40 năm trước—vào tháng 9 năm 1981—DARPA đã công bố các thông số kỹ thuật cuối cùng của bộ giao thức TCP/IP, trong đó xác định các quy tắc cơ bản về cách thức hoạt động của internet. Mặc dù TCP/IP không được áp dụng rộng rãi cho đến tận năm 1983, cột mốc quan trọng này có thể giúp chúng ta hiểu tại sao TCP/IP lại quan trọng đến vậy.
TCP/IP là gì?
TCP/IP là một bộ giao thức bao gồm hai giao thức chính do Vint Cerf và Bob Kahn hình thành, Giao thức điều khiển truyền tải (TCP) và Giao thức Internet (IP). Giao thức Internet xác định địa chỉ và định tuyến—cách các gói dữ liệu truyền qua mạng. Giao thức điều khiển truyền tải xử lý việc tạo kết nối và đảm bảo các gói dữ liệu đến đúng đích của chúng. Hai giao thức làm việc cùng nhau để tạo ra nền tảng của internet hiện đại.
Tại sao TCP/IP được tạo ra?
Trước khi có internet, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (thông qua ARPA) đã tạo ra một mạng máy tính có tên ARPANET liên kết các máy tính của chính phủ Hoa Kỳ và các trường đại học trên khắp đất nước. ARPANET xuất hiện trực tuyến vào năm 1969. Trước TCP, ARPANET đã sử dụng một giao thức có tên là NCP (Chương trình điều khiển mạng) để tạo kết nối giữa các máy trên mạng.
Theo kế hoạch chuyển đổi NCP/TCP (RFC801) được công bố vào tháng 11 năm 1981, nhu cầu về TCP/IP nảy sinh từ nhiều phía. Càng ngày, các mạng máy tính thử nghiệm đã bắt đầu sử dụng các liên kết vô tuyến và vệ tinh thay vì dây vật lý. Ngoài ra, các tổ chức đã ngày càng nghiên cứu về các mạng cục bộ – các nhóm máy liên lạc với nhau trong cùng một cơ sở thay vì qua một khoảng cách xa. Các kiến trúc sư của ARPANET nhận ra rằng các giao thức cơ bản được sử dụng sau đó là “không đủ” để mở rộng tất cả các loại mạng mới và khác nhau này.
Đồng thời, trong những năm 1970, các công ty như IBM, DEC, AT&T và Xerox đã tạo ra các mạng máy tính không tương thích, độc quyền của riêng họ, làm chia sẻ thông tin bị phân mảnh. Vì vậy, bộ TCP/IP ngay lập tức được chú ý vì nó đại diện cho một giải pháp kiến trúc mở, không độc quyền, miễn phí bản quyền, cho phép các máy tính thuộc bất kỳ loại nào giao tiếp qua bất kỳ phương tiện nào, miễn là phần mềm TCP/IP được triển khai trên hệ thống .
Sự phát triển trên TCP và IP bắt đầu vào năm 1973 bởi Vint Cerf và Bob Kahn. Sau khi được Cerf, Kahn và những người khác phát triển trong suốt những năm 1970, DARPA đã công bố các thông số kỹ thuật về TCP và IP trong các tài liệu RFC 791 và 793, ngày tháng 9 năm 1981, đại diện cho lần giới thiệu công khai đầu tiên về khung TCP/IP đã hoàn thiện.
TCP/IP hoạt động như thế nào?
TCP và IP là hai công nghệ riêng biệt hoạt động cùng nhau để đạt được các kết nối đáng tin cậy thông qua một mạng máy tính không đồng nhất (nhiều loại máy tính và liên kết khác nhau).
Như đã đề cập trước đó, IP xử lý địa chỉ của các máy trên mạng và cách các khối dữ liệu (được gọi là “gói tin”) đến đích thích hợp. TCP đảm bảo rằng các gói đến đích mà không gặp lỗi, gọi trước để đảm bảo có máy chủ nhận thông tin và nếu thông tin bị mất trên đường đi hoặc bị hỏng, hãy truyền lại dữ liệu cho đến khi đến đó an toàn.
Các kiến trúc sư của TCP/IP đã cố tình tách riêng việc triển khai TCP và IP để làm cho mạng trở nên linh hoạt và có tính mô đun hơn. Trên thực tế, TCP có thể được hoán đổi bằng một giao thức khác gọi là UDP, giao thức này nhanh hơn nhưng cho phép mất dữ liệu trong các trường hợp không cần độ chính xác truyền 100%, chẳng hạn như cuộc gọi điện thoại hoặc phát video.
