1. Internet là gì?
Internet là một mạng máy tính kết nối hàng tỷ thiết bị máy tính trên khắp thế giới. Cách đây không lâu, những thiết bị tính toán này chủ yếu là máy tính để bàn truyền thống, máy trạm Linux và cái gọi là máy chủ lưu trữ và truyền tải thông tin như trang Web và tin nhắn e-mail. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều “thứ” Internet phi truyền thống như máy tính xách tay, điện thoại thông minh, máy tính bảng, TV, bảng điều khiển trò chơi, bộ điều nhiệt, hệ thống an ninh gia đình, thiết bị gia dụng, đồng hồ, kính đeo mắt, ô tô, hệ thống kiểm soát giao thông và hơn thế nữa được kết nối với Internet.
Thuật ngữ mạng máy tính – computer network đang bắt đầu có vẻ hơi lỗi thời, do nhiều thiết bị phi truyền thống đang được kết nối với Internet. Theo thuật ngữ Internet, tất cả các thiết bị này được gọi là máy chủ – hosts hoặc hệ thống đầu cuối – end systems .
Người ta ước tính rằng năm 2021 có hơn 4,9 tỷ người sử dụng Internet trên toàn thế giới, tương đương khoảng 63% dân số thế giới [ITU 2021].
Các hệ thống đầu cuối được kết nối với nhau bằng mạng lưới liên kết truyền thông – communication links và chuyển mạch gói – packet switches .
Các liên kết khác nhau có thể truyền dữ liệu với tốc độ khác nhau, với tốc độ truyền của một liên kết được đo bằng bit / giây. Khi một hệ thống đầu cuối có dữ liệu để gửi đến một hệ thống đầu cuối khác, hệ thống đầu cuối gửi sẽ phân đoạn dữ liệu và thêm các byte tiêu đề vào mỗi phân đoạn. Các gói thông tin kết quả, được gọi là các gói – packets trong thuật ngữ của mạng máy tính, sau đó được gửi qua mạng đến hệ thống đầu cuối đích, nơi chúng được tập hợp lại thành dữ liệu ban đầu.
Một bộ chuyển mạch gói nhận một gói tin đến một trong các liên kết truyền thông đến của nó và chuyển tiếp gói tin đó trên một trong các liên kết truyền thông đi của nó. Bộ chuyển mạch gói có nhiều hình dạng và chủng loại, nhưng hai loại nổi bật nhất trong Internet ngày nay là bộ định tuyến – routers và bộ chuyển mạch lớp liên kết – link-layer switches . Cả hai loại đều chuyển tiếp các gói đến đích cuối cùng của chúng. Bộ chuyển mạch lớp liên kết thường được sử dụng trong mạng truy cập, trong khi bộ định tuyến thường được sử dụng trong mạng lõi. Chuỗi các liên kết truyền thông và chuyển mạch gói được gói tin truyền đi từ hệ thống đầu cuối gửi đến hệ thống đầu cuối nhận được gọi là một tuyến hoặc đường dẫn qua mạng
Mạng chuyển mạch gói – Packet-switched networks (vận chuyển các gói tin) về nhiều mặt tương tự như mạng lưới giao thông đường cao tốc, đường bộ và nút giao thông (vận chuyển các phương tiện giao thông).
Chúng ta hãy xem một ví dụ:
Hãy xem xét một nhà máy cần chuyển một lượng lớn hàng hóa đến một nhà kho đích nào đó cách xa hàng nghìn km. Tại nhà máy, hàng hóa được phân đoạn và xếp thành đoàn xe tải. Sau đó, mỗi xe tải di chuyển độc lập qua mạng lưới đường cao tốc, đường bộ và nút giao thông đến kho đích. Tại kho đích, hàng hóa được dỡ xuống và được nhóm lại với phần còn lại của hàng hóa đến từ cùng một chuyến hàng. Do đó, theo nhiều cách, các gói tin tương tự như xe tải, các liên kết truyền thông tương tự như đường cao tốc và đường bộ, chuyển mạch gói tương tự như giao lộ và hệ thống đầu cuối tương tự như các tòa nhà. Giống như một chiếc xe tải đi qua mạng giao thông, một gói tin sẽ đi qua một mạng máy tính.
Hệ thống đầu cuối truy cập Internet thông qua Nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) , bao gồm các ISP dân cư như các công ty truyền hình cáp hoặc điện thoại địa phương; ISP của công ty; ISP của trường đại học; ISP cung cấp truy cập WiFi ở sân bay, khách sạn, quán cà phê và các địa điểm công cộng khác; và ISP dữ liệu di động, cung cấp quyền truy cập di động vào điện thoại thông minh và các thiết bị khác. Bản thân mỗi ISP là một mạng lưới chuyển mạch gói và các liên kết truyền thông. ISP cung cấp nhiều kiểu truy cập mạng cho hệ thống đầu cuối, bao gồm truy cập băng thông rộng dân dụng như modem cáp hoặc DSL, truy cập mạng cục bộ tốc độ cao và truy cập không dây di động. ISP cũng cung cấp khả năng truy cập-Internet vào các nhà cung cấp nội dung, kết nối các trang Web và máy chủ video trực tiếp với Internet. Internet là để kết nối các hệ thống đầu cuối với nhau, vì vậy các ISP cung cấp quyền truy cập vào các hệ thống đầu cuối cũng phải được kết nối với nhau. Mỗi mạng ISP, dù là cấp trên hay cấp dưới, đều được quản lý độc lập, chạy giao thức IP và tuân thủ các quy ước đặt tên và địa chỉ nhất định.
