Mở rộng mạng không dây với tính năng Bridge và Repeater

Như các bạn cũng biết sự tiện lợi của các mạng wireless trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhưng nhược điểm cố hữu của chúng là phạm vi hoạt động của mạng bị giới hạn trong một khoảng cách địa lý từ 50 đến 100m, nếu vượt khỏi phạm vi này thì máy của bạn không thể kết nối vào mạng wireless được.

 

Tuy nhiên, bạn có thể khắc phục nhược điểm này của mạng wireless bằng cách sử dụng cácwireless repeater và wireless bridge để mở rộng khả năng hoạt động của mạng wireless cả phạm vi hoạt động lẫn qui mô hệ thống mạng.

Nếu như Doanh nghiệp bạn đang sở hữu những bộ thu phát dây có khả năng hoạt động ở những chế độ này thì tại sao ta lại không khai thác triệt để chúng nhằm tối ưu và tiết kiệm chi phí, công sức trong việc nâng cấp và mở rộng mạng Wifi của mình? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu và cài đặt một hệ thống như vậy thông qua bài viết này.

 

Trước tiên, bạn cần phải biết một số tính năng cơ bản về tính năng Bridge và Repeater và sự khác biệt của chúng cũng như ứng dụng cụ thể của từng thiết bị này trong các trường hợp khác nhau.

Bridge là thiết bị hoạt động ở layer 2 (data link) trong mô hình OSI với chức năng dùng để kết nối các network segment lại với nhau. Chức năng này cũng tương tự như repeater và hub, nhưng nó hoạt động theo cơ chế Bridging để quản lý luồng dữ liệu lưu thông giữa các segment một cách hiệu quả, giúp hoạt động của hệ thống mạng được tối ưu hơn thay vì chỉ đơn thuần là chuyển tải dữ liệu trên toàn mạng.

 

Bridging la gi?
Co ban cua no la Layer 2 cua OSI (data link layer).  Bridging co kha nang forward frames giua cac network khac nhau (Ethernet-Ethernet, Ethernet-TokenRing vv...). No lam viec  dua tren cung cach sau:
- Analyze incoming frames
- Forward frames to the destination
Bridging co nhieu loai:
Transparent bridging  (Ethernet-Ethernet)
Source-route bridging (TokenRing-TokenRing)
Translational bridging (Ethernet and Token Ring)
Source-route transparent bridging (transparent bridging and  source-route bridging )
Hardware devices dua tren bridging:
Bridge va switch . (Bridge co tu 1980 ban dau chi biet transparent bridging, con switch thi thuc ra la tiep noi cua bridge.)
Loi ich cua bridging:
Vi khong giong nhu routing (dua tren layer 3 cua OSI), no co rat nhieu loi ich (broadcast filtering, perfomance, cost, flexibility). Cac ban co the tham khao them o 3COM, Ciscco, va IEEE

 

Bridge là thiết bị hoạt động ở layer 2 (data link) trong mô hình OSI với chức năng dùng để kết nối các network segment lại với nhau. Chức năng này cũng tương tự như repeater và hub, nhưng nó hoạt động theo cơ chế Bridging để quản lý luồng dữ liệu lưu thông giữa các segment một cách hiệu quả, giúp hoạt động của hệ thống mạng được tối ưu hơn thay vì chỉ đơn thuần là chuyển tải dữ liệu trên toàn mạng.

 

Bridge là thiết bị hoạt động ở layer 2 (data link) trong mô hình OSI với chức năng dùng để kết nối các network segment lại với nhau. Chức năng này cũng tương tự như repeater và hub, nhưng nó hoạt động theo cơ chế Bridging để quản lý luồng dữ liệu lưu thông giữa các segment một cách hiệu quả, giúp hoạt động của hệ thống mạng được tối ưu hơn thay vì chỉ đơn thuần là chuyển tải dữ liệu trên toàn mạng.

