Một số phương thức kết nối Internet phổ biến

Internet đã trở thành công cụ phổ biến không chỉ trong ngành khoa học máy tính, mà cả trong đời sống hàng ngày. Khái niệm về Internet và các dịch vụ trên Internet không còn là điều quá xa lạ đối với người sử dụng máy tính. Ai cũng biết Internet là mạng của các mạng máy tính, nhưng các mạng máy tính tạo nên Internet và các máy tính sử dụng dịch vụ Internet được nối như thế nào, bằng phương tiện gì? Mục đích của bài viết này là giới thiệu tới bạn đọc các hình thức kết nối Internet phổ biến hiện nay trên thế giới.

Các mạng máy tính và máy tính tạo thành Internet nằm rải rác trên khắp thế giới, do đó các kết nối Internet là kết nối mạng diện rộng (Wide Area Network Connections). Có rất nhiều công nghệ kết nối mạng diện rộng đang được sử dụng trên Internet nhưng được chia làm hai loại chính là loại dùng dịch vụ điện thoại (telephony) và loại không dùng dịch vụ điện thoại (non-telephony).

Các hệ thống dùng dịch vụ điện thoại (telephony)

* Leasline:
Cách kết nối phổ biến nhất hiện nay giữa hai điểm có khoảng cách lớn vẫn là Leased Line (tạm gọi là đường thuê bao). Leased Line là các mạch số (digital circuit) kết nối liên tục, được các công ty viễn thông cho thuê, nên có tên là Leased Line. Leased Line được phân làm hai lớp chính là Tx (theo chuẩn của Mỹ và Canada) và Ex (theo chuẩn của châu Ấu, Nam Mỹ và Mehicô), x là mã số chỉ băng thông (bandwidth) của kết nối. Thông số kỹ thuật của các đường truyền Tx và Ex được liệt kê trong bảng dưới.

T0/E0 là tương đương với một kênh truyền thoại đơn lẻ, T0 hoạt động ở tốc độ 56 Kbps và E0 hoạt động ở tốc độ 64 Kbps. Sở dĩ có sự khác biệt về tốc độ là vì các hệ thống viễn thông ở Bắc Mỹ dùng giao thức truyền tín hiệu cũ hơn, đảm bảo tạo ra chế độ sử dụng luân phiên 8 bit. Các máy biến đổi cảm ứng điện từ (Magnetic inductance transformer) trên công tắc chuyển mạch điện thoại (phone switch) cũ sẽ không khóa cứng (block) các công tắc chuyển mạch luân phiên (alternating switch) hiện nay. Còn chuẩn của châu Ấu sử dụng 8 bit để truyền tải thông tin do hệ thống chuyển mạch ở đây không dùng máy biến đổi cảm ứng. T0 và E0 tạo nền tảng cho các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao hơn vì các đường điện thoại tầm xa (Telephone trunk line - Thực ra trong ngành viễn thông, khái niệm mối kết nối được chia làm 3 loại tách biệt là trunk, channel và line, nhưng do phạm vi của bài viết và vấn đề thuật ngữ khi dịch ra tiếng Việt, tôi không bàn sâu về sự khác biệt của 3 khái niệm này, và sẽ có đôi chỗ dùng chung các khái niệm) đều có thể truyền cuộc thoại được số hóa (digitized voice conversation). Tất cả các công ty điện thoại đều tối ưu hóa đường truyền của họ cho dịch vụ truyền thoại (voice service).

Bên cạnh việc phân chia trực tiếp các mức độ khác nhau của dịch vụ E/T, có nhiều đường truyền cung cấp dịch vụ phân chia nhỏ hơn, cho phép người dùng đặt thuê một số lượng bất kỳ các kênh (channel) T0 trong một đường truyền T1 (tất nhiên số channel T0 đặt thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T1), hoặc đặt thuê các channel T1 trong một đường truyền T3 (số channel T1 đặt thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T3). Ví dụ nếu người dùng chỉ cần (hoặc chỉ đủ tiền để trả) một đường truyền khoảng 336 Kbps, họ có thể thuê 6 channel T0 của một đường truyền T1. Trong điều kiện đó, CSU/DSU (Channel Service Unit/Digital Service Unit) của người dùng phải có khả năng hỗ trợ các kênh phân chia (fractional channel). Khi đó công ty điện thoại sẽ tính tiền một phần của đường truyền T1 cho việc phân chia một phần thông lượng đường truyền mà người dùng sử dụng. Điều này thường được gọi là committed information rate. Các đường leased line được gắn vào cổng tuần tự (serial port) của máy tính hoặc router thông qua một CSU/DSU.

