Internet hoạt động như thế nào: điều gì xảy ra từ lúc nhấn Enter đến khi trang tải xong

Khi Quý khách gõ một địa chỉ vào trình duyệt và nhấn Enter, một hành trình bắt đầu và chỉ kéo dài trong tích tắc. Trước hết, địa chỉ được dịch thành một con số cho mạng biết phải đi đâu. Sau đó yêu cầu bay qua nhà cung cấp của Quý khách và các mạng trục để đến máy tính chứa trang web – máy chủ. Máy chủ gửi trang về theo từng mảnh nhỏ, rồi trình duyệt ghép lại và hiển thị. Ở đây chúng tôi đi qua toàn bộ hành trình từng bước một, rõ ràng và không dùng thuật ngữ rắc rối.

Điều gì xảy ra khi Quý khách nhấn Enter

Hãy tưởng tượng Quý khách gõ uvtnet.cz vào trình duyệt và nhấn Enter. Lúc đó trình duyệt không biết trang nằm ở đâu – nó chỉ biết tên. Vì vậy trước tiên nó phải hỏi xem cần đi hướng nào. Cả hành trình chỉ có vài bước và thường diễn ra nhanh hơn một cái chớp mắt.

Trước hết là dịch địa chỉ. Tên trang web được dịch thành một con số mà mạng hiểu được (đó là nội dung của phần tiếp theo). Tiếp theo là tìm đường. Yêu cầu của Quý khách đi từ bộ định tuyến đến nhà cung cấp, rồi từ đó theo các tuyến chính đến máy tính chứa trang web. Cuối cùng là phản hồi. Máy chủ gửi trang về – không phải một lần mà theo từng mảnh nhỏ – và trình duyệt ghép các mảnh lại thành trang rồi hiển thị. Vì một trang gồm nhiều phần (văn bản, hình ảnh, kiểu dáng) nên việc trao đổi này có thể diễn ra nhiều lần liên tiếp.

Quý khách không phải bận tâm đến điều nào trong số này – mọi thứ tự diễn ra. Nhưng khi biết điều gì xảy ra bên trong, Quý khách sẽ hiểu rõ hơn vì sao đôi khi một trang không tải được và trục trặc có thể nằm ở đâu.

Vì sao nhanh đến vậy? Ngoài việc dữ liệu bay qua mạng rất nhanh, trình duyệt còn ghi nhớ rất nhiều thứ. Khi Quý khách quay lại một trang, nó đã lưu sẵn một phần của trang đó (gọi là bộ nhớ đệm, cache) và không phải tải lại từ đầu bên kia của tuyến đường. Đó là lý do các trang quen thuộc mở nhanh hơn những trang Quý khách xem lần đầu.

Vì sao mỗi thiết bị có một số riêng

Để hai thiết bị trong mạng gửi dữ liệu cho nhau, chúng phải tìm thấy nhau. Đó là lý do cần có địa chỉ IP – một con số hoạt động giống như địa chỉ bưu điện. Không có nó, mạng sẽ không biết phải giao gói dữ liệu cho ai. Điện thoại, laptop hay máy chủ nào cũng có một con số như vậy.

Cần biết rằng địa chỉ công cộng và địa chỉ nội bộ không phải là một. Bên trong nhà, các thiết bị có số riêng chỉ có hiệu lực giữa chúng. Còn với internet bên ngoài, cả hộ gia đình thường xuất hiện dưới một địa chỉ công cộng do nhà cung cấp cấp cho. Điều này hơi giống số nhà của một tòa chung cư: bên trong các căn hộ mọi người gọi nhau bằng tên riêng, nhưng người đưa thư tìm tòa nhà qua một địa chỉ duy nhất.

Trên thế giới chỉ có số lượng hạn chế các số công cộng kiểu cũ này (gọi là IPv4), và ở một số nơi đã hết số mới. Vì vậy thế giới đang dần chuyển sang cách đánh địa chỉ mới hơn và rộng rãi hơn nhiều là IPv6 . Với Quý khách không có gì thay đổi – giống như việc kéo dài số nhà của một con phố khi các số cũ đã hết.

Ai cấp các số nội bộ? Chính bộ định tuyến của Quý khách. Ngay khi Quý khách kết nối một điện thoại hay laptop mới, bộ định tuyến tự động gán cho nó một số nội bộ còn trống để không trùng với các thiết bị khác. Quý khách không phải cài đặt gì – vì vậy chỉ cần “kết nối thiết bị với Wi-Fi” là dùng được ngay.