 

Do hoạt động ở layer 2 nên Bridge sẽ xử lý các thông tin trong từng frame dữ liệu mà nó nhận được với các thông tin địa chỉ MAC của thiết bị gửi và thiết bị nhận. Để phân giải ra các network segment chứa trong thông tin địa chỉ MAC của các frame dữ liệu nhận được, các bridge sẽ sử dụng hai phương pháp sau đây:

 

• Transparent bridging: Sử dụng cơ sở dữ liệu chuyển tiếp để gửi các frame sang các network segment. Ban đầu, cơ sở dữ liệu chuyển tiếp này chưa có thông tin, khi bridge nhận các frame dữ liệu thì các mục ghi trong cơ sở dữ liệu này sẽ được cập nhật để sử dụng. Nếu không tìm thấy một mục ghi địa chỉ trong cơ sở dữ liệu chuyển tiếp thì bridge sẽ phát tán lại frame cho tất cả các port của bridge, khi mạng đích nhận được sẽ gửi tín hiệu trả lời cho Bridge và khi đó mục ghi mới sẽ được cập nhật lên cơ sở dữ liệu để sử dụng cho các lần chuyển tiếp tiếp theo. Ưu điểm của Bridge được thể hiện qua việc nó không những có thể ghi lại đường đi của các frame đến các network segment tương ứng mà còn có thể theo dõi giám sát băng thông của các luồng dữ liệu này để ngăn chặn các hiện tượng looping trong quá trình chuyển tiếp dữ liệu. Các Bridge sử dụng phương pháp này được gọi là adaptive bridges.

• Source route bridging: Phương pháp này sử dụng hai dạng frame để tìm ra đường đi đến các network segment cho các frame dữ liệu, hai dạng frame này là Single-Route (SR) và All-Route(AR). Các frame Single-Route chứa đựng hầu hết các lưu thông mạng và đích đến, trong khi các frame All-Route thường để tìm đường đi. Bridge gửi các frame All-Route bằng cách phát tán chúng lên các nhánh mạng và lưu lại từng đường đi của chúng, khi frame All-Route đầu tiên đến được địa chỉ đích cần đến thì nó sẽ được xem đó là đường đi nhanh nhất cho các frame Single-Route sau đó, còn các frame All-Route còn lại sẽ bị loại bỏ.

Ưu điểm của bridge có thể cấu hình được, giá thành tương đối thấp, giúp giảm qui mô xung đột mạng, cho phép quản lý và điều khiển truy cập, phân chia các mạng tương kết một cách tách biệt rõ ràng, đặc biệt là không bị ràng buộc về các yếu tố vật lý như số lượng thiết bị đầu cuối, số lượng repeater và chiều dài của các phân đoạn mạng.

 

Tuy nhiên, bridge vẫn còn tồn tại những điểm yếu như: không thể giới hạn các phân vùng phát tán dữ liệu, không áp dụng được cho các hệ thống mạng có qui mô đặc biệt lớn, khả năng lưu trữ và chuyển tiếp còn chậm, bị lỗi khi kết nối các giao thức MAC khác nhau. Và do bridge thực hiện nhiều tác vụ xử lý hơn so với repeater nên khi xử lý các lưu lượng mạng lớn sẽ khiến nó trở nên chậm hơn và có giá thành cao hơn so với repeater.

 

Riêng về wireless bridge thì cũng với chức năng kết nối một hoặc nhiều network segment riêng biệt lại với nhau bằng sóng wireless theo các tiêu chuẩn qui định 802.11 của tổ chức IEEE. Các wireless bridge thường hoạt động theo cặp đôi hoặc nhiều hơn và có thể triển khai dưới hai hình thức liên kết point–to–point hoặc point–to-multipoint. Trong đó, liên kết point-to-point hoạt động theo cặp đôi wireless bridge để kết nối hai network segment lại với nhau, điển hình như kết nối hệ thống mạng LAN của hai toà nhà, văn phòng ở xa nhau. Liên kết point-to-multipoint lại hoạt động kết hợp nhiều hơn ba wireless bridge lại với nhau, trong đó có một wireless bridge đóng vai trò là root bridge, các bridge còn lại sẽ đóng vai trò là non-root bridge và kết nối vào root bridge này. Khi đó, một non-root bridge này muốn chuyển dữ liệu cho một non-root bridge khác thì bắt buộc nó phải chuyển dữ liệu cho root bridge làm điểm trung gian.

Repeater cũng có chức năng tương tự như bridge là mở rộng phạm vi kết nối mạng nhưng hoạt động ở physical layer thấp hơn nhưng chỉ đơn thuần là tăng cường tín hiệu và chuyển tiếp dữ liệu mà thôi.