Frame Relay và X.25
X.25 là giao thức nguyên thủy cho việc Truyền Thông Tin Có Thể Định Hướng (Routable Data Transmission) qua leased line. X.25 sử dụng địa chỉ và thông tin sửa lỗi (error correction information) theo cách gần giống với mạng cục bộ (LAN). X.25 cho phép các khung dữ liệu số hóa (digital frame - frame và packet là các khái niệm chỉ khối thông tin được gửi qua đường truyền) được truyền (route) qua các khoảng cách lớn.

Frame Relay là một thay thế cho X.25, giúp giảm chi phí của đường truyền bằng cách tạo một mạch truyền ảo cố định (permanent virtual circuit), thay vì truyền từng gói (packet-by packet routing). Các công ty viễn thông lập trình cho các công tắc của họ luôn truyền các frame từ một điểm cố định đến một điểm khác, tức là tạo mạch nối ảo giữa hai điểm. Công nghệ này xóa bỏ được việc đánh địa chỉ và truyền thông tin sửa lỗi của X.25, cho phép công ty viễn thông dự đoán trước lượng thông tin truyền tải trên mạng một cách chính xác hơn.

Sử dụng X.25 và Frame Relay, người dùng chỉ phải trả tiền cho mạch nối giữa họ và công ty viễn thông gần nhất, và cho việc sử dụng các mạch nối. Nói chung Frame Relay rẻ tiền hơn là thuê nguyên một kênh truyền tải giữa hai điểm, đặc biệt là giữa các điểm có khoảng cách lớn. Hiện nay hầu hết các dịch vụ leased-line là Frame Relay.
ADSL:

ADSL là chữ viết tắt của Analog Digital Subscriber Line, một biến thể của đường điện thoại số chuẩn (standard digital telephone line), hoạt động thông qua kết nối đường điện thoại thông thường. ADSL thiết lập một liên kết tốc độ dữ liệu thấp tăng (low data rate up-link) và một liên kết tốc độ dữ liệu cao giảm (high data rate down-link) tương tự như dịch vụ do modem cáp cung cấp, nhưng ADSL do các công ty điện thoại đưa ra. ADSL được phát triển để cung cấp một dịch vụ thay thế cho truyền hình, nhưng nó hứa hẹn liên kết tốc độ cao và chi phí thấp cho người dùng Internet.

Tốc độ ADSL với kênh down-link từ khoảng 1Mbps đến 6Mbps, phụ thuộc vào khoảng cách từ Internet site đến công ty viễn thông, và tốc độ kênh up-link là 16 Kbps ở đầu kết nối thấp (low end) đến 640 Kbps ở đầu kết nối cao (high end). Thông thường kênh up-link hoạt động ở tốc độ 64 Kbps .

ISDN:

ISDN là chữ viết tắt của Integrated Services Digital Network, một mạch nối kỹ thuật số quay số (dial-up digital circuit). Không như leased-line được kết nối cố định vào hai thiết bị đầu cuối xác định (ví dụ như đường leased line nối giữa hai điểm Việt Nam và Singapore thì không thể dễ dàng tháo ra và lắp vào hai điểm khác như Việt Nam và San Francisco), ISDN cho phép người dùng tạo ra và hủy bỏ liên kết giữa bất kỳ hai ISDN adapter nào. Một điểm khác biệt nữa với leased-line là ISDN có thể dùng cho kết nối tốc độ cao trong sử dụng Internet của các cá nhân, gia đình một cách dễ dàng vì nó hoạt động trên cùng đường truyền vật lý như đường dây điện thoại. Do đó các công ty viễn thông có thể dễ dàng chuyển đổi đường truyền telephone analog thành đường truyền ISDN bằng cách đổi thiết bị đầu cuối (terminal equipment) ở tổng đài trung tâm.

*ISDN được chia làm hai loại kênh khác nhau:

o Kênh dữ liệu (Data Channel), tên kỹ thuật là B channel, hoạt động ở tốc độ 64 Kbps.
o Kênh kiểm soát (Control Channel), tên kỹ thuật là D Channel, hoạt động ở 16 Kbps (Basic rate) và 64 Kbps (Primary rate)

Dữ liệu của người dùng sẽ được truyền trên các B channel, và dữ liệu tín hiệu (signaling data) được truyền qua D channel. Bất kể một kết nối ISDN có bao nhiêu B channel, nó chỉ có duy nhất một D channel. Đường ISDN truyền thống có hai tốc độ cơ bản là residential basic rate và commercial primary rate. Một vài công ty điện thoại không có đường truyền và thiết bị đầu cuối thích hợp cho dịch vụ tốc độ cơ bản nên họ cung cấp một tốc độ cơ bản cố định, có giá trị trong khoảng từ 64 Kbps đến 56 Kbps. Những biến thể này hoạt động như một B channel riêng biệt.

