Internet hoạt động như thế nào
Internet là một mạng lưới các mạng. Nó hoạt động bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là chuyển mạch gói, và dựa trên các giao thức mạng được chuẩn hóa mà tất cả các máy tính đều có thể thông dịch.
Trước khi chúng ta đề cập đến Internet là gì, chúng ta phải định nghĩa “mạng” là gì. Mạng là một nhóm các máy tính được kết nối có thể gửi dữ liệu cho nhau. Mạng máy tính cũng giống như một mạng xã hội, là một nhóm người quen biết nhau, thường xuyên trao đổi thông tin và phối hợp hoạt động với nhau.
Internet là một tập hợp rộng lớn, trải dài các mạng kết nối với nhau. Trên thực tế, từ “Internet” có thể được nói đến từ khái niệm này: các công trình mạng liên kết .
Vì các máy tính kết nối với nhau trong các mạng và tất cả các mạng này cũng kết nối với nhau nên một máy tính này có thể nói chuyện với một máy tính khác trong một mạng ở xa nhờ Internet. Điều này làm cho nó có thể nhanh chóng trao đổi thông tin giữa các máy tính trên toàn thế giới.
Các máy tính kết nối với nhau và với Internet qua dây, cáp, sóng vô tuyến và các loại cơ sở hạ tầng mạng khác. Tất cả dữ liệu được gửi qua Internet được dịch thành xung ánh sáng hoặc điện, còn được gọi là “bit”, và sau đó được máy tính nhận thông dịch. Dây, cáp và sóng vô tuyến dẫn các bit này với tốc độ ánh sáng. Càng nhiều bit có thể đi qua các dây và cáp này cùng một lúc, Internet hoạt động càng nhanh.
Mạng phân tán là gì và tại sao khái niệm này lại quan trọng đối với Internet ?
Không có trung tâm điều khiển cho Internet. Thay vào đó, nó là một hệ thống mạng phân tán, có nghĩa là nó không phụ thuộc vào bất kỳ máy riêng lẻ nào. Bất kỳ máy tính hoặc phần cứng nào có thể gửi và nhận dữ liệu theo đúng cách (ví dụ: sử dụng đúng giao thức mạng) đều có thể là một phần của Internet.
Bản chất phân tán của Internet làm cho nó có khả năng phục hồi. Máy tính, máy chủ và các phần cứng mạng khác luôn kết nối và ngắt kết nối Internet mà không ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của Internet – không giống như máy tính, có thể hoàn toàn không hoạt động nếu thiếu thành phần. Điều này áp dụng ngay cả ở quy mô lớn: nếu một máy chủ, toàn bộ trung tâm dữ liệu hoặc toàn bộ khu vực trung tâm dữ liệu gặp sự cố, phần còn lại của Internet vẫn có thể hoạt động (nếu chậm hơn).
Internet hoạt động như thế nào ?
Có hai khái niệm chính cơ bản cho cách thức hoạt động của Internet: gói và giao thức .
Gói tin
Trong mạng, một gói tin là một đoạn nhỏ của một bản tin lớn hơn. Mỗi gói chứa cả dữ liệu và thông tin về dữ liệu đó. Thông tin về nội dung của gói được gọi là “tiêu đề”, và nó nằm ở phía trước của gói để máy nhận biết phải làm gì với gói. Để hiểu mục đích của tiêu đề gói, hãy nghĩ đến cách một số sản phẩm tiêu dùng có hướng dẫn lắp ráp.
Khi dữ liệu được gửi qua Internet, trước tiên nó được chia thành các gói nhỏ hơn, sau đó được dịch thành các bit. Các gói được định tuyến đến đích của chúng bằng các thiết bị mạng khác nhau như bộ định tuyến và bộ chuyển mạch. Khi các gói đến đích, thiết bị nhận sẽ tập hợp lại các gói theo thứ tự và sau đó có thể sử dụng hoặc hiển thị dữ liệu.
So sánh quá trình này với cách xây dựng Tượng Nữ thần Tự do của Hoa Kỳ. Tượng Nữ thần Tự do được thiết kế và xây dựng đầu tiên tại Pháp. Tuy nhiên, nó quá lớn để có thể đặt vừa lên một con tàu, vì vậy nó đã được chuyển đến Hoa Kỳ theo từng mảnh, cùng với hướng dẫn về vị trí của từng mảnh. Những người thợ nhận các mảnh ghép lại đã ráp chúng lại thành bức tượng có tên tuổi ở New York ngày nay.
