Internet là phần lớn cuộc sống hàng ngày, chúng ta dùng liên tục. Nhưng nó thực sự hoạt động như thế nào?
Chúng tôi vừa xuất bản khóa học trên YouTube freeCodeCamp.org dạy cách Internet hoạt động và nguyên lý mạng cơ bản.
Ian Frost giảng dạy khóa này. Ông là giáo viên giàu kinh nghiệm, xuất sắc trong việc tạo sơ đồ giải thích chủ đề phức tạp một cách đơn giản.
Không cần kiến thức trước để học khóa này vì nó dạy mọi thứ từ con số 0.
Internet thực sự phức tạp hơn vẻ bề ngoài. Khóa học trình bày tất cả khái niệm chính về Internet theo cách trực quan. Bạn sẽ thấy chính xác Internet hoạt động ra sao.
Trong khóa học bạn sẽ học:
- Cách Internet hoạt động
- Thiết bị mạng cơ bản
- Cách thiết bị điện tử ở các nơi khác nhau giao tiếp
- Đang xảy ra gì ngầm khi bạn xem video YouTube
- ISP là gì?
- Khái niệm mạng cơ bản
- Và nhiều hơn nữa!
Xem toàn bộ khóa học bên dưới hoặc trên YouTube freeCodeCamp.org (2 giờ xem).
Bản Chép (Tự Động Tạo)
(Nội dung bản chép tự động từ video, đã được dịch và chỉnh sửa để dễ đọc)
Khóa học giúp người không có kiến thức kỹ thuật hiểu Internet hoạt động ra sao. Ian Frost giảng dạy với nhiều hình ảnh trực quan, giống như ông đã dạy hàng nghìn người trên Udemy.
Internet là một phần của đời sống hàng ngày, chúng ta dùng nó liên tục. Nhưng Internet là gì? Bạn từng thực sự suy nghĩ về nó? Từng thắc mắc gì xảy ra ngầm khi bạn nhập trang web? Nếu câu trả lời là có, bạn đang xem đúng khóa học. Trong khóa này, tôi giả định bạn không biết gì và giải thích chậm rãi từ đầu.
Tôi nghĩ mọi người dùng Internet nên biết đặc điểm cơ bản của nó. Mọi người cần biết ISP, cần biết Internet chỉ là các cáp trải khắp nơi phát triển. Chúng ta sẽ cùng đi trên hành trình này, xem các khái niệm một cách trực quan - bạn sẽ thấy chính xác Internet hoạt động như thế nào.
Cuối khóa có câu hỏi để bạn trả lời, giúp tận dụng tối đa. Dù tuổi tác hay nghề nghiệp, khóa học dành cho tất cả. Bạn sẽ hiểu tuyệt đối Internet là gì khi kết thúc.
Bài 1: Kịch Bản - Kết Nối Máy Tính Trong Văn Phòng
Giả sử bạn là quản trị hệ thống của công ty nhỏ, sếp muốn cho tất cả máy tính giao tiếp với nhau. PC1 nói chuyện với PC7, PC5 với PC4...
Giải pháp: Switch (Bộ chuyển mạch) - thiết bị dùng cho máy tính cùng môi trường (cùng văn phòng, nhà, khoảng cách gần) giao tiếp.
Nhưng 7 máy tính có giao tiếp ngay được không? Chưa. Cần cáp nối máy tính đến switch.
Thường dùng cáp đồng (copper cable): Cat5e hoặc Cat6 (Cat6 nhanh hơn Cat5, Cat = Category). Một số switch cũng hỗ trợ cáp quang (fiber optic) - nhanh hơn cáp đồng rất nhiều.
Lưu ý quan trọng: Switch chỉ làm việc với cáp. Không thể nối máy tính vào switch bằng không dây (wireless).
Nếu muốn dùng không dây → dùng Access Point (Điểm truy cập). Cả switch và access point đều cho phép 7 máy tính giao tiếp, khác nhau: switch dùng cáp, access point dùng không dây.
Khi kết nối xong → các máy tính tạo thành Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network). LAN = tập hợp thiết bị kết nối tại vị trí vật lý giới hạn (nhà, văn phòng, tòa nhà). Không thể tạo LAN giữa máy tại Mỹ và máy tại Nga.
