Ở các bài trước của Series Nhập môn mạng máy tính đã trình bày tổng quan về các công nghệ mạng máy tính và Internet. Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu sơ lượt qua lịch sử phát triển của Internet.
Lịch sử của mạng máy tính
Mạng máy tính và Internet ngày nay khởi đầu từ những năm đầu của thập niên 60, khi mà mạng điện thoại đang thống trị mạng lưới thông tin liên lạc của thế giới.
Sự phát triển của mạng chuyển mạch gói 1961 – 1972
Mạng điện thoại sử dụng việc chuyển mạch để truyền tải thông tin từ người gửi tới người nhận – tiếng nói được truyền đi với một tốc độ không đổi giữa người gửi và người nhận. Vào đầu những năm 1960, vì tầm quan trọng của máy tính ngày càng tăng (trong khi chi phí cho một máy tính là rất lớn) và sự ra đời của máy tính đa nhiệm, người ta bắt đầu xem xét vấn đề làm thế nào để kết nối các máy tính với nhau nhằm chia sẻ giữa người dùng ở những vùng địa lý khác nhau.
Có ba nhóm nhiên cứu độc lập nhau trên thế giới, gồm:
Công trình về chuyển mạch gói được công bố đầu tiên là của Leonard Kleinrock (tại thời điểm đó đang là nghiên cứu sinh của MIT). Sử dụng lý thuyết hàng đợi, công trình của Kleinrock chứng minh sự hiệu quả của chuyển mạch gói. Năm 1964, Paul Baran tại Viện Rand đã bắt đầu nghiên cứu việc sử dụng các chuyển mạch gói cho bảo mật giọng nói trên các mạng quân sự, và tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia ở Anh, Donald Davies và Roger Scantlebury cũng đã phát triên ý tưởng của họ trên chuyển mạch gói.
Công việc tại MIT, Rand và NPL đặt nền móng cho Internet ngày nay. Nhưng Internet ngày nay lại có một lịch sử lâu dài về quan điểm nghiên cứu của đầu những năm 1960, quan điếm “hãy cứ xây dựng nó và chứng minh nó”. J.C.R Licklider và Lawrence Roberts – hai đồng nghiệp của Kleinrock tại MIT – tiếp tục dẫn đầu chương trình khoa học máy tính tại Cơ quan nghiên cứu cao câp (ARPA) tại Hoa Kỳ. Roberts công bố một kế hoạch tổng thể cho ARPAnet, mạng máy tính chuyển mạch gói đầu tiên và là tổ tiên trực tiếp của mạng Internet công cộng ngày nay.
Thiết bị chuyển mạch gói đầu được gọi là bộ vi xử lý thông điệp (interface message processor – IMP), và hợp đồng xây dựng các thiết bị chuyển mạch đã được trao cho công ty BBN. Vào ngày lao động của Mỹ năm 1969, IMP đầu tiên được lắp đặt tại UCLA dưới sự giám sát của Kleinrock, và ba IMP bổ sung đã được cài đặt ngay sau đó tại Viện Nghiên cứu Stanford (SRI), UC Santa Barbara và Đại học Utah.
Bốn nút mạng lớn được lắp đặt vào cuối năm 1969 này là tiền thân sơ khai của Internet. Kleinrock nhớ lại lần sử dụng đầu tiên của mạng này là đế thực hiện một đăng nhập từ xa từ UCLA đến SRI, đã làm sập hệ thống.
Vào năm 1972, ARPAnet đã tăng lên đến khoảng 15 nút và đã được đưa ra trình diễn đầu tiên bởi Robert Kahn tại Hội nghị quốc tế về Truyền thông máy tính năm 1972. Giao thức đầu tiên “host-to-host” giữa các hệ thống ARPAnet, được gọi là giao thức điều khiển mạng (Network Control Protocol – NCP) được hoàn thành (RFC 001). Ray Tomlinson đã viết các chương trình email đầu tiên vào năm 1972.
Mạng độc quyền và liên mạng 1972 – 1980
ARPAnet đầu tiên là một mạng lưới khép kín duy nhất. Để giao tiếp với một máy chủ ARPAnet, ARPAnet phải thực sự gắn liền với một IMP ARPAnet khác. Đến giữa những năm 1970, có thêm nhiều mạng chuyển mạch gói độc lập bên cạnh ARPAnet ra đời:
- ALOHAnet, một mạng lưới các trường đại học liên kết trên các hòn đảo Hawaii, hay như gói truyền hình vệ tinh của DARPA (RFC 829) và các mạng vô tuyến trọn gói.