 

Hiểu một cách chính xác hơn thì repeater khi nhận tín hiệu sẽ khuyếch đại tín hiệu lên và chuyển tiếp ở cấp độ và công suất cao hơn để tín hiệu có thể truyền ở phạm vi xa hơn. Có hai dạng repeater hoạt động theo hai cách thức khác nhau là analog (khuếch đại tín hiệu nhận được để chuyển tiếp mà không cần quan tâm đến trạng thái của dữ liệu như thế nào) hoặc digital (cũng khuếch đại tín hiệu nhưng có thêm các bước định hình, định lại giờ cho tín hiệu nhận được trước khi truyền đi). Tùy vào tín hiệu truyền dạng nào (analog hay digital) mà ta sử dụng repeater phù hợp. Nhưng đa số các repeater sử dụng trong các mạng máy tính hiện nay đều là digital repeater.

Mở rộng mạng không dây với tính năng Bridge và Repeater (phần 2) Với chức năng cơ bản như vậy, wireless repeater sẽ được sử dụng để khuếch đại tín hiệu sóng wireless kết nối giữa hai thiết bị wireless với nhau, điển hình là wireless router và các wireless PC để mở rộng phạm vi kết nối mạng và tăng cường chất lượng tín hiệu mạng.

 

Như vậy, về tính năng thì Bridge và Repeater khá giống nhau, nhưng xét về kỹ thuật thì 2 thiết bị này hoàn toàn khác nhau do chúng hoạt động trên 2 layer khác nhau theo các cách thức khác biệt hoàn toàn. Repeater chỉ đơn thuần là 1 thiết bị vật lý để khuyếch đại tín hiệu và chuyển tiếp nên khả năng xử lý của nó nhanh hơn so với bridge, nhưng bù lại nó không có các cơ chế tối ưu hiệu năng cho hệ thống mạng. Ngược lại, Bridge là một thiết bị thông minh hơn, không chỉ đơn thuần là tăng cường chất lượng tín hiệu mạng mà còn có thể mở rộng mạng bằng cách kết nối thêm nhiều network segment lại với nhau, ngoài ra còn có các cơ chế giúp cho hệ thống mạng vận hành ổn định và hiệu quả hơn như đã đề cập trong phần ưu điểm của bridge mà các repeater không có được.

 

Sau khi đã nắm rõ về tính năng và phương thức hoạt động của Bridge và Repeater thì bạn cần phải xác định khi nào sử dụng Bridge và khi nào cần đến Repeater. Đôi khi một wireless bridge cũng có thể vừa là Bridge vừa là Repeater, tùy vào từng tình huống cụ thể và cách thiết lập mà nó sẽ hoạt động theo chức năng nào.

 

Trong trường hợp bạn cần mở rộng một hệ thống mạng wireless để kết nối thêm nhiều network segment khác lại với nhau và quản lý chúng thì khi đó bắt buộc bạn phải cần đến Bridge. Lúc này, Bridge sẽ được đặt tại vị trí trung tâm giao nhau của các network segment để các network segment này có thể giao tiếp với nhau thông qua Bridge trung tâm tương tự như một hub/switch nhưng khác ở chỗ là hub/switch chỉ có thể liên kết các IP có cùng Net ID trong khi Bridge có thể liên kết các IP có Net ID khác nhau. Một số ít wireless bridge không có cổng ethernet thì chỉ có thể kết nối các mạng wireless với nhau, nhưng thông thường đa số các wireless bridge đều có một hoặc nhiều cổng ethernet (JR45) để liên kết các network segment dùng cable lại với nhau, hoặc liên kết cả các network segment dùng cable lẫn các network segment wireless thành một mạng thống nhất.

 

Còn nếu chỉ đơn giản là mở rộng phạm vi phủ sóng của hệ thống mạng wireless hiện tại để hoạt động xa hơn thì chỉ cần đến Repeater là đủ. Khi đó, Repeater sẽ được đặt tại vị trí giao thoa giữa các network segment để tăng cường tín hiệu trao đổi giữa các network segment đó nhằm mở rộng hệ thống mạng về phạm vi hoạt động, thông thường thì các wireless repeater được thiết kế nhằm mục đích mở rộng tầm phủ và tăng cường tín hiệu sóng wireless nên đa số không có các cổng ethernet như Bridge, một số thiết bị Bridge đôi khi còn được nhà sản xuất thiết kế để có thể hoạt động như là một Repeater thông thường.