Switch tạo ra LAN. Triệu LAN trên thế giới → switch cực kỳ quan trọng. Nhà bạn là LAN, nhà hàng xóm là LAN, nơi làm việc là LAN.
Bài 2: Giao Tiếp Giữa Các Máy Tính Trên LAN
PC1 gửi gói tin (packet) đến PC6. Gói tin đến switch → switch đọc đích trong gói tin → chuyển đến PC6. Nếu PC1 gửi được gói tin đến PC6 → 2 máy trên cùng mạng, giao tiếp được.
Cấu trúc switch thực tế: Nhiều cổng (port), số lượng khác nhau (10, 24, 48...), gọi là LAN ports. Cổng LAN trên máy tính (bên sau PC, bên cạnh laptop) nối với cổng LAN trên switch bằng cáp.
Bài 3: Kết Nối Internet - Router Xuất Hiện
Switch chỉ tạo LAN, máy tính chỉ nói chuyện với nhau, không ra Internet được.
Thiết bị kết nối Internet: Router (Bộ định tuyến). Không có router → không thể lên Internet.
Cần: (1) Nối switch với router bằng cáp đồng. (2) Nối router với Internet qua cáp đặc biệt từ ISP (Nhà cung cấp dịch vụ Internet) - cáp này ISP cấp cho tiền thuê bao.
Vai trò:
- Switch: cho máy tính cùng LAN nói chuyện.
- Router: là "cửa ngõ" ra Internet. Gói tin từ PC1 → Switch → Router → Internet.
Router có nhiều cổng, cáp từ ISP cắm vào cổng WAN. PC1 gửi gói tin ra Internet: PC1 → Switch (hiểu muốn ra Internet) → Router (hiểu muốn ra Internet) → Internet qua cổng WAN.
Bài 4: Internet Là Gì? - Mạng Của Các Mạng
Internet = Network of Networks (Mạng của các mạng).
Hàng triệu LAN trên thế giới kết nối với nhau nhờ hàng nghìn router phân bố toàn cầu. Router là thiết bị nối các LAN khác nhau.
Tại sao không dùng 1 router duy nhất ở giữa Trái Đất? 3 vấn đề lớn:
- Quá tải (Overloading): Triệu thiết bị nối vào 1 router → cần triệu cổng → không thể thiết kế.
- Điểm lỗi đơn lẻ (Single Point of Failure): Router đó hỏng → Internet toàn cầu sập. Thảm họa!
- Vấn đề độ dài cáp: Cáp từ nơi xa nhất đến router giữa Trái Đất cực dài → rối ren, lỗi truyền dữ liệu.
Giải pháp: Cấu trúc phân tán (distributed structure) - hàng nghìn router phân bố khắp nơi. Cáp không quá dài, cân bằng tải (load balancing), tránh điểm lỗi đơn lẻ (một vài router hỏng → Internet vẫn chạy, chỉ giảm hiệu suất).
Cáp biển: 99% giao tiếp quốc tế qua 468 cáp nằm dưới biển (fiber optic). Dài từ 131km đến 20.000km. Cắt 1 cáp có thể làm sập Internet cả lục địa (sự kiện 2018: cáp Pháp-Africa bị cắt → 10 quốc gia mất Internet). Gần 200 sự cố/năm (neo tàu, thiên tai, thậm chí cướp cáp - 2007: hải tặc cướp 11km cáp Thái Lan-Vietnam-Hong Kong bán phế liệu).
Bài 5: Gói Tin Di Chuyển Trên Internet Như Thế Nào
Ví dụ: máy tính LAN1 gửi gói tin đến máy tính LAN2 (khác mạng).
- Máy gửi → Switch → Router LAN1.
- Router LAN1 đọc gói tin, thấy đích khác mạng → chuyển đến router kết nối Internet (key router).
- Tại key router: có 3 đường đi. Router tra bảng định tuyến (routing table) để chọn đường. Bảng định tuyến do processor đặc biệt tạo ra bằng thuật toán.
