Bài viết này đã đi hàng ngàn cây số, từ trung tâm dữ liệu của google đến thiết bị của bạn. Hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu mạng Internet là gì? cách mạng Internet hoạt động để từ đó hiểu được chi tiết về hành trình di chuyển của bài viết này.

Mạng internet là gì?

Các trung tâm giữ liệu mà đang lưu giữ bài viết này có thể nằm cách xa bạn hàng ngàn cây số. Vậy làm thế nào để bài viết này tới được điện thoại di động hoặc máy vi tính của bạn. Một cách dễ dàng nhất để thực hiện được điều này là sử dụng các vệ tinh từ trung tâm dữ liệu, tín hiệu sẽ được gửi đến vệ tinh thông qua ăng-ten. Sau đó từ vệ tinh, tín hiệu sẽ được gửi tới điện thoại di động của bạn thông qua ăng-ten khác gần bạn. Tuy nhiên, đây không phải là một cách hay để thực hiện nhiệm vụ này. Hãy cùng tìm hiểu vì sao?

Khoảnh cách giữa đường xích đạo của Trái đất và vệ tinh là 36.000 km điều này có nghĩa là nếu bài viết này đi tới điện thoại của bạn thông qua vệ tinh thì nó phải vượt qua tổng cộng 72.000 km. Một quãng đường dài như vậy, chắc chắn sẽ gây ra sự chậm chễ đáng kể trong việc nhận tín hiệu. Tệ hơn nữa là độ trễ này quá lớn đến nỗi không có một ứng dụng Internet nào có thể chấp nhận được. Vì vậy, bài viết này sẽ không được truyền tới điện thoại di động của bạn thông qua vệ tinh. Vậy nó thực sự được truyền đi như thế nào?

Nguyên lý của mạng Internet

Việc này được thực hiện với sự trợ giúp của một mạng cáp quang phức tạp, kết nối giữ trung tâm giữ liệu và thiết bị của bạn. Điện thoại di động của bạn bằng cách nào đó cũng sẽ được nối với mạng cáp quang này thông qua bộ định tuyến wi-fi hoặc các gói cước dữ liệu của các nhà cung cấp mạng di động.

Giờ chúng ta sẽ nói sơ về bài viết này được lưu ở trung tâm dữ liệu như thế nào? Tại trung tâm giữ liệu có rất nhiều máy chủ, máy chủ chỉ đơn giản là máy vi tính có cấu hình rất mạnh. Bài viết này sẽ được lưu trong bộ nhớ của máy chủ, được gọi là ổ cứng SSD. Thách thức tiếp theo là làm sao gửi được đoạn phim này từ một máy chủ thuộc về một trung tâm dữ liệu nào đó tới thiết bị của bạn thông qua mạng lưới cáp quang phức tạp.

Trước khi đào sâu hơn, chúng ta cần hiều một khái niệm rất quan trọng khác. Đó là khái niệm về địa chỉ IP, mỗi thiết bị được kết nối Internet cho dù là máy chủ, máy vi tính thông thường hay điện thoại di động đều phải được xác định bằng một chuỗi số duy nhất tương ứng với thiết bị được gọi là địa chỉ IP.

Bạn có thể hình dung địa chỉ IP cũng tương tự như địa chỉ nhà của bạn đó là một địa chỉ duy nhất được gắn với ngôi nhà của bạn. Tất cả hàng hóa chỉ được gửi tới chính xác cho bạn bằng địa chỉ nhà này. Thế giới Internet cũng hoạt động tương tự như vậy, một địa chỉ IP cũng hoạt động như một địa chỉ để giao hàng. Thông qua địa chỉ IP hàng hóa ở đây sẽ là dữ liệu sẽ được gửi tới nơi chính xác mà nó cần tới.

Nhà cung cấp dịch vụ Internet của bạn chẳng hạn như Viettel, FPT,..sẽ quyết định địa chỉ IP trên thiết bị của bạn. Bạn có thể xem địa chỉ IP này trên điện thoại hoặc máy tính xách tay của mình. Ngay cả máy chủ trong trung tâm dữ liệu cũng có địa chỉ IP. Máy chủ sẽ lưu trữ một trang web vì vậy, bạn có thể truy cập vào bất cứ trang web nào bằng cách biết được địa chỉ IP của máy chủ đang lưu giữ trang web đó.

Tuy nhiên, rất khó để một người bình thường có thể ghi nhớ dãy số của một địa chỉ IP. Do đó, để giải quyết vấn đề này các tên miền dễ nhớ hơn như youtube.com, facebook.com,… được sử dụng tương ứng với các địa chỉ IP. Một điều cần lưu ý ở đây là một máy chủ có thể lưu trữ nhiều trang web khác nhau, trong trường hợp này chúng ta không thể truy cập trang web này bằng một địa chỉ IP của máy chủ đó.

