Để hệ thống mạng làm việc trơn tru, hiệu quả và khả năng kết nối tới những hệ thống mạng khác đòi hỏi phải sử dụng những thiết bị mạng chuyên dụng. Những thiết bị mạng này rất đa dạng và phong phú về chủng loại nhưng đều dựa trên những thiết bị cơ bản là Repeater, Hub, Switch, Router, Gateway,...

1) Card mạng

Card mạng (hay còn gọi là NIC card hay Adapter card) là thiết bị nối kết giữa máy tính và cáp mạng. Chúng thường giao tiếp với máy tính qua các khe cắm như: ISA, PCI hay USB... .Phần giao tiếp với cáp mạng thông thường theo các chuẩn như: AUI, BNC, UTP... Các chức năng chính của card mạng:

- Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng: trước khi đưa lên mạng, dữ liệu phải được chuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền trên cáp.

- Gửi dữ liệu đến máy tính khác.

- Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp.

Địa chỉ MAC (Media Access Control): mỗi card mạng có một địa chỉ riêng dùng để phân biệt card mạng này với card mạng khác trên mạng. Địa chỉ này do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Viện Công Nghệ Điện và Điện tử) cấp cho các nhà sản xuất card mạng. Từ đó các nhà sản xuất gán cố định địa chỉ này vào chip của mỗi card mạng. Địa chỉ này gồm 6 byte (48 bit), có dạng XXXXXX.XXXXXX, trong đó: 3 byte đầu là mã số của nhà sản xuất, 3 byte sau là số serial của các card mạng do hãng đó sản xuất. Địa chỉ này được ghi cố định vào ROM nên còn được gọi là địa chỉ vật lý.

2) Modem

Modem là thiết bị dùng để nối hai máy tính hay hai thiết bị ở xa thông qua mạng điện thoại. Modem thường có hai loại: internal (là loại được gắn bên trong máy tính giao tiếp qua khe cắm ISA hoắc PCI, hình phía trên bên trái là Modem internal giao tiếp PCI), external (là loại thiết bị đặt bên ngoài CPU và giao tiếp với CPU thông qua cổng COM theo chuẩn RS - 232, hình phía trên bên phải). Cả hai loại trên đều có cổng giao tiếp RJ11 để nối với dây điện thoại.

Chức năng của Modem là chuyển đổi tín hiệu số (digital) thành tín hiệu tương tự (analog) để truyền dữ liệu trên dây điện thoại. Tại đầu nhận, modem chuyển dữ liệu ngược lại từ dạng tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để truyền vào máy tính. Thiết bị này giá tương đối thấp nhưng mang lại hiệu quả rất lớn. Nó giúp nối các mạng LAN ở xa với nhau thành các mạng WAN, giúp người dùng có thể hòa vào mạng nội bộ của công ty một cách dễ dàng dù người đó ở bất kỳ nơi nào.

3) Transceiver

Còn được gọi là MAU - Medium Access Unit(Đơn vị truy cập trung gian). Được dùng để chuyển giao diện kết nối của một thiết bị không tương thích với giao diện kết nối một loại cáp nào đó trở thành tương thích.

Transceiver có khả năng nhận được tín hiệu số và tín hiệu tương tự.

4) Repeater

Trong một mạng LAN, giới hạn của cáp mạng là 100m (cho loại cáp mạng CAT 5 UTP – là cáp được dùng phổ biến nhất hiện nay), bởi tín hiệu bị suy hao trên đường truyền nên không thể đi xa hơn. Vì vậy, để có thể kết nối các thiết bị ở xa hơn, mạng cần các thiết bị để khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn giới hạn này.

Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đến được những chặng đường tiếp theo trong mạng. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater.