- Telenet, một sản phấm mạng chuyển mạch gói thương mại dựa trên công nghệ ARPAnet của công ty BBN.
- Cyclades, một mạng chuyến mạch gói của Pháp tiên phong bởi Louis Pouzin.
- Mạng chia sẻ thời gian như Tymnet và mạng Dịch vụ Thông tin GE, và những mạng khác nữa, trong những năm cuôi thập niên 1960 và đầu thập niên 1970.
- IBM SNA (1969-1974), hoạt động song song với ARPAnet.
Một số mạng khác thì đang được phát triển. Việc phát triển một cấu trúc để kết nối mạng lại với nhau đang ngày càng phát triển mạnh. Công việc tiên phong trên các mạng kết nối (dưới sự bảo trợ của cơ quan dự án phòng thủ tiên tiến (DARPA)), trong bản chất tạo ra một mạng của các mạng, được thực hiện bởi Vinton Cerf và Robert Kahn; cụm từ internetting được đặt ra đế mô tả công việc này.
Những nguyên tắc kiến trúc được thể hiện trong giao thức TCP. Tuy nhiên, các phiên bản đầu của TCP khá là khác với TCP hiện nay. Các phiên bản đầu của TCP sử dụng dịch vụ gửi lại kết hợp dịch vụ chuyển tiếp gói tin (ngày nay là giao thức IP đảm nhận) để đảm bảo tính tin cậy.
Thử nghiệm ban đầu với TCP, kết hợp với việc nhận ra tầm quan trọng của một dịch vụ vận chuyển không tin cậy, không được kiểm soát luồng, cho các ứng dụng như điện thoại Internet đã dẫn đến việc tách IP ra khỏi giao thức TCP và sự phát triển của giao thức UDP. Ba giao thức Internet quan trọng mà chúng ta thấy ngày nay là TCP, UDP, và IP là những khái niệm được hình thành vào cuối những năm 1970.
Ngoài các nghiên cứu DARPA liên quan đen Internet, nhiều hoạt động mạng quan trọng khác đã được tiến hành. Ở Hawaii, Norman Abramson phát triển ALOHAnet, một mạng vô tuyến dựa trên gói cho phép đa truy cập từ xa. Giao thức ALOHA là giao thức đa truy cập đầu tiên, cho phép người dùng ở những vùng địa lý khác nhau chia sẻ một phương tiện truyền thông phát sóng duy nhất (ví dụ như một tần số vô tuyến).
Metcalfe và Boggs được xây dựng trên công trình giao thức đa truy cập của Abramson khi họ đã phát triển giao thức Ethernet, dựa trên nguyên tắc broadcast. Điều thú vị là, giao thức Ethernet của Metcalfe và Boggs được thúc đấy bởi sự cần thiết phải kết nối nhiều máy tính, máy in và các ổ đĩa dùng chung. Nhiều năm trước, trước khi cuộc cách mạng máy tính và sự bùng nổ của các mang, Metcalfe và Boggs đã đặt nền tảng cho máy tính mạng LAN ngày nay.
Công nghệ Ethernet là đại diện cho một bước tiên quan trong cho liên mạng. Mỗi mạng Ethernet cục bộ chính là một mạng, và khi số lượng các mạng LAN tăng lên nhanh chóng, sự cần thiết phải nối kết các mạng LAN với nhau ngày càng trở nên quan trọng.
Sự phát triển mạng 1980 – 1990
Vào cuối những năm 1970, có khoảng 200 máy chủ kết nối đến ARPAnet. Đến cuối những năm 1980, số lượng các máy chủ kết nối đến một hệ thống mạng công cộng gần giống như Internet ngày nay lên đến con số trăm ngàn. Đây chính là năm phát triển mạnh mẽ của mạng. Sự tăng trưởng này đến từ nỗ lực tạo ra những mạng máy tính kết nối những trường đại học lại với nhau.
BITNET cung cấp email và truyền tải file giữa các trường đại học ở khu vực Bắc Mỹ. CSNET được thiết lập đế kết nối những nhà nghiên cứu không truy cập được vào mạng ARPAnet. Vào năm 1986, NSFNET được tạo ra để cung cấp kết nối cho các trung tâm siêu máy tính do NSF tài trợ. Đường truyền chính của NSFNET ban đầu có tốc độ 56 kbps, sau đó nâng lên 1.5 Mbps vào cuối thập kỷ, và nó được sử dụng làm đường truyền chính để kết nối các khu vực lại với nhau.