Hệ thống đầu cuối, bộ chuyển mạch gói và các phần khác của Internet chạy các giao thức kiểm soát việc gửi và nhận thông tin trong Internet. Giao thức Điều khiển Truyền (TCP) và Giao thức Internet (IP) là hai trong số những giao thức quan trọng nhất trên Internet. Giao thức IP chỉ định định dạng của các gói được gửi và nhận giữa các bộ định tuyến và hệ thống đầu cuối. Các giao thức chính của Internet được gọi chung là TCP / IP . Chúng ta sẽ xem xét các giao thức trong các phần sau.
2. Dịch vụ trên Internet
Chúng ta cũng có thể coi Internet như là một cơ sở hạ tầng cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng . Ngoài các ứng dụng truyền thống như e-mail và lướt web, các ứng dụng Internet bao gồm các ứng dụng trên điện thoại thông minh và máy tính bảng di động, bao gồm nhắn tin Internet, lập bản đồ với thông tin giao thông đường bộ theo thời gian thực, phát nhạc từ đám mây, phát trực tuyến phim và truyền hình, mạng xã hội trực tuyến mạng, hội nghị truyền hình, trò chơi nhiều người và hệ thống định vị. Các ứng dụng được cho là ứng dụng phân tán – distributed applications , vì chúng liên quan đến nhiều hệ thống đầu cuối trao đổi dữ liệu với nhau. Điều quan trọng là, các ứng dụng Internet chạy trên hệ thống đầu cuối – chúng không chạy trong bộ chuyển mạch gói trong lõi mạng. Mặc dù chuyển mạch gói tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống đầu cuối, chúng không quan tâm đến ứng dụng là nguồn hoặc nơi chứa dữ liệu.
Ví dụ: bạn có thể viết các chương trình của mình bằng Java, C hoặc Python. Bây giờ, vì bạn đang phát triển một ứng dụng Internet phân tán, các chương trình chạy trên các hệ thống đầu cuối khác nhau sẽ cần gửi dữ liệu cho nhau.
Như vậy, hệ thống đầu cuối gắn với Internet cung cấp giao diện ổ cắm – socket interface chỉ định cách một chương trình chạy trên một hệ thống đầu cuối yêu cầu cơ sở hạ tầng Internet cung cấp dữ liệu đến một chương trình đích cụ thể đang chạy trên hệ thống đầu cuối khác. Giao diện cổng kết nối Internet này là một tập hợp các quy tắc mà chương trình gửi phải tuân theo để Internet có thể cung cấp dữ liệu đến chương trình đích.
Cụ thểhơn nữa, Giả sử bạn An muốn gửi một bức thư cho Bình bằng dịch vụ bưu chính. Tất nhiên, An không thể chỉ viết chữ cái (dữ liệu) và thả chữ cái ra ngoài cửa sổ. Thay vào đó, dịch vụ bưu chính yêu cầu An bỏ thư vào một phong bì; viết tên đầy đủ, địa chỉ và mã zip của Bìh ở giữa phong bì; niêm phong phong bì; dán tem vào góc trên bên phải của phong bì; và cuối cùng, thả phong bì vào hộp thư chính thức của dịch vụ bưu chính. Do đó, dịch vụ bưu chính có “giao diện dịch vụ bưu chính” hoặc bộ quy tắc riêng mà An phải tuân theo để dịch vụ bưu chính chuyển thư của cô ấy cho Bình. Theo cách tương tự, Internet có một giao diện socket mà chương trình gửi dữ liệu phải tuân theo để Internet cung cấp dữ liệu đến chương trình sẽ nhận dữ liệu.
Tất nhiên, dịch vụ bưu chính cung cấp nhiều hơn một dịch vụ cho khách hàng của mình. Nó cung cấp chuyển phát nhanh, xác nhận tiếp nhận, sử dụng thông thường và nhiều dịch vụ khác. Theo cách tương tự, Internet cung cấp nhiều dịch vụ cho các ứng dụng của nó. Khi bạn phát triển một ứng dụng Internet, bạn cũng phải chọn một trong các dịch vụ của Internet cho ứng dụng của mình.
Tài liệu tham khảo
James F. Kurose and Keith W. Ross (2017) 7nd ed. Computer networking: a top-down approach. James F. Kurose, University of Massachusetts, Amherst, Keith W. Ross, NYU and NYU Shanghai.