Mặc dù việc này mất nhiều thời gian đối với Tượng Nữ thần Tự do, nhưng việc gửi thông tin kỹ thuật số ở các phần nhỏ hơn lại cực kỳ nhanh chóng qua Internet. Ví dụ: một bức ảnh về Tượng Nữ thần Tự do được lưu trữ trên máy chủ web có thể đi khắp thế giới từng gói một và tải trên máy tính của ai đó trong vòng mili giây.
Các gói được gửi qua Internet bằng kỹ thuật gọi là chuyển mạch gói. Các bộ định tuyến và bộ chuyển mạch trung gian có thể xử lý các gói một cách độc lập với nhau mà không cần tính đến nguồn hoặc đích của chúng. Đây là thiết kế để không có kết nối đơn lẻ nào thống trị mạng. Nếu dữ liệu được gửi giữa tất cả các máy tính cùng một lúc mà không có chuyển mạch gói, kết nối giữa hai máy tính có thể chiếm nhiều cáp, bộ định tuyến và bộ chuyển mạch trong vài phút tại một thời điểm. Về cơ bản, chỉ có hai người có thể sử dụng Internet tại một thời điểm – thay vì số lượng gần như không giới hạn, như trường hợp thực tế.
Các giao thức
Kết nối hai máy tính, cả hai đều có thể sử dụng phần cứng khác nhau và chạy phần mềm khác nhau, là một trong những thách thức chính mà những người tạo ra Internet phải giải quyết. Nó yêu cầu sử dụng các kỹ thuật giao tiếp mà tất cả các máy tính được kết nối đều có thể hiểu được, cũng như hai người lớn lên ở những nơi khác nhau trên thế giới có thể cần phải nói một ngôn ngữ chung để hiểu nhau.
Vấn đề này được giải quyết với các giao thức chuẩn hóa. Trong mạng, giao thức là một cách thức chuẩn hóa để thực hiện các hành động nhất định và định dạng dữ liệu để hai hoặc nhiều thiết bị có thể giao tiếp và hiểu nhau.
Có các giao thức để gửi các gói giữa các thiết bị trên cùng một mạng (Ethernet), để gửi các gói từ mạng này sang mạng ( IP ), để đảm bảo các gói đó đến thành công theo thứ tự ( TCP ) và để định dạng dữ liệu cho các trang web và ứng dụng ( HTTP ) . Ngoài các giao thức nền tảng này, còn có các giao thức để định tuyến, kiểm tra và mã hóa . Và có những lựa chọn thay thế cho các giao thức được liệt kê ở trên cho các loại nội dung khác nhau – ví dụ: phát trực tuyến video thường sử dụng UDP thay vì TCP.
Bởi vì tất cả các máy tính kết nối Internet và các thiết bị khác có thể diễn giải và hiểu các giao thức này, nên Internet hoạt động bất kể ai hoặc cái gì kết nối với nó.
Cơ sở hạ tầng vật lý nào làm cho Internet hoạt động ?
Rất nhiều loại phần cứng và cơ sở hạ tầng khác nhau được đưa vào làm cho Internet hoạt động cho tất cả mọi người. Một số loại quan trọng nhất bao gồm:
- Bộ định tuyến chuyển tiếp các gói đến các mạng máy tính khác nhau dựa trên đích của chúng. Bộ định tuyến giống như cảnh sát giao thông của Internet, đảm bảo rằng lưu lượng truy cập Internet đi đến đúng mạng.
- Chuyển mạch kết nối các thiết bị chia sẻ một mạng duy nhất. Chúng sử dụng chuyển mạch gói để chuyển tiếp các gói đến đúng thiết bị. Chúng cũng nhận các gói tin gửi đi từ các thiết bị đó và chuyển chúng đến đúng đích.
- Máy chủ web là những máy tính công suất cao chuyên dụng lưu trữ và phục vụ nội dung (trang web, hình ảnh, video) cho người dùng, ngoài ra còn lưu trữ các ứng dụng và cơ sở dữ liệu. Máy chủ cũng phản hồi các truy vấn DNS và thực hiện các tác vụ quan trọng khác để duy trì hoạt động của Internet. Hầu hết các máy chủ được lưu giữ trong các trung tâm dữ liệu lớn, được đặt trên khắp thế giới.
