The Internet: Packets, Routing and Reliability

[nhạc đếm ngược: 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
Internet: Gói tin, Định tuyến & Độ ổn định

Xin chào, tôi là Lynn, kỹ sư phần mềm
tại Spotify và tôi thừa nhận trước rằng

tôi thường coi thường độ ổn định
của Internet. Lượng thông tin khổng lồ

có trên Internet thực sự đáng kinh ngạc.
Nhưng làm thế nào để chắc chắn từng mẩu

dữ liệu sẽ được truyền đến bạn?
Nếu muốn phát nhạc trên Spotify, dường như

máy tính nối thẳng đến máy chủ Spotify
rồi Spotify gửi bài hát cho bạn qua

đường dẫn trực tiếp, riêng biệt. Thực ra,
Internet không hoạt động thế. Nếu Internet

cấu thành từ kết nối riêng, trực tiếp
thì sẽ chẳng thể nào hoạt động được

khi hàng triệu người cùng tham gia.
Nhất là khi không gì đảm bảo mọi đường dẫn

và máy tính luôn hoạt động. Thay vào đó,
dữ liệu sẽ di chuyển trên Internet kiểu

gián tiếp hơn. Cách đây rất lâu, vào đầu
những năm 1970, tôi và cộng sự Bob Kahn

bắt đầu nghiên cứu thiết kế tiền thân của
Internet ngày nay. Bob và tôi có nhiệm vụ

và cơ hội thiết kế các giao thức và
cấu trúc Internet. Rồi chúng tôi kiên trì

tham gia phát triển và cải tiến
Internet suốt từ thời đó cho đến tận

bây giờ. Cách thức truyền tải thông tin
từ máy tính này qua máy tính khác

cũng rất thú vị, không cần theo đường dẫn
cố định, thực ra đường dẫn có thể thay đổi

ngay khi hai máy đang trao đổi với nhau.
Thông tin trên Internet đi từ máy tính

này sang máy tính kia dưới dạng gọi là
gói tin và cách gói tin di chuyển từ nơi này

đến nơi khác trên Internet cũng rất giống với
cách chúng ta di chuyển giữa các nơi

bằng xe hơi. Tùy thuộc vào mật độ giao thông
hay tình trạng đường sá, bạn có thể chọn hoặc

buộc phải chọn tuyến đường khác để đi đến
nơi đó cho mỗi lần di chuyển. Và cũng giống

việc bạn có thể vận chuyển mọi thứ đồ bên trong
xe hơi, cũng có rất nhiều loại thông tin số có thể

được gửi đi bằng gói tin IP tuy nhiên, cũng có vài
hạn chế. Ví dụ giả sử bạn cần di chuyển

tàu con thoi từ nơi xây dựng
đến nơi phóng tàu. Tàu sẽ không

để vừa trong xe tải nên cần phải tách nó ra
thành nhiều phần và vận chuyển bằng cả đoàn

xe tải. Các xe tải có thể đi các tuyến đường khác nhau
và đến điểm đích vào những thời điểm

khác nhau. Nhưng một khi tất cả đã đến đó,
bạn có thể lắp ráp các phần thành

con tàu con thoi hoàn chỉnh và có thể phóng nó lên.
Thông tin trên Internet cũng hoạt động tương tự.

Nếu bạn muốn gửi một bức ảnh dung lượng lớn
cho bạn bè hoặc đăng lên trang web,

bức ảnh đó có thể bao gồm cả hàng chục triệu
bit 1 và 0, quá nặng để gửi cùng

trong một gói tin. Vì đó là dữ liệu trên máy tính,
máy tính gửi bức ảnh đó có thể nhanh chóng

chia nhỏ nó ra thành hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn
phần nhỏ hơn gọi là gói tin. Không giống như xe hơi

hay xe tải, những gói tin này không cần tài xế
và chúng không tự chọn đường đi cho mình. Mỗi gói tin

sẽ có địa chỉ Internet của nơi nó đi
và nơi nó đến. Các máy tính đặc biệt

trên Internet mang tên định tuyến đóng vai trò như
viên quản lý giao thông, đảm bảo cho các gói tin di chuyển

thông suốt trên mạng. Nếu một định tuyến bị nghẽn,
các gói tin đơn lẻ có thể đi đường khác

trên Internet và có thể sẽ đến
điểm đích vào thời gian hơi lệch một chút

hoặc thậm chí là bị hư. Cùng tìm hiểu xem nó
diễn ra thế nào nào. Là một phần trong giao thức Internet,

mỗi định tuyến sẽ theo dõi nhiều đường dẫn
để gửi gói tin và chọn đường dẫn phù hợp

rẻ nhất cho từng mẩu dữ liệu dựa trên
địa chỉ IP của điểm đến cho gói tin.