Tuy nhiên, đối với trang web khổng lồ như youtube.com hoặc facebook.com thì toàn bộ cơ sở hạ tầng của trung tâm dữ liệu sẽ chỉ được dành riêng cho việc lưu trữ một trang web cụ thể. Để truy cập một trang web, chúng ta luôn sử dụng tên miền thay cho dãy số phức tạp của địa chỉ IP. Vậy để làm sao thế giới Internet có thể hiểu được tên miền nào tương ứng với địa chỉ IP nào?

Để thực hiện mục đích này, Internet phải sử dụng một cuốn danh bạ điện thoại khổng lồ có tên là “Hệ thống quản lí tên miền” gọi tắt là DNS – DOMAIN NAME SYSTEM. Tương tự như việc bạn biết tên một công ty nhưng không biết số điện thoại của công ty đó, bạn có thể tìm trong cuốn danh bạ điện thoại để lấy được số điện thoại của công ty mà bạn đang tìm. Máy chủ DNS cũng cung cấp một dịch vụ tương tự như vậy và đương nhiên các nhà cung cấp dịch vụ Internet cho bạn cũng có thể sử dụng dịch vụ từ máy chủ DNS.

Các bước hoạt động của Internet:

Đầu tiên, bạn nhập tên miền vào các trình duyệt như Chrome hoặc Safari trình duyệt sẽ gửi yêu cầu tới máy chủ DNS để tìm xem địa chỉ IP nào tương ứng với tên miền mà bạn đã nhập. Sau khi đã lấy được địa chỉ IP, trình duyệt của bạn sẽ yêu cầu tới trung tâm dữ liệu cụ thể hơn là gửi yêu cầu tới máy chủ có địa chỉ IP tương ứng. Khi máy chủ có địa chỉ IP tương ứng ấy, nhận được yêu cầu truy cập vào một trang web cụ thể nào đó luồng di chuyển của dữ liệu sẽ bắt đầu.

Dữ liệu từ máy chủ đó được truyền đi ở định dạng kĩ thuật số thông qua cáp quang, cụ thể hơn là ở dạng sung ánh sáng. Những sung ánh sáng này có thể sẽ phải đi hàng ngàn km qua sợi cáp quang, học để tới được nơi nó muốn tới đó là thiết bị của bạn. Trong suốt hành trình các xung ánh sáng này có thể sẽ phải vượt qua những địa hình khó khăn như đồi núi hoặc dưới biển. Có một vài công ty toàn cầu đã đặt và duy trì mạng cáp quang này.

Truy cập Internet qua bộ định tuyến:

Trên thực tế mạng cáp quang phức tạp này là xương sống của Innternet, những sợi cáp quang mang ánh sáng này được kéo dài dưới đáy biển đến trước cửa nhà bạn nơi chúng được kết nối với bộ định tuyến. Bộ định tuyến có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, sau đó cáp ethernet sẽ truyền tín hiệu điện này từ bộ định tuyến tới máy tính xách tay của bạn.

Truy cập Internet bằng dữ liệu trên điện thoại di động:

Trong trường hợp này thì tín hiệu từ cáp quang sẽ phải được gửi đến tháp viễn thông. Từ tháp viễn thông tín hiệu sẽ được truyền đến điện thoại của bạn dưới dạng sóng điện từ. Vì Internet là một mạng toàn cầu nên điều quan trọng là phải có một tổ chức để quản lí những thứ như: chỉ định địa chỉ IP, đăng kí tên miền,…Tất cả những điều này sẽ được quản lí bởi một tổ chức có tên là ICANN có trụ sở tại Hoa Kì.

Cách thức mà Internet truyền dữ liệu:

Môt ưu điểm nổi bật của Internet đó là tính hiệu quả của nó trong việc truyền dữ liệu khi so sánh với các công nghệ truyền thông bằng điện thoại di động hoặc điện thoại bàn. Bài viết mà bạn đang xem này được gửi từ trung tâm dữ liệu của Google dưới dạng một bộ sưu tập lớn gồm các số 0 và số 1. Điều làm cho việc truyền dữ liệu trên Internet trở nên hiệu quả là cách thức mà các số 0 và số 1 này được chia thành nhiều phần nhỏ được gọi là các gói dữ liệu rồi mới được truyền đi.

Giả sử các luồng số 0 và số 1 được chia thành nhiều gói, mỗi gói bao gồm 6 bit. Đi kèm với các bit liên quan tới nội dung của bài viết, mỗi gói còn bao gồm cả thông tin địa chỉ IP của cả máy chủ và thiết bị nhận chính là điện thoại của bạn. Các gói thông tin này sau đó được gửi tuần tự tới điện thoại của bạn. Mỗi gói thông tin có thể đi bằng đường khác nhau để tới được điện thoại của bạn trong thời gian nhanh nhất có thể. Các gói dữ liệu này khi tới điện thoại của bạn sẽ được sắp xếp lại theo số thứ tự của chúng. Nếu có bất kì gói nào bị thiếu điện thoại của bạn sẽ gửi yêu cầu tới máy chủ để gửi lại gói dữ liệu bị thiếu đó.

Nguồn kiến thức: Tri Thuc Nhan Loai