The Internet | Wires, Cables, and Wi-Fi
Tôi tên là Tess Winlock, tôi là một kỹ sư phần mềm tại Google
Có một câu hỏi: Làm thế nào để hình ảnh, tin nhắn, hoặc email được gửi đi từ một thiết bị
đến một thiết bị khác ? Đó không phải là phép thuật, đó là internet. Một hệ thống vật lý được tạo ra để di chuyển thông tin.
Internet cũng rất giống như dịch vụ bưu chính, nhưng khác một chút về những thứ được gửi đi.
Thay vì sử dụng hộp và bao thư, Internet cung cấp thông tin dưới dạng nhị phân.
Thông tin được tạo thành từ các bit. Một bit có thể mô tả như một cặp đối lập:
bật hoặc tắt, có hoặc không.Chúng ta thường dùng 1 để bật, 0 để tắt.
Bởi vì một bit có hai trạng thái nên chúng ta gọi đó là mã nhị phân. 8 bit sẽ tạo thành 1 byte
1000 byte tạo thành 1 kilobyte. 1000 kilobyte tạo thành 1 megabyte. Một bài hát khi mã hóa thường nặng khoảng 3-4MB.
Bất kể là hình ảnh, video, hoặc một bài hát, mọi thứ trên internet đều được biểu diễn và gửi đi dưới dạng các bit.
Đây là những nguyên tử của thông tin.
Nhưng đó không giống như việc gửi các số 1 và 0 thực tế sang một nơi khác hoặc đến một người khác
Vì vậy những yếu tố vật lý nào được truyền qua dây và không trung?
Hãy cùng nhìn vào một ví dụ nhỏ về cách con người giao tiếp
để gửi một thông tin đơn lẻ từ nơi này sang nơi khác.Giả sử
chúng ta có thể bật đèn bằng 1, tắt đèn bằng 0 hoặc sử dụng tiếng “bíp” hoặc một cái gì đó tương tự để có mà Morse.
Những phương pháp này hoạt động nhưng chúng thực sự chậm, dễ xảy ra lỗi, và hòa toàn phụ thuộc vào con người.
Những gì chúng ra cần là một cái máy.rong suốt lịch sử, chúng ta đã xây dựng nhiều hệ thống
có thể gửi được thông tin dưới dạng nhị phân thông qua các loại phương tiện vật lý khác nhau.
Ngày nay, chúng ta truyền biết bằng điện, ánh sáng và sóng vô tuyến.
Để gửi 1 bit thông qua đường điện, hãy tưởng tượng bạn có 2 bóng đèn được nối bằng dây đồng.
Nếu một thiết bị điều khiển được ấn bật đèn, đèn sẽ bật sáng và ngược lại nếu không có điện thì bóng đèn sẽ không sáng.
Nếu các thiết bị điều khiển ở cả hai đầu đều đồng ý đèn sáng nghĩa là 1, đèn tắt là 0, thì chúng ta có
một hệ thống để gửi các thông tin từ người này sang người khác qua đường điện.
Nhưng chúng ta có một vấn đề nhỏ nếu bạn cần gửi một bit 0 5 lần liên tiếp trên một hàng,
vậy làm sao để bạn có thể đếm được số lần gửi bit 0?
Vâng, giải pháp là sử dụng một đồng hồ hoặc bộ đếm thời gian. Người sử dụng có thể đồng ý rằng người gửi sẽ
gửi 1 bit mỗi giây và người nhận sẽ ngồi xuống và ghi lại mỗi giây.
và xem lại những gì trên đường dây.Để gửi 5 lần liên tiếp, bạn chỉ cần tắt đèn
và chờ 5 giây, người ở đầu bên kia sẽ ghi lại tất cả 5 giây.
Trong 5 giây liên tiếp bật công tắc, chờ 5 giây, viết lại mỗi giây.Vậy với 5 số 1 ở 1 hàng ta cần bật công tắc và chờ 5 giây sau đó cứ mỗi giây lại viết nó xuống 1 lần.
Rõ ràng chúng tôi muốn gửi dữ liệu nhanh hơn 1 bit mỗi giây, vì vậy chúng tôi cần tăng
băng thông – công suất truyền tải tối đa của một thiết bị.
Băng thông được đo bằng bitrate, đó là số lượng bit mà chúng ta có thể gửi trong một thời gian nhất định được đo bằng giây.
. Một cách đo khác đó là độ trễ, hoặc có thể hiểu độ trễ là khoảng thời gian cần thiết để
dữ liệu di chuyển từ nơi này đến nơi khác, từ nguồn đến thiết bị yêu cầu.