Rẻ nhất ở đây không phải chỉ chi phí
mà là thời gian và các yếu tố phi kỹ thuật như chính trị

và quan hệ giữa các công ty. Thông thường,
định tuyến di chuyển tốt nhất của dữ liệu không nhất thiết

phải là cái trực tiếp nhất. Có nhiều đường dẫn để lựa chọn
cho phép mạng có thể chấp nhận sai sót. Có nghĩa là

mạng có thể liên tục gửi gói tin ngay cả khi
có lỗi nghiêm trọng ở đâu đó.

Đây là cơ sở cho nguyên tắc chính của
Internet: độ ổn định. Giờ, nếu bạn muốn

yêu cầu một vài dữ liệu và không phải tất cả được
truyền đến thì sao? Giả sử bạn muốn nghe nhạc.

Làm sao bạn chắc chắn được 100% rằng toàn bộ dữ liệu
sẽ được truyền đến để bài hát chạy thật mượt?

Giới thiệu với bạn một người bạn mới, TCP
(giao thức điều khiển truyền nhận). TCP quản lý việc gửi

và nhận toàn bộ dữ liệu của bạn dưới dạng gói tin.
Nó như kiểu dịch vụ gửi thư đảm bảo.

Khi bạn yêu cầu một bài hát trên thiết bị của mình, Spotify
sẽ gửi đi một bài hát đã được chia nhỏ thành nhiều gói tin.

Khi các gói tin của bạn đến nơi, TCP tiến hoàn kiểm định
toàn diện và gửi lại xác nhận

đã nhận từng gói tin. Nếu tất cả các gói tin đều
ở đó, TCP sẽ ký nhận giao hàng và thế là

hoàn tất. (bài hát được phát) Nếu TCP thấy thiếu
vài gói tin, nó sẽ không ký hoặc không thì

bài hát của bạn sẽ nghe chẳng mượt hoặc có thể
bị thiếu vài đoạn. Với mỗi gói tin bị thiếu hoặc

chưa hoàn chỉnh, Spotify sẽ tiến hành gửi lại.
Một khi TCP xác thực đã nhận được nhiều gói tin

của bài hát yêu cầu, bài hát sẽ
bắt đầu được phát. TCP và hệ thống

định tuyến tuyệt vời ở chỗ chúng có thể mở rộng.
Chúng có thể kết nối với 8 hoặc 8 tỷ thiết bị. Trên thực tế,

nhờ những nguyên tắc chấp nhận sai sót
và dự phòng này mà chúng ta thêm càng nhiều định tuyến

thì Internet lại càng ổn định. Điều tuyệt vời
nữa là chúng ta có thể phát triển và mở rộng Internet

mà không làm gián đoạn dịch vụ của bất kỳ ai
đang sử dụng. Internet cấu thành từ hàng trăm nghìn

mạng lưới và hàng tỷ máy tính
và thiết bị kết nối với nhau về mặt vật lý.

Những hệ thống cấu thành nên Internet này
kết nối và giao tiếp với nhau

và phối hợp với nhau nhờ vào những tiêu chuẩn đã
được thống nhất về cách thức gửi dữ liệu trên Internet.

Thiết bị điện toán hay các định tuyến trên Internet
giúp tất cả các gói tin tìm được đường

đến nơi chúng sẽ được tập hợp lại
theo thứ tự nếu cần. Việc này diễn ra hàng tỷ

lần mỗi ngày bất kể khi bạn và
mọi người đang gửi email, lướt web

gọi video, dùng ứng dụng điện thoại hay khi
các cảm biến hay thiết bị trên Internet

giao tiếp với nhau.