- Router chuyển gói tin theo đường tối ưu (không nhất thiết là đường ngắn nhất - tính cả tắc nghẽn, congestion control).
- Gói tin nhảy qua nhiều router trung gian, mỗi router tra bảng định tuyến, chuyển tiếp...
- Đến router LAN2 → Switch LAN2 → Máy đích.
2 thiết bị 2 nơi xa giao tiếp trong mili-giây - điều kỳ diệu của Internet!
Định nghĩa sách vở: Internet = Network of Networks (Mạng của các mạng). Kết hợp tất cả LAN trên thế giới + cấu trúc lõi giữa chúng.
Bài 6: Kết Nối Internet Từ Góc Độ Máy Tính
Giả sử nhà bạn có 1 máy tính → chỉ cần Home Router (Router gia đình = Switch + Router gộp).
Bạn vào udemy.com, click video → máy tạo gói tin (request) → Home Router → Internet → Server Udemy. Server nhận request → gửi trả về gói tin video (response) từng mảnh (streaming).
Streaming: Video gửi từng mảnh, không cần chờ toàn bộ video về máy mới xem. Nhanh hay chậm tùy tốc độ Internet.
Server = máy tính mạnh, phục vụ hàng nghìn client cùng lúc. Các công ty lớn (Udemy, Google) có nhiều server phân tán thế giới → khách hàng kết nối server gần nhất → nhanh hơn, cân bằng tải, tránh single point of failure.
Bài 7: WAN (Wide Area Network) Và VPN
WAN = mạng kết hợp nhiều LAN khác nhau. Ví dụ: công ty có văn phòng nhiều quốc gia, muốn chúng như cùng một môi trường.
Internet đã nối LAN rồi, tại sao cần WAN riêng? Vì Internet là mạng công cộng (public) - không an toàn cho dữ liệu bí mật công ty. Hacker có thể xem/sửa file truyền trên Internet.
Giải pháp: VPN (Virtual Private Network) tạo đường hầm (tunnel) an toàn qua mạng công cộng. Gói tin được mã hóa (encrypt) rồi gói vào gói tin khác (tunneling) → như bỏ thư vào phong bì rồi gửi. Ngay cả khi hacker chặn gói tin, cũng không đọc được nội dung.
Site-to-site VPN: Tunnel thiết lập giữa 2 router văn phòng. Router đích giải mã, lấy gói tin gốc, gửi đến máy đích.
Private WAN vs Public WAN (VPN): Private WAN = thuê đường truyền chuyên dụng từ ISP (đắt, an toàn tuyệt đối). Public WAN = dùng VPN qua Internet công cộng (rẻ, an toàn khá).
LAN an toàn hơn WAN vì gói tin không đi qua Internet. Nhưng Private WAN gần như an toàn bằng LAN.
Bài 8: ISP (Internet Service Provider) - Nhà Cung Cấp Dịch Vụ Internet
ISP chịu trách nhiệm truyền gói tin từ nơi này đến nơi khác. ISP điều khiển các router trong lõi Internet.
Phân cấp ISP:
- Local ISP: Cấp khu vực nhỏ (làng, khu phố). Kết nối LAN trong cùng khu vực.
- Regional ISP: Kết nối các Local ISP, nối các thành phố trong một nước.
- Global ISP: Kết nối các quốc gia (qua cáp biển). Backbone Internet.
Gói tin từ nhà A (Mỹ) đến nhà B (Trung Quốc): Local ISP → Regional ISP → Global ISP → Global ISP → Regional ISP → Local ISP → Nhà B.
Peering: Google/Amazon kết nối trực tiếp với Local ISP để khách hàng truy cập server nhanh hơn, an toàn hơn (không qua hạ tầng ISP công cộng). YouTube (của Google) nhờ đó mượt mà.
Bài 9: Tóm Tắt & Kết Thúc
Internet là mạng lưới khổng lồ của các mạng nhỏ. Switch tạo LAN, Router nối LAN thành Internet. ISP quản lý hạ tầng. VPN bảo mật dữ liệu trên Internet công cộng. Peering giúp gia khổng lồ tối ưu tốc độ.
Cảm ơn bạn đã theo dõi khóa học!