Các kỹ sư mạng gọi thiết kế mô-đun này là “ngăn xếp giao thức” và nó cho phép một số lớp thấp hơn trong ngăn xếp được xử lý độc lập theo cách phù hợp nhất với kiến trúc máy cục bộ. Sau đó, các lớp trên có thể hoạt động trên các lớp đó để giao tiếp với nhau. Trong trường hợp của Internet, ngăn xếp này thường bao gồm bốn lớp:
- Lớp liên kết – Các giao thức cấp thấp hoạt động với phương tiện vật lý (chẳng hạn như Ethernet)
- Lớp Internet – Định tuyến các gói tin (ví dụ IP)
- Lớp vận chuyển – Tạo và ngắt kết nối (ví dụ TCP)
- Lớp ứng dụng – Cách mọi người sử dụng mạng (web, FTP, v.v.)
Các giao thức xử lý web (chẳng hạn như Giao thức truyền siêu văn bản hoặc HTTP) nằm trên lớp ứng dụng và chúng hoạt động trên TCP và IP. Nhờ mô hình này, HTTP không cần biết cách tạo hoặc ngắt kết nối ở mức thấp—tất cả điều đó được xử lý bởi các giao thức thấp hơn trong ngăn xếp. Nó tạo nên một hệ thống rất linh hoạt và là lý do tại sao TCP/IP lại thành công như vậy và tại sao chúng vẫn đóng vai trò là xương sống của internet ngày nay.
Khi nào TCP/IP được sử dụng?
Trong quá trình phát triển, TCP/IP đã được đưa vào sử dụng thử nghiệm từ đầu năm 1973. Khi những người tạo ra nó tiếp tục tinh chỉnh các giao thức, Giao thức Internet (IP) đã chuyển từ phiên bản 1 sang phiên bản 4 vào năm 1981, đây vẫn là phiên bản IP vẫn được sử dụng rộng rãi Hôm nay.
Mặc dù DARPA đã giới thiệu phiên bản hoàn chỉnh đầu tiên của giao thức TCP và IP (phiên bản 4) vào tháng 9 năm 1981, nhưng một số máy tính ARPANET vẫn tiếp tục sử dụng các giao thức ARPANET trước đó (chẳng hạn như NCP) trong một thời gian. Như với bất kỳ công nghệ cố định nào, thay đổi có thể mất thời gian và các kiến trúc sư của kế hoạch đã thiết kế một giai đoạn chuyển tiếp giữa NCP và TCP sẽ kết thúc vào ngày 1 tháng 1 năm 1983.
“Ngày cờ” ngày 1 tháng 1 năm 1983 (ngày có sự thay đổi mạnh mẽ trong điện toán), đánh dấu sự khởi đầu của việc sử dụng rộng rãi TCP/IP và sự ra đời của Internet hiện đại. Ngay cả khi đó, các giao thức mạng khác vẫn được sử dụng rộng rãi và phải đến giữa những năm 1990, TCP/IP mới trở thành “người chiến thắng” rõ ràng trong cái mà một số người gọi là Cuộc chiến giao thức.
Tương lai của TCP/IP
Hiện tại, hầu hết Internet chạy trên Giao thức Internet phiên bản 4, thường được gọi là “IPv4”. Nhưng có một phiên bản mới hơn gọi là “IPv6”, được giới thiệu vào năm 1998, phiên bản này đang dần được tung ra theo thời gian (rất chậm). Trong số các tính năng quan trọng nhất của IPv6 là hỗ trợ địa chỉ 128-bit, cho phép 340 nghìn tỷ nghìn tỷ nghìn tỷ các thiết bị có địa chỉ IP duy nhất trên mạng.
Ngược lại, IPv4 hỗ trợ địa chỉ 32 bit, cho phép hơn 4,2 tỷ địa chỉ IP. Mặc dù 4,2 tỷ nghe có vẻ nhiều, nhưng chúng tôi đã đạt đến giới hạn địa chỉ IPv4 được chỉ định vào một thời điểm nào đó trong những năm 2010, tùy thuộc vào cách bạn chọn để đo lường.
May mắn thay, IPv4 và IPv6 có thể tương tác với nhau, vì vậy các nhà cung cấp máy tính, máy chủ lưu trữ internet và các cơ quan được chỉ định có một số khoảng trống trong khi thực hiện quá trình chuyển đổi sang IPv6 theo thời gian. Ngay cả với tất cả những cải tiến của nó, IPv6 vẫn truy tìm kiến trúc của nó từ cùng một nghiên cứu do Cerf và Evans bắt đầu vào năm 1973 và hoàn thiện vào năm 1981. Đó quả là một di sản. Chúc mừng sinh nhật TCP/IP!