Bạn có lẽ đã quen thuộc với Giao thức Internet (IP). Rốt cuộc, đó là “IP” trong IPv4 và IPv6. Đây là bộ quy tắc định tuyến dữ liệu qua các mạng để chúng đến đúng đích. Giao thức này quy định cách chia dữ liệu thành các gói nhỏ để truyền tải, và cách đánh địa chỉ cho chúng để vận chuyển, giống như việc gửi một gói hàng vật lý qua đường bưu điện. IP thường được nghĩ đến nhiều nhất trong mối liên hệ với Internet và việc truyền dữ liệu qua Ethernet hoặc Wi-Fi, nhưng có rất nhiều ứng dụng khác mà nó được sử dụng.
Giao thức IP không nói lên điều gì về dữ liệu bên trong gói, mà chỉ đề cập đến các tiêu đề được sử dụng để định tuyến gói dữ liệu đến đích cuối cùng.
Điều thú vị về IP là nó có thể được sử dụng với nhiều loại gói dữ liệu khác nhau, vì nó được thiết kế để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị qua các mạng riêng biệt. Tuy nhiên, nó không đảm bảo việc gửi gói thành công và có thể được kết hợp với một giao thức khác, như TCP, để đảm bảo điều này. IP có thể vận chuyển nhiều loại dữ liệu và truyền qua nhiều phương tiện vật lý khác nhau, nhưng dưới đây là một số ứng dụng đặc biệt nhất.
6. Audio over IP (AoIP): Âm Thanh Chất Lượng Cao Qua Mạng IP
Từ Sản Xuất Đến Livestream: AoIP Ở Khắp Mọi Nơi
Phòng thu âm hiện đại với phần mềm Dante AV trên màn hình laptop, minh họa ứng dụng Audio over IP (AoIP) trong sản xuất âm thanh chuyên nghiệp. Nguồn: Audinate
Tín hiệu âm thanh thường được truyền tải qua cáp analog hoặc kỹ thuật số điểm-điểm, và điều đó vẫn đúng, nhưng AoIP đang dần chiếm ưu thế nhờ tính linh hoạt của nó. AoIP cho phép truyền các luồng âm thanh chất lượng cao với độ trễ tối thiểu, dù là để phát sóng, livestream hay gửi âm thanh trong phòng thu hoặc những nơi khác. Và việc sử dụng IP có nghĩa là nó có thể dễ dàng tích hợp với các hệ thống kết nối mạng khác, thường là trên cùng một hệ thống cáp.
Thông thường, dữ liệu âm thanh được nén bằng các codec như AAC, MP3 và Opus để giảm lượng dữ liệu gửi đi. Sau đó, một trong số các giao thức sẽ được sử dụng cùng với IP để quản lý việc truyền tải, bao gồm RTP cho luồng âm thanh, SIP để báo hiệu và điều khiển, cùng với các giao thức chuyên biệt hơn như Dante AV (có thể xử lý cả luồng video), AES67 và Ravenna. AoIP sử dụng bộ đệm rung (jitter buffers) để giảm tác động của sự biến đổi thời gian khi gói tin đến và các phương pháp đồng bộ hóa khác nhau như Giao thức Thời gian Chính xác (Precision Time Protocol), cung cấp độ chính xác dưới micro giây.
5. IP over InfiniBand (IPoIB): Kết Nối Tốc Độ Cao Cho Điện Toán Hiệu Năng Cao
Cụm Máy Chủ Hiệu Năng Cao Cần Tốc Độ Và Sự Tiện Lợi Của IP
Cụm máy chủ (server cluster) trong trung tâm dữ liệu, minh họa hệ thống điện toán hiệu năng cao (HPC) sử dụng InfiniBand và IP over InfiniBand (IPoIB) cho kết nối tốc độ. Nguồn: Wikicommons
InfiniBand là một chuẩn mạng được sử dụng trong điện toán hiệu năng cao (HPC). Nó được thiết kế để kết nối nội bộ tốc độ cao với độ trễ thấp, đạt tốc độ từ 400Gbps trở lên. Nó nhanh vì có thể tạo kết nối trực tiếp giữa các đơn vị dữ liệu và tính toán, gửi MTU thông thường nhiều lần cùng lúc. InfiniBand có thể mở rộng lên các hệ thống cực lớn, kết nối hàng chục nghìn node đồng thời, nhưng mặc định nó không sử dụng IP. Về mặt kỹ thuật, đây là IP over InfiniBand, nhưng vì nó sử dụng IP để định tuyến, nên nó vẫn nằm trong danh sách này.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là chúng không thể hoạt động cùng nhau. IPoIB phác thảo cách thức lưu lượng mạng IP tiêu chuẩn có thể được truyền qua phần cứng InfiniBand. Khi được sử dụng theo cách này, InfiniBand mô phỏng một lớp mạng IP trên nền tảng truyền tải hiệu năng cao. Điều này tiện lợi khi bạn đang sử dụng các hệ thống và công cụ mạng tiêu chuẩn cần IP, nhưng bạn muốn tận dụng lợi ích về băng thông và độ trễ của InfiniBand, cùng với các tính năng nâng cao như truy cập bộ nhớ trực tiếp mà giao thức truyền tải này cho phép.
4. Thread: Nền Tảng Mạng IPv6 Cho Nhà Thông Minh
Lớp Giao Thức Này Dùng IPv6 Để Định Địa Chỉ, Khác Biệt Với Wi-Fi
Thiết bị Google Nest minh họa tích hợp giao thức Matter và Thread trong hệ sinh thái nhà thông minh, cho phép kết nối các thiết bị IoT tiêu thụ ít năng lượng.