DNS: danh bạ tên của internet

Con người nhớ tên; mạng làm việc với con số. DNS là dịch vụ chuyển đổi giữa hai bên – nó hoạt động như danh bạ điện thoại của internet. Quý khách gõ một cái tên (uvtnet.cz), DNS tìm số của máy chủ tương ứng, và chỉ sau đó kết nối mới lên đường. Không có DNS, Quý khách sẽ phải nhớ những dãy số dài thay vì tên trang web.

Khi DNS không hoạt động, biểu hiện thường là trang không tải được dù “internet vẫn chạy” – đơn giản là nó không biết đi đâu. Chính vì vậy chất lượng và độ an toàn của việc dịch địa chỉ rất quan trọng; chúng tôi đã dành riêng bài viết về trình phân giải DNS , trong đó Quý khách có thể đọc về việc dịch địa chỉ thông minh còn có thể bảo vệ Quý khách khỏi các trang web lừa đảo như thế nào.

Việc dịch diễn ra ở đâu? Thiết bị của Quý khách hỏi một máy chủ DNS – thường là máy chủ do nhà cung cấp của Quý khách vận hành, nhưng cũng có thể là máy chủ khác. Mạng ghi nhớ câu trả lời trong một thời gian để không phải hỏi đi hỏi lại về cùng một cái tên. Đó là thêm một lý do khiến cùng một trang web tải nhanh hơn một chút ở lần thứ hai.

Vì sao dữ liệu được gửi theo từng mảnh

Đây có lẽ là khoảnh khắc “à, ra vậy” thú vị nhất của cả internet. Dữ liệu không được gửi nguyên khối mà được chia thành các phần nhỏ – gọi là gói tin. Mỗi gói được gán một số thứ tự và địa chỉ đích, tự lên đường, và ở phía bên kia các gói được ghép lại đúng thứ tự thành khối ban đầu. Việc chia và ghép này do một họ quy tắc gọi là TCP/IP đảm nhiệm – một “ngôn ngữ” thống nhất mà các mạng dùng để nói chuyện với nhau.

Vì sao phức tạp vậy? Vì nhờ đó internet trở nên bền bỉ. Nếu một gói bị mất trên đường, chỉ gói đó được gửi lại, không phải cả tệp. Và nếu một đoạn của tuyến đường bị hỏng ở đâu đó, các gói sẽ tìm đường khác – mạng có rất nhiều kết nối giữa hai điểm bất kỳ.

Nhờ vậy, kết nối vượt qua được cả những sự cố mà Quý khách thường không hề nhận ra. Khi một video “đứng hình” một lúc rồi chạy lại, thường là Quý khách vừa thấy cơ chế này hoạt động: vài gói tin đến muộn hoặc đi theo tuyến khác.

Để chắc chắn không thiếu gì, mạng đánh dấu các mảnh đã nhận. Nếu một mảnh không đến, phía bên kia yêu cầu gửi lại – và chỉ khi có đủ tất cả thì chúng mới được ghép thành khối hoàn chỉnh. Chính cơ chế kiểm tra này khiến email đến tay Quý khách đầy đủ ngay cả trên đường truyền chậm và không bao giờ chỉ được một nửa; mạng thà chờ một chút còn hơn gửi một nửa.

Từ nhà Quý khách đến tận mạng trục

Hành trình của dữ liệu có các lớp lồng vào nhau như búp bê Nga. Gần Quý khách nhất là mạng gia đình – bộ định tuyến cùng laptop, điện thoại hay tivi kết nối với nó. Mạng này nối với mạng của nhà cung cấp, nơi đưa kết nối đến tận nhà Quý khách. Và mạng đó lại nối với mạng trục – các tuyến chính liên kết các nhà cung cấp và cả các quốc gia với nhau.

Trái tim của lớp mạng gia đình là bộ định tuyến. Chúng tôi đã trình bày loại bộ định tuyến nào cần cho kết nối nào, và vì sao điều đó quan trọng hơn vẻ ngoài, trong bài viết loại bộ định tuyến nào cần cho kết nối của Quý khách. Để hiểu phần giải thích này, chỉ cần biết rằng bộ định tuyến là cổng nối giữa mạng gia đình của Quý khách và phần còn lại của thế giới.