Tuy nhiên cơ chế làm việc của Repeater là khuyếch đại bất cứ thứ gì nó nhận được và truyền đi tiếp. Do không phân biệt được tín hiệu mà nó phải xử lý là gì, có thể là một khung dữ liệu hỏng hay thậm chí cả tín hiệu nhiễu nên Repeater không phải là lựa chọn cho việc truyền tin cậy về chất lượng đường truyền. Repeater không thích hợp cho quy tắc truy cập CSMA/CD Ethernet vì nó không biết lắng nghe tín hiệu trên đường truyền trước khi tín hiệu đó được truyền đi tiếp. Với những khuyết điểm như vậy nhưng Repeater vẫn là lựa chọn cho việc mở rộng mạng dựa vào các yếu tố sau: rẻ tiền, phù hợp nhu cầu mở rộng độ dài của cáp mạng. Khái niệm Repeater không chỉ được đề cập trong môi trường cáp dẫn mà còn phải kể đến môi trường sóng điện từ.

5) Hub

Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn. Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong các mạng 10BASE-T hay 100BASE-T. Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng. Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác.

Hub làm việc tại tầng 1 - tầng Vật lý (Physical) trong mô hình OSI.

Hub có 3 loại là Active Hub (Hub chủ động), Passive Hub (Hub bị động) và Smart Hub.

- Passive Hub: Kết nối tất cả các cổng giao giao tiếp mạng lại với nhau trên nó, chuyển tín hiệu điện từ cổng giao tiếp này qua cổng giao tiếp khác. Nhưng không có chức năng khuyếch đại tín hiệu và xử lý tín hiệu do cấu tạo không chứa các linh kiện điện tử và nguồn cung cấp điện riêng.

- Active Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tiếp tín hiệu từ đoạn cáp này đến đoạn cáp khác với chất lượng cao hơn. Thiết bị này có linh kiện điện tử và nguồn riêng nên hoạt động như một Repeater có nhiều cổng (port).

- Smart Hub hay Intelligent Hub: là một active hub nhưng được cấu tạo thêm bộ vi xử lý và bộ nhớ cho phép người quản trị có thể điều khiển mọi hoạt động của hệ thống mạng từ xa, ngoài ra còn có chức năng chuyển mạch (Switching), cho phép tín hiệu điện chuyển đến đúng port cần nhận.

6) Bridge

Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge được sử dụng để ghép nối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất. Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet. Trong Bridge có bảng địa chỉ MAC, bảng địa chỉ này dùng để quyết định đường đi của gói tin. Bảng địa chỉ này có thể được khởi tạo tự động hoặc phải cấu hình bằng tay. Bridge quan sát các gói tin (packet) trên mọi mạng. Khi thấy một gói tin từ một máy tính thuộc mạng này chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin này tới mạng đích.

Ưu điểm của Bridge là: cho phép mở rộng cùng một mạng logic với nhiều kiểu cáp khác nhau. Chia mạng thành nhiều phân đoạn khác nhau nhằm giảm lưu lượng trên mạng.

Khuyết điểm của Bridge là: chậm hơn Repeater vì phải xử lý các gói tin, chưa tìm được đường đi tối ưu trong trường hợp có nhiều đường đi. Việc xử lý gói tin dựa trên phần mềm.

Ngoài khái niệm Bridge mà ta biết là 1 thiết bị phần cứng còn có Bridge phần mềm. Bridge phần mềm là một máy tính được kết nối mạng và cấu hình cho máy tính đó hoạt động với chức năng như một Bridge.

Note: đôi khi Bridge còn được gọi là cái Switch (giới thiệu về Switch ở bên dưới) nhưng có 2 port.

7) Switch

Là thiết bị giống như Bridge nhưng nhiều port hơn, cho phép ghép nối nhiều đoạn mạng với nhau. Switch cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để quyết định gói tin nào đi ra port nào nhằm tránh tình trạng giảm băng thông khi số máy trạm trong mạng tăng lên, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ. Switch cũng hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI. Việc xử lý gói tin dựa trên phần cứng (chip).

Ngày nay, trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng các bảng Switch. Switch hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater và có thể cung cấp nhiều chức năng hơn như khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN).