 

Do không có một qui định cụ thể về giao diện của trình quản lý các thiết bị này nên mỗi hãng sản xuất đều viết trình quản lý và trình bày giao diện theo ý riêng của mình, vì vậy tôi không thể để chỉ dẫn cụ thể cách truy cập vào mục quản lý của từng thiết bị được, mà chỉ nêu ra các bước thực hiện để thiết lập cho các thiết bị này mà thôi.

Việc thiết lập để đưa các thiết bị này vào vận hành cũng tương đối giống nhau. Trước tiên chúng phải được đặt tại các vị trí phù hợp với tính năng và điều kiện sóng wireless của môi trường thực tế của chúng như đã nêu ở trên, sau đó bạn sẽ truy cập vào ứng dụng quản lý của các thiết bị này thông qua cổng ethernet hoặc wireless của chúng để thiết lập các thông số mạng. Đa số các trình quản lý này đều được xây dựng trên nền web sử dụng giao thức http, để truy cập thì bạn chỉ cần sử dụng các trình duyệt web thông dụng như Internet Explorer hay FireFox để truy cập vào địa chỉ IP của thiết bị, nếu không biết thì bạn có thể tham khảo tài liệu đi kèm thiết bị để tìm địa chỉ IP mặc định của thiết bị để truy cập.

 

Nếu truy cập thành công thì bạn sẽ thấy giao diện quản lý của thiết bị và hệ thống sẽ yêu cầu bạn nhập account và password có quyền quản trị.

 

Mở rộng mạng không dây với tính năng Bridge và Repeater (phần 3) Với thiết bị TP-Link account/password mặc đinh là admin/admin. Sau khi đã đăng nhập thành công vào phần quản trị, bạn sẽ thấy các tiện ích quản lý của thiết bị trong cửa sổ trình duyệt như sau:

 

Bây giờ, bạn vào mục “Network” để thiết lập địa chỉ IP cho TP-Link theo NetID của hệ thống mạng của mình để có thể truy cập vào trình điều khiển của thiết bị từ trong mạng LAN. Nếu hệ thống mạng mà bạn kết nối Repeater/Bridge đã có DHCP thì có thể thiết lập cho TP-Link sử dụng Dynamic IP, nhưng tốt hơn hết là bạn nên thiết lập Static IP và phải chắc chắn rằng IP này không bị xung đột với các thiết bị khác, click vào nút “Save” để các thay đổi có hiệu lực như hình.

 

Lưu ý là đa số các mạng hiện hành đã có DHCP nên bạn cần phải tìm mục “DHCP” hoặc tương tự để Disable tính năng DHCP của thiết bị để tránh xung đội với DHCP đang hoạt động trong mạng. Với các thiết bị Repeater/Bridge của TP-Link thì tính năng này luôn mặc định ở trạng thái Disable

 

Tiếp theo, thiết lập để kết nối wireless Repeater/Bridge vào mạng wireless hiện tại. Chọn liên kết Wireless trên Menu chính, tại mục Basic Setting tích chọn chức năng mà bạn muốn sử dụng Repeater hoặc Bridge. Với tính năng Survey được tích hợp săn trên thiết bị TP-Link thay vì việc thiết lập SSID, Radio Channel và MAC trùng với thiết bị wireless hiện tại thì bạn chỉ cần chọn Survey, TP-Link sẽ tự động dò tìm các điểm phát wireless mà thiết bị TP-Link Repeater/Brigde có thể bắt sóng được, sau đó bạn chỉ cần chọn Connect để kết nối tới thiết bị wireless đó.

Để các thiết lập vừa rồi có hiệu lực, bạn tích chọn vào mục Reboot và nhấn Save để thiết bị thực hiện quá trình khởi động lại và lưu các thiết lập.

 

Một khi wireless Repeater/Bridge đã được thiết lập đúng và hoạt động tốt, bạn sẽ có thể truy cập vào các wireless network segment khác trong mạng (đối với wireless bridge) và tốc độ cũng như phạm vi phủ sóng của mạng cao hơn, xa hơn so với khi chưa triển khai Repeater/Bridge.

 

Qua những bước tìm hiểu ở trên ta có thể nhận thấy những lợi ích khi khai thác những tình năng mở rộng này của các bộ thu phát sóng không dây của mình trong việc mở rộng, kết nối các mạng LAN. Hãy sử dụng chúng khi bạn cần.