Mạng máy tính, dù là trên các mạng nội bộ hay xuyên suốt Internet, đều được thiết lập để sử dụng Giao thức Internet (IP) cho việc chuyển tiếp các gói dữ liệu (datagram) qua các ranh giới mạng. Về cơ bản, đây là lớp định địa chỉ cho Internet, và dù đó là IPv4 hay IPv6, nó đều cho phần cứng mạng biết nơi cần định tuyến các gói tin đi qua, giống như một địa chỉ trên phong bì hướng dẫn dịch vụ bưu chính nơi gửi thư.
Hệ thống này đã hoạt động hiệu quả, nhưng có một vấn đề: Khi Internet bùng nổ, không gian địa chỉ IPv4 nhanh chóng cạn kiệt, dẫn đến sự ra đời của IPv6 với hàng tỷ địa chỉ duy nhất bổ sung. Quá trình chuyển đổi sang IPv6 đã diễn ra khá chậm chạp (thực sự, đã kéo dài hơn một phần tư thế kỷ), một phần là do sự phát triển mạnh mẽ của cơ chế “dual-stack” trên Internet, nơi IPv4 được dịch sang IPv6 để truyền tải và sau đó được dịch ngược lại thành IPv4 ở đầu bên kia.
Tuy nhiên, một yếu tố quan trọng khác là kiến trúc Internet đã thay đổi đáng kể. Các máy khách hoặc máy chủ không còn cần địa chỉ IP duy nhất, liên tục để dữ liệu được định tuyến hiệu quả đến chúng. Sự gia tăng mật độ bóng bán dẫn đã biến thế giới điện toán từ mô hình khan hiếm sang mô hình dồi dào, và đó là trạng thái hiện tại của chúng ta, với các Mạng Phân phối Nội dung (CDN) lưu trữ các bản sao nội dung và dịch vụ cục bộ gần người dùng, phòng khi cần. Đây là một sự dịch chuyển cơ bản, và vì các CDN hoạt động dựa trên tên miền (domain names) chứ không phải địa chỉ IP, những lo ngại cũ về việc cạn kiệt địa chỉ IP đã giảm đi đáng kể.
Internet Đã Phải Mở Rộng Thần Tốc
Sự Bùng Nổ Của Di Động Và Những Giải Pháp IP Tạm Thời
Khi địa chỉ IPv4 nhanh chóng cạn kiệt vào đầu những năm 2000, người ta tin rằng máy tính cá nhân sẽ là động lực chính thúc đẩy việc áp dụng IPv6. Điều này có vẻ hợp lý đối với hầu hết các nhà phân tích và chuyên gia mạng, nhưng rồi một sự kiện quan trọng đã xảy ra—một bước ngoặt lớn đưa trình duyệt web vào túi mọi người. Tôi đang nói đến việc iPhone ra mắt vào năm 2007, buộc các nhà mạng di động, như T-Mobile, phải lựa chọn giữa việc mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu hoặc triển khai IPv6 rộng rãi hơn.
Các giải pháp mở rộng quy mô sớm đã dẫn đến việc chúng ta có NAT, biến một địa chỉ IPv4 bên ngoài thành một cách để truy cập mọi thiết bị trên mạng gia đình từ Internet. Điều này đã làm chậm lại vấn đề cạn kiệt và việc áp dụng IPv6 vẫn tiếp tục, nhưng với tốc độ chậm.
Trong khi người dùng gia đình sử dụng các đường hầm 6to4 để thêm IPv6 vào bộ định tuyến của họ, T-Mobile lại đi theo một hướng khác, chuyển sang IPv6-only cho lớp truyền tải của mình. Điều đó có nghĩa là họ cần một công cụ dịch thuật ở cả hai đầu để chuyển đổi từ và sang IPv4, và họ đã tìm thấy giải pháp này trong 464XLAT. Công nghệ này kết hợp dịch thuật không trạng thái ở phía người dùng (CLAT) với dịch thuật có trạng thái ở phía nhà cung cấp (PLAT) để cho phép các thiết bị chỉ dùng IPv6 giao tiếp với các máy chủ IPv4, và nó hoạt động hiệu quả đến mức vẫn đang được sử dụng.