8) Router

Router là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI (Network Layer). Router kết nối hai hay nhiều mạng IP (hay còn gọi là mạng logic) với nhau. Các máy tính trên mạng phải "nhận thức" được sự tham gia của một router, nhưng đối với các mạng IP thì một trong những quy tắc của IP là mọi máy tính kết nối mạng đều có thể giao tiếp được với router. Router kiểm soát và lọc các gói tin nên hạn chế được lưu lượng trên các mạng logic. Các Router dùng bảng định tuyến (routing table) để lưu trữ thông tin về mạng dùng trong trường hợp tìm đường đi tối ưu cho các gói tin. Bảng định tuyến chứa các thông tin về đường đi, thông tin về ước lượng thời giàn, khoảng cách... Bảng này có thể cấu hình tĩnh hay tự động. Router hiểu được địa chỉ logic IP nên thông thường router hoạt động ở lớp mạng (network) hoặc cao hơn.

Người ta có thể thực hiện Firewall ở mức độ đơn giản trên Router thông qua tính năng Access-list (tạo một danh sách truy cập hợp lệ), thực hiện việc ánh xạ địa chỉ thông qua tính năng NAT (Network Address Translation - Chuyển đổi địa chỉ).

Khi một gói tín đến Router, Router sẽ thực hiện các việc kiểm tra địa chỉ IP đích của gói tin:

- Nếu địa chỉ mạng của IP đích này có trong bảng định tuyến của Router, Router sẽ gởi ra port tương ứng.

- Nếu địa chỉ mạng của IP đích này không có trong bảng định tuyến, Router sẽ kiểm tra xem trong bảng định tuyến của mình có khai bái Default Gateway hay không:

* Nếu có khai báo Default Gateway thì gói tin sẽ được Router đưa đến Default Gateway tương ứng.

* Nếu không có khai báo Default Gateway thì gói tin sẽ bị loại bỏ.

Ưu điểm của Router: Về mặt vật lý, Router có thể kết nối với các loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độ cao cho đến đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm.

Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ. Một mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanh hơn nhiều so với một mạng chậm và có thể gây ra sự nghẽn mạng. Do đó, Router có thể yêu cầu máy tính gửi các gói tin đến chậm hơn. Một vấn đề khác là các Router có đặc điểm chuyên biệt theo giao thức - tức là, cách một máy tính kết nối mạng giao tiếp với một router IP thì sẽ khác biệt với cách nó giao tiếp với một router Novell hay DECnet. Hiện nay vấn đề này được giải quyết bởi một mạng biết đường dẫn của mọi loại mạng được biết đến. Tất cả các router thương mại đều có thể xử lý nhiều loại giao thức, thường với chi phí phụ thêm cho mỗi giao thức.

9) Gateway

Gateway cho phép nối ghép hai loại giao thức với nhau. Ví dụ: mạng của bạn sử dụng giao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA... hoặc một giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loại khác.

Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thể dễ dàng "nói chuyện" được với nhau. Gateway không chỉ phân biệt các giao thức mà còn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác, chuyển đổi một phiên làm việc từ xa...

10) Proxy

Nói một cách chính xác thì Proxy là một máy tính trung gian. Nó giống như một Firewall (bức tường lửa), nâng cao khả năng bảo mật giữa mạng nội bộ bên trong và mạng bên ngoài. Proxy cho phép thiết lập các danh sách được phép truy cập vào mạng nội bộ bên trong, cũng như các danh sách các ứng dụng mà mạng nội bộ bên trong có thể truy cập ra mạng bên ngoài. Ngoài ra Proxy còn là máy đại diện cho các máy trạm bên trong mạng nội bộ truy cập ra Internet, đây là chức năng quan trọng của Proxy.

11) Wireless Access Point

Wireless Access Point là thiết bị kết nối mạng không dây được thiết kế theo chuẩn IEEE 802.11b, cho phép nối LAN to LAN, dùng cơ chế CSMA/CA để giải quyết tranh chấp, dùng cả hai kiến trúc kết nối mạng là Infrastructure và AdHoc, mã hóa theo 64/128 bit. Nó còn hỗ trợ tốc độ truyền không day lên 11Mbps trên băng tần 2,4 GHz ÍM dùng công nghệ radio DSSS (Direct Sequence spread Spectrum