Nhiều thành phần của kiến trúc Internet hiện đại xuất hiện trong cộng đồng ARPAnet. TCP/IP chính thức trở thành một chuẩn giao thức cho ARPAnet thay thế cho giao thức NCP vào ngày 1 tháng 7, năm 1983. Trong những năm cuối thập niên 1980, TCP được tăng thêm khả năng điều khiển chống tắt nghẽn. DNS (ánh xạ giữa tên máy tính trên Internet và địa chỉ IP 32 bit) cũng được phát triển.
Song hành cùng với sự phát triển của ARPAnet (chủ yếu là những nỗ lực của Mỹ), người Pháp cũng phát triển dự án Minitel vào đầu những năm 1980, với tham vọng đem mạng chuyển mạch gói đến từng nhà. Hệ thống Minitel, được tài trợ của chính phủ, bao gồm các mạng chuyển mạch gói công cộng (dựa trên gói giao thức X.25), các máy chủ Minitel, và các thiết bị đầu cuối rẻ tiền với các modem tốc độ thấp được gắn sẵn. Minitel đạt được thành công lớn vào năm 1984 khi chính phủ Pháp phát miễn phí thiết bị đầu cuối Minitel cho hộ nào cần.
Các trang Minitel gồm những trang miễn phí như số điện thoại cũng như các trang riêng có trả tiền sử dụng. Vào giai đoạn cực thịnh giữa những năm 1990, nó cung cấp trên 20.000 dịch vụ, từ ngân hàng tại nhà cho đến các cơ sở dữ liệu nghiên cứu đặc biệt. Nó được sử dụng bởi 20 phần trăm dân số Pháp và tạo ra hơn một tỷ dollar doanh thu mỗi năm, đồng thời tạo ra 10.000 việc làm. Minitel đã trở thành một thành phần lớn trong hộ gia đình Pháp 10 năm trước khi hầu hết người Mỹ nghe đến Internet.
Sự bùng nổ của Internet thập niên 1990
Thập niên 1990 đánh dấu bởi hàng loạt sự kiện cho sự phát triển không ngừng và việc thương mại hóa trong tương lai gần của Internet. Tổ tiên của Internet là ARPAnet dần biến mất. MILNET và Mạng chuyển gói Quốc phòng phát triển từ những năm 1980 để đảm đương hầu hết lưu lượng liên quan đến Bộ Quốc phòng Mỹ và NSFNET được sử dụng để làm mạng chính kết nối các mạng khu vực trong nước Mỹ và các mạng quốc gia bên ngoài khác.
Vào năm 1991, NSFNET bỏ các giới hạn sử dụng cho mục đích thương mại NSFNET. NSFNET cũng sẽ bị ngừng hoạt động vào năm 1995, với lưu lượng mạng truyền chính được thực hiện bời các Nhà Cung cấp Dịch vụ Internet thương mại.
Sự kiện chính của năm 1990 là sự xuất hiện của ứng dụng World Wide Web, mang Internet vào hộ gia đình cũng như doanh nghiệp trên toàn thế giới. Web phục vụ như là một nền tảng cho phép triển khai hàng trăm các ứng dụng mới.
Web được phát minh tại CERN bởi Tim Bemers-Lee giữa năm 1989 và 1991, dựa trên ý tưởng bắt nguồn từ công việc trước đây về siêu văn bản từ những năm 1940 bởi Vannevar Bush và từ những năm 1960 bởi Ted Nelson. Bemers-Lee và các cộng sự đã phát triền phiên bản đầu tiên của HTML, HTTP, máy chủ web và trình duyệt – bốn thành phần chính của ứng dụng web.
Vào khoảng vào cuối năm 1993 đã có khoảng hai trăm máy chủ web đi vào hoạt động. Vào khoảng thời gian này một số nhà nghiên cứu đã phát triển trình duyệt web với giao diện đồ họa, bao gồm cả Marc Andreessen, người đã dẫn dắt sự phát triển của trình duyệt Mosaic có giao diện đồ họa. Năm 1994 Marc Andreessen và Jim Clark thành lập Mosaic Communications, mà sau này trở thành Netscape Communications Corporation. Năm 1995, sinh viên đại học đã được sử dụng Mosaic và Netscape để lướt Web hàng ngày.
Vào khoảng thời gian này, các công ty, lớn và nhỏ bắt đầu vận hành các máy chủ Web và giao dịch thương mại điện tử trên web. Năm 1996, Microsoft bắt đầu làm ra trình duyệt, khơi mào cuộc chiến trình duyệt giữa Netscape và Microsoft, mà Microsoft giành thắng lợi một vài năm sau đó.