Với con người một bit mỗi giây là khá nhanh nhưng thật khó để con người có thể theo kịp.
Giả sử bạn muốn tải một bài hát có dung lượng bằng 3MB trong 3 giây,
với tốc độ 8 triệu bit mỗi megabyte nghĩa là tốc độ khoảng 8 triệu bit mỗi giây.
Rõ ràng con người không thể gửi hoặc nhận 8 triệu bit mỗi giây, nhưng một máy có thể
làm được điều đó.Nhưng bây giờ có một câu hỏi về loại cáp nào có thể gửi
các thông điệp và tín hiệu có thể đi xa đến mức nào.Với dây loại dây internet bạn có thể
thấy ở nhà, văn phòng, hoặc trường học, bạn sẽ thấy tín hiệu bị mất hoặc bị can thiệp
trong khoảng chỉ vài trăm feet.Để Internet có thể hoạt động trên toàn thế giới, chúng ta cần phải có
một phương pháp thay thế để gửi bit ở một khoảng cách thực sự xa.Chúng ta đang nói đến việc vượt các qua đại dương.
Vậy chúng ta có thể sử dụng cái gì khác?Cái có thể di chuyển nhanh hơn rất nhiều so với điện với hệ thống
thông qua một dây? Ánh sáng.Chúng tôi thực sự có thể gửi bit dạng chùm ánh sáng từ một nơi khác
bằng cách sử dụng một sợi cáp quang.Một sợi cáp quang là một sợi thủy tinh được thiết kế để phản xạ ánh sáng.
Khi bạn gửi một chùm ánh sáng xuống cáp, ánh sáng di chuyển suốt chiều dài
của cáp cho đến khi nó nhận được ở đầu kia.Tùy thuộc vào góc quay, chúng ta thực sự
có thể gửi nhiều bit đồng thời, tất cả chúng đều di chuyển với tốc độ ánh sáng.
Vì tính chất thực sự rất nhanh.. Nhưng quan trọng hơn là tín hiệu không thực sự làm suy thoái các quãng đường dài.
Đây là cách bạn có thể đi hàng trăm dặm mà không mất tín hiệu.Đây là lý do tại sao
chúng ta sử dụng cáp quang qua các đại dương để kết nối một lục địa này với nhau.
Vào năm 2008 có một cáp đã bị cắt gần Alexandria, Ai Cập đã thực sự gián đoạn
Internet, hầu hết với Trung Đông và Ấn Độ. Chúng ta đã coi internet như một điều hiển nhiên
nhưng nó thực sự là một hệ thống vật lý khá mỏng manh.Và sợi cáp quang thật sự rất tuyệt vời
nhưng nó cũng thực sự tốn kém và khó để làm việc. Trong hầu hết các mục đích,bạn sẽ tìm đến cáp đồng.
Nhưng làm thế nào chúng ta di chuyển mọi thứ mà không có dây?Làm thế nào để chúng tôi gửi những thứ mà không cần dây?
Các thiết bị gửi bit không dây thường sử dụng một tín hiệu radio để gửi các bit từ nơi này đến nơi khác.
Các máy này phải dịch các số 1 và 0 sang sóng radio với các
tần số khác nhau.Máy nhận sẽ đảo ngược quy trình và chuyển đổi nó trở lại thành nhị phân trên
máy tính của bạn. Vì vậy , mạng không dây có thể chạy trên điện thoại của chúng tôi .Nhưng một tín hiệu vô tuyến không
di chuyển tất cả dữ liệu đi xa trước khi nó được cắt phân tách hoàn toàn. Bằng cách này bạn không thể thực sự thu được
được sóng của đài phát thanh Los Angeles ở Chicago.Cũng tuyệt vời như việc sử dụng mạng không dây, ngày nay nó vẫn dựa vào
Internet có dây. Nếu bạn đang ở trong một quán cà phê sử dụng wifi, thì các bit được gửi đến
router không dây này và sau đó được chuyển qua đường dây vật lý
để được gửi đi với một khoảng cách xa. Phương pháp vật lý để gửi các bit có thể thay đổi trong tương lai,
cho dù là laser được gửi giữa các vệ tinh, hoặc sóng vô tuyến điện từ kinh khí cầu, hoặc máy bay không người lái,
nhưng dạng nhị phân của thông tin và các giao thức gửi
và nhận thông tin sẽ vẫn được sử dụng.Tất cả mọi thứ trên Internet,
cho dù nó ở dạng văn bản, email, hình ảnh hay video về mèo, chó con, tất cả đều được chuyển thành dạng số 1 và 0
và được gửi bằng xung điện tử, chùm ánh sáng, sóng vô tuyến.