Internet chạy ở đâu trong thực tế

“Đám mây” nghe có vẻ nhẹ nhàng, nhưng thực tế rất hữu hình. Internet chạy trên hạ tầng vật lý: cáp trong lòng đất, sợi quang, liên kết không dây và vệ tinh. Khi Quý khách mở một trang web, dữ liệu thực sự đi qua một sợi thủy tinh hay dây đồng – nó không biến mất vào một “đám mây” nào đó.

Mạng trục hiện đại nhất ngày nay là cáp quang – những sợi thủy tinh mảnh truyền ánh sáng thay vì điện. Chúng truyền được lượng dữ liệu khổng lồ và là nền tảng của cái gọi là internet tốc độ cao; chúng tôi viết thêm về chúng trong bài internet cáp quang. Giữa các châu lục, dữ liệu đi theo cáp ngầm dưới biển đặt dưới đáy đại dương – đúng vậy, phần lớn lưu lượng giữa các châu lục chạy dưới đáy biển chứ không qua vệ tinh. Nơi nào kéo cáp không hiệu quả, liên kết không dây sẽ thay thế, còn ở những nơi hẻo lánh là vệ tinh.

Còn bản thân các trang web? Chúng “sống” trên máy chủ – những máy tính mạnh chạy trong các trung tâm dữ liệu. Đó là những tòa nhà thật, đầy thiết bị, hệ thống làm mát và nguồn điện dự phòng. Khi Quý khách mở một trang, rốt cuộc Quý khách kết nối đến chính một máy tính như vậy – nó rất có thể đang đặt ở bên kia địa cầu.

Ai sở hữu internet

Không ai cả. Không có chủ sở hữu hay trụ sở nào sở hữu internet hay bật nó lên. Internet là một mạng của các mạng – hàng chục nghìn mạng riêng biệt tự nguyện kết nối với nhau vì điều đó có lợi cho họ. Mỗi nhà cung cấp vận hành mạng riêng của mình và thỏa thuận với các nhà cung cấp khác để cho lưu lượng của nhau đi qua. Sự kết nối này gọi là peering và thường diễn ra tại các điểm kết nối chung; điểm chính của Séc có tên là NIX (Neutral Internet Exchange), nơi mạng của các nhà khai thác Séc gặp nhau.

Để giữ mọi thứ gắn kết, có một vài tổ chức quốc tế trông coi các quy tắc, tiêu chuẩn và sổ đăng ký – chẳng hạn bảo đảm các số địa chỉ không bao giờ trùng nhau ở bất cứ đâu. Tuy nhiên không tổ chức nào điều hành internet; họ chỉ giám sát các quy tắc đã được cùng nhau thống nhất. ÚVT chúng tôi là một trong những nhà cung cấp xây dựng và kết nối các mạng như vậy ở Cộng hòa Séc. Nhân tiện, việc internet ở Cộng hòa Séc đã lớn lên từ thú vui của những người đam mê thành như ngày nay được thể hiện rất hay trong bài lịch sử internet ở Cộng hòa Séc.

Chính sự cởi mở này là toàn bộ điều kỳ diệu của internet: vì ai cũng tuân theo cùng những quy tắc đã thống nhất (giao thức), bất kỳ ai mới đều có thể tham gia mạng và nói chuyện ngay với mọi người khác. Họ không cần xin phép ai – chỉ cần tuân thủ quy tắc. Nhờ vậy internet liên tục phát triển mà không cần ai điều hành từ một nơi.

Wi-Fi không phải là internet

Đây là hiểu lầm phổ biến nhất của người không chuyên, và rất đáng được làm rõ. Wi-Fi chỉ là kết nối không dây trong vài mét cuối giữa thiết bị của Quý khách và bộ định tuyến – nó thay cho sợi cáp chạy trong căn hộ. Internet là toàn bộ mạng phía sau bộ định tuyến, hành trình khổng lồ mà chúng tôi đã mô tả ở trên. Vì vậy Wi-Fi có thể hoạt động hoàn hảo mà internet vẫn “không hoạt động” – chẳng hạn khi nhà cung cấp gặp sự cố mất kết nối. Và ngược lại: Quý khách cũng có thể kết nối bằng cáp, hoàn toàn không cần Wi-Fi.

Nếu Quý khách muốn hiểu rõ hơn – có những loại mạng không dây nào và chúng khác nhau ra sao – chúng tôi đã trình bày trong bài Wi-Fi thực chất là gì.

Câu hỏi thường gặp