Nửa sau của những năm 1990 là giai đoạn phát triển mạnh mẽ và đổi mới cho Internet, với các tập đoàn lớn và hàng ngàn các dự án khởi nghiệp tạo ra các sản phẩm và dịch vụ Internet. Internet email tiếp tục phát triển với tính năng phong phú cho người đọc thư, cung cấp sổ địa chỉ, tập tin đính kèm, và truyền thông đa phương tiện. Vào cuối thiên niên kỷ Internet đã hỗ trợ hàng trăm ứng dụng phổ biến, bao gồm bốn nhóm ứng dụng nổi tiếng:
- E-mail, bao gồm cả tập tin đính kèm và email có thể truy cập từ Web.
- Các Web, bao gồm duyệt web và Internet thương mại.
- Nhắn tin tức thời với danh sách liên lạc, đi tiên phong là ICQ.
- Chia sẻ Peer-to-peer các tập tin MP3, đi tiên phong là Napster.
Điều thú vị là hai nhóm ứng dụng nổi tiếng đầu tiên đến từ các cộng đồng nghiên cứu, trong khi hai nhóm cuối cùng được tạo ra bởi một vài doanh nhân trẻ.
Giai đoạn 1995-2001 là một giai đoạn “lên voi xuống chó” đối với Internet trong thị trường tài chính. Trước khi có lợi nhuận, hàng trăm các khởi nghiệp Internet cho phép sử dụng dịch vụ của họ miễn phí và đồng thời đưa công ty lên thị trường chứng khoán. Nhiều công ty đã có giá trị lên đến hàng tỷ dollar mà không có bất kỳ lợi nhuận đáng kể nào. Các cổ phiếu Internet sụp đổ vào năm 2000-2001, và rất nhiều khởi nghiệp phải đóng cửa.
Tuy nhiên, một số công ty nổi lên như những người chiến thắng lớn trong không gian Internet, bao gồm cả Microsoft, Cisco, Yahoo, e-Bay, Google, và Amazon.
Sự phát triển những năm gần đây của Internet
Đổi mới trong mạng máy tính tiếp tục ở một tốc độ nhanh chóng. Tiến bộ đang được thực hiện trên tất cả các mặt trận, trong đó có việc triển khai các ứng dụng mới, nội dung phân phối, điện thoại Internet, tốc độ truyền tải cao hơn trong mạng LAN, và bộ định tuyến nhanh hơn. Nhưng ba phát triển đáng chú ý đặc biệt là gia tăng của mạng truy cập tốc độ cao (bao gồm cả truy cập không dây), bảo mật, và mạng P2P.
Sự phát triển của băng thông rộng truy cập Internet, thông qua cáp và DSL, chuẩn bị cho một sự thịnh vượng của các ứng dụng đa phương tiện mới, bao gồm cả thoại và video qua IP, chia sẻ video, và truyền hình qua IP. Sự có mặt khắp nơi và ngày càng tăng của các mạhg WiFi tốc độ cao (11 Mbps và cao hơn) và tốc độ trung bình (hàng trăm kbps) giúp truy cập Internet thông qua mạng điện thoại di động không chỉ làm cho nó có thể duy trì liên tục kết nối, mà còn tạo điều kiện cho một tập hợp các dịch vụ mới thú vị.
Sau một loạt các tấn công từ chối dịch vụ vào các máy chủ web nổi bật trong những năm cuối 1990, và sự gia tăng các cuộc tấn công bởi worms (ví dụ, sâu Blaster), an ninh mạng đã trở thành một chủ đề vô cùng quan trọng. Những cuộc tấn công đã dẫn đến sự phát triển của các hệ thống phát hiện xâm nhập nhằm cảnh báo sớm về một cuộc tấn công, và việc sử dụng các tường lửa để lọc ra lưu lượng truy cập không mong muốn trước khi nó tiến vào mạng.
Việc đổi mới cuối cùng mà chúng ta lưu ý đặc biệt là mạng P2P. Thông thường, máy tính của người sử dụng có khả năng kết nối liên tục nên có thế chia sẽ thông tin liên tục. Đã có nhiều câu chuyện thành công P2P trong thập niên qua, bao gồm chia sẻ file P2P (Napster, Kazaa, Gnutella, eDonkey, LimeWire, …), phân phối tập tin (BitTorrent), Voice over IP (Skype), và IPTV (PPLive , PPStream).
Tổng kết
Như vậy bài này đã khép lại với lịch sử phát triển của mạng máy tính và Internet. Bài sau chúng ta sẽ cùng giải các bài tập xoay quanh các bài vừa qua.
