tự.

• Lớp 4 (Lớp vận chuyển) phân tích lưu lượng dựa trên số cổng và phân phối kết nối.

• Lớp 7 (Lớp ứng dụng) phân phối lưu lượng dựa trên các yếu tố cụ thể của ứng dụng như thông tin đăng nhập của người dùng hoặc dữ liệu phiên.

Sau khi xây dựng xong hệ thống node mạng, đừng quên theo dõi thường xuyên để duy trì mạng lưới khỏe mạnh. 

• Giám sát tài nguyên: Theo dõi mức sử dụng CPU, bộ nhớ và đĩa của các node để xác định điểm nghẽn tiềm ẩn.

• Giám sát lưu lượng mạng: Phân tích các mẫu lưu lượng để phát hiện các bất thường, tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên

• Tối ưu hóa hiệu suất: Khắc phục dựa trên dữ liệu giám sát

Kết luận

Hy vọng qua bài viết trên của Bizfly Cloud, bạn đọc đã hiểu được node mạng là gì, cấu trúc của node mạng như nào và cách triển khai node mạng một cách hợp lý, hiệu quả.