Tốc Độ Phát Triển Của IPv6 Nhờ Các Quốc Gia Thiếu IPv4
Khi Cơ quan Gán số Internet (IANA) phân phát các khối địa chỉ IP cho các cơ quan đăng ký khu vực, không phải quốc gia nào cũng nhận được phần của mình một cách công bằng dựa trên dân số. Ví dụ, Trung Quốc và Ấn Độ nhận được số lượng địa chỉ IPv4 không đủ để có được một địa chỉ mỗi người, trong khi Hoa Kỳ nhận được 4,6 địa chỉ mỗi người. Sự mất cân bằng này có nghĩa là các quốc gia đó cần áp dụng IPv6 sớm hơn nhiều, đây là một yếu tố quan trọng giải thích tại sao tỷ lệ chấp nhận IPv6 trên toàn thế giới hiện đã vượt quá 40%.
CDN: Cách Nội Dung Đến Với Người Dùng Cuối Cùng
CDN Hoạt Động Dựa Trên Tên Miền, DNS Định Tuyến Đến Điểm Gần Nhất
Internet không còn được phục vụ cho người dùng từ các máy chủ được địa chỉ hóa riêng lẻ. Không phải là những máy chủ đó đã biến mất, nhưng sự trỗi dậy của các nhà cung cấp dịch vụ đám mây, các trung tâm dữ liệu toàn cầu và mạng phân phối nội dung (CDN) có nghĩa là cách định tuyến dữ liệu cũ đã thay đổi. Thay vì Internet tập trung vào lớp mạng là động lực tạo doanh thu, nó đã chuyển lên lớp ứng dụng. Dữ liệu không còn được lưu trữ để kéo theo yêu cầu; nó được cấp phát trước và lưu vào bộ nhớ đệm trên toàn cầu để sẵn sàng phòng khi cần.
Khi nhiều bản sao dữ liệu mà người dùng có thể cần nằm trên các máy chủ khác nhau hoặc thậm chí ở các châu lục khác nhau, bạn cần một mô hình định tuyến khác. Và DNS (Hệ thống Tên miền) chính là câu trả lời. Khi bạn yêu cầu dữ liệu từ một tên miền mà CDN xử lý, nó sẽ sử dụng khu vực địa lý chung của bạn và định tuyến nâng cao để phản hồi từ bản sao dữ liệu hoặc dịch vụ được lưu trong bộ nhớ đệm gần nhất, đồng thời giữ địa chỉ IP của máy chủ vật lý ẩn khỏi người dùng. Điều này thường nhanh hơn, an toàn hơn và dễ dàng hơn cho người dùng, nhà phát triển và quản trị viên hệ thống, nhưng như chúng ta đã thấy, các sự cố về CDN có thể ngăn chặn quyền truy cập vào các phần lớn của Internet.
DNS Đang Trở Nên Quan Trọng Hơn Địa Chỉ IP
Cơ sở hạ tầng thay đổi của Internet đã làm cho địa chỉ IP ít được quan tâm hơn bên ngoài các mạng riêng. Người dùng cuối không cần biết CDN đã lưu trữ tài nguyên họ đang cố gắng truy cập ở đâu; họ chỉ cần tên miền của tài nguyên đó. CDN chịu trách nhiệm khớp các tên miền đó với bản sao dữ liệu được lưu trong bộ nhớ đệm gần nhất được yêu cầu, và tất cả diễn ra một cách minh bạch đối với người dùng.
Nội Dung Là Vua, Kể Cả Về Mặt Kết Nối
Laptop ThinkPad X1 2-in1 trên website XDA minh họa sự hội tụ công nghệ và kết nối Internet hiện đại
Cơ chế dual-stack của IPv4 và IPv6 trên Internet có thể sẽ không bao giờ biến mất hoàn toàn, nhưng điều đó hoàn toàn ổn. Giống như nhiều thứ trong cuộc sống, không nhất thiết phải là cái này hay cái kia; chúng có thể cùng tồn tại hài hòa. Và với sự trỗi dậy của các dịch vụ phân phối nội dung, các lớp dịch thuật Giao thức Internet, và sự phân cấp của Internet, không gian địa chỉ IP ít được quan tâm hơn, vì CDN xử lý các phần phức tạp để bạn có thể sử dụng tên miền cho mọi thứ.
Những thay đổi trong kiến trúc Internet đang định hình lại cách chúng ta tương tác với thế giới số. Caphecongnghe.com luôn cập nhật những thông tin và phân tích chuyên sâu nhất, giúp bạn nắm bắt kịp thời các xu hướng công nghệ tiên tiến, hiểu rõ hơn về thế giới mạng đang phát triển không ngừng. Hãy theo dõi chúng tôi để không bỏ lỡ những kiến thức giá trị, giúp bạn luôn dẫn đầu trong kỷ nguyên số.