Thế giới nhà thông minh thường là một mớ hỗn độn, và tôi e rằng sự phổ biến ngày càng tăng của các thiết bị Matter sẽ không thay đổi điều đó sớm. Nhưng Matter làm một vài điều khác biệt trong việc kết nối các thiết bị IoT, chẳng hạn như sử dụng Wi-Fi hoặc Ethernet cho các thiết bị yêu cầu băng thông cao, và Thread thú vị hơn, dành cho các thiết bị mesh tiêu thụ ít năng lượng.
Thread hoạt động trên lớp IP để định địa chỉ thông qua IPv6, đồng thời xây dựng trên IEEE 802.15.4, cùng một giao thức mà Zigbee cũng dựa vào. Tuy nhiên, chúng không giống nhau; Thread có khả năng truy cập đám mây và mã hóa AES theo mặc định, đồng thời cần một Thread Border Router để kết nối mạng Thread với bất kỳ mạng dựa trên IP nào khác để truy cập Internet hoặc mạng LAN.
3. NVMe-oF over IP: Lưu Trữ Tốc Độ Cao Trên Mạng
Kết Nối Ổ SSD Tốc Độ Cao Vào Mạng Của Bạn
NVMe là một giao thức truyền thông được thiết kế cho các thiết bị lưu trữ dựa trên bộ nhớ flash. Nó thường được tìm thấy nhất khi sử dụng bus PCIe cục bộ để kết nối, nhưng giao thức này cũng cho phép NVMe hoạt động trên Fabrics (mạng lưới), đây chỉ là một tên gọi khác cho các giao thức truyền tải mạng như Fiber, Ethernet, InfiniBand và TCP. Phần mở rộng này của giao thức NVMe có nghĩa là các ngân hàng bộ nhớ của SSD có thể được các máy tính khác trên mạng truy cập, và TCP/IP là cách phổ biến nhất để thực hiện điều đó qua mạng IP.
Mọi thứ sẽ phức tạp hơn một chút nếu bạn sử dụng các fabrics không dựa trên IP, nhưng đối với TCP/IP, bạn có thể đạt được tốc độ gần như tương đương với việc sử dụng liên kết PCIe cục bộ, nhưng từ bất cứ đâu trên mạng. Bạn có thể dễ dàng làm bão hòa mạng gia đình của mình khi sử dụng nó, hoặc sử dụng nó trong phòng thí nghiệm tại nhà như một cái cớ để nâng cấp thiết bị mạng của mình, vì bạn có thể dễ dàng đạt tốc độ truyền 100GB/s.
2. iSCSI: Truy Cập Lưu Trữ Cấp Khối Qua Mạng
Truy Cập Trực Tiếp Dữ Liệu Trên Thiết Bị Lưu Trữ Qua Mạng
Internet Small Computer System Interface, hay iSCSI, là một giao thức lưu trữ cho phép bạn truy cập trực tiếp các khối trên thiết bị lưu trữ qua mạng. Nó hoàn hảo cho cơ sở dữ liệu hoặc các tác vụ ảo hóa vì nó trình bày bộ nhớ ở cấp độ khối thay vì cấp độ tệp, như thể ổ đĩa được cài đặt cục bộ. Nó có thể sử dụng bất kỳ mạng dựa trên IP nào để thực hiện điều đó, ngay cả Internet, và rất phổ biến trong môi trường doanh nghiệp để tạo Mạng Khu vực Lưu trữ (SAN) cho bộ nhớ mở rộng với khả năng dự phòng. Nó đủ nhanh để chơi game, và là một lựa chọn tốt cho các chuyên gia sáng tạo cần truyền một lượng lớn dữ liệu qua mạng hoặc làm việc với các tệp video lớn.
1. IP over Avian Carriers (IPoAC): Giao Thức Hài Hước Với Bồ Câu
RFC 1149 Mang Đến Hài Hước Cho Thế Giới Giao Thức
Đàn chim bồ câu đang bay, biểu tượng cho giao thức hài hước IP over Avian Carriers (IPoAC) hay RFC 1149, minh họa việc truyền dữ liệu qua chim. Nguồn: Pexels
IPoAC hay RFC 1149 là một sự châm biếm hài hước đối với sự nghiêm túc thường thấy của Lực lượng Đặc nhiệm Kỹ thuật Internet (IETF) và Hiệp hội Internet, mô tả một cách truyền tải dữ liệu bằng cách sử dụng chim bồ câu làm lớp vận chuyển. Nếu bạn nhấp vào liên kết và để ý ngày RFC được đăng, chúc mừng ngày Cá tháng Tư! Trong một truyền thống lâu đời (gần bằng thời gian Internet tồn tại), Biên tập viên RFC của Internet đã đăng ít nhất một RFC vào ngày Cá tháng Tư kể từ năm 1989.
Năm 2001, Nhóm Người dùng Linux Bergen đã thực sự triển khai IPoAC lần đầu tiên, với một đàn chim bồ câu đưa các gói ping đến một địa điểm và sau đó quay trở lại. Toàn bộ quá trình mất gần hai giờ cho gói ping đi và về, khá kém, nhưng thật tốt khi biết rằng tôi vẫn có thể gửi meme ngay cả khi Internet điện tử bị sập.
Đây Chỉ Là Một Vài Trong Số Nhiều Ứng Dụng Của Giao Thức Internet
Mô hình OSI cho mạng máy tính được thiết kế để linh hoạt, và Giao thức Internet chỉ là một trong nhiều lựa chọn cho lớp mạng để định tuyến các gói dữ liệu đến đích theo những cách khác nhau. Ethernet chỉ là một trong số nhiều công nghệ lớp 2 mà IP có thể chạy trên đó, và tôi chắc chắn sẽ có nhiều hơn nữa trong tương lai khi chúng ta phát minh ra những cách truyền dữ liệu nhanh hơn.