Basic rate ISDN hoạt động với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps qua đường điện thoại thông thường, cung cấp băng thông dữ liệu là 128 Kbps. Tốc độ cơ bản được cung cấp phổ biến ở hầu hết các vùng ở Mỹ và châu Ấu, với giá gần bằng với điện thoại thường ở một số vùng. (Ơở Đức, đường ISDN hoạt động với tốc độ cơ bản, với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps).

Primary rate hoạt động với hai mươi ba B channel 64 Kbps và một D channel 64 Kbps qua một đường T1, cung cấp băng thông 1472 Kbps. Primary rate đưa ra đường truyền quay số tốc độ cao, cần thiết cho các tổ chức lớn.

Đôi khi ISDN adaptor bị gọi là "ISDN modem" vì nó có chức năng quay số và trả lời cuộc gọi trên đường dây digital, như modem thực hiện trên đường dây analog. Tuy nhiên, ISDN adaptor không phải là modem vì không thực hiện chức năng modulation/demodulation và việc chuyển đổi tín hiệu giữa digital và analog (digital/analog conversion).

Giá cả của ISDN cũng tương đương với dịch vụ điện thoại thông thường. Người dùng trả tiền thuê bao mỗi tháng, sau đó tính theo từng phút kết nối. Hiện nay, với sự xuất hiện ngày càng nhiều các công ty viễn thông giá thấp, giá này có thể còn giảm xuống trong vài tháng tới. Các đường ISDN thường được dùng để nối từ người dùng đến các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Đường truyền ISDN có ưu điểm là điện thoại và máy tính có thể dùng chung một đường truyền. Người dùng có thể nhận điện thoại gọi tới, hoặc gọi điện thoại đi, trong khi máy tính vẫn truy cập vào Internet. Tại mạng WAN của các xí nghiệp, ISDN thường được dùng như đường truyền dự phòng trong trường hợp đường truyền chính có sự cố.

ATM:

ATM (Asynchronous Transfer Mode) là công nghệ mới trong cài đặt đường truyền trên đường dây điện thoại chính giữa các thành phố và các công ty. ATM cho phép các công ty viễn thông tính tiền theo nhiều mức độ khác nhau của dịch vụ dữ liệu, dựa trên số tiền tính theo gói dữ liệu (packet). Ví dụ, nếu người dùng yêu cầu dữ liệu truyền theo thời gian thực (real-time guaranteed packet delivery) cho điện thoại hoặc hình ảnh video, họ sẽ trả giá cao nhất, và công ty điện thoại bảo đảm toàn bộ tín hiệu sẽ được gửi trong vòng vài phần ngàn giây tới điểm nhận.

ích lợi chính của ATM là nó hoạt động không phụ thuộc vào đường truyền vật lý. ATM được chia làm hai channel có chứa các ô (cell) hoạt động như tốc độ truyền bit cố định. Khi dữ liệu được truyền giữa các mạch (circuit) có kích thước khác nhau, công tắc (switch) dồn thông tin (multiplex) vào các mạch lớn hơn và nhỏ hơn, tùy theo nhu cầu.
* Đường truyền điện thoại analog

Modem hoạt động trên đường dây điện thoại trong vòng mười năm đã phát triển tốc độ từ 2.4 Kbps đến 33.6 Kbps. Loại 56 Kbps hiện nay, về mặt lý thuyết, đã hoạt động ở tốc độ cao nhất trên đường truyền analog bình thường. Sẽ không có tốc độ truyền cao hơn, nếu các công ty điện thoại không thay đổi thiết bị ở tổng đài trung tâm.

Các hệ thống không dùng dịch vụ điện thoại (non-telephony)

* Hệ thống cung cấp cáp quang lặp cục bộ (Local Fiber Optic Loop Provider)

Có rất nhiều công ty dịch vụ ở các khu đô thị tự thiết lập hệ thống mạng cáp quang (fiber optic network). Hệ thống này hoàn toàn được tạo bởi một đường cáp quang đơn, thậm chí tới tận điểm kết nối ở phía người dùng. Khi kết nối thông qua một router vào mạng, những mạng này có thể truyền dữ liệu nhanh hơn là tốc độ tiêu thụ dữ liệu ở phía người dùng. Nếu người dùng muốn kết nối nhiều site trong phạm vi một thành phố, các dịch vụ dữ liệu kiểu này sẽ rẻ hơn và nhanh hơn dịch vụ điện thoại.

Có rất nhiều công ty mở rộng dịch vụ bằng cách cung cấp kết nối Internet thông qua mạng của mình. Thông thường, các đường fiber optic trong phạm vi một khu đô thị dùng đường T3, hoặc tốt hơn. Đường truyền này sẽ chia sẻ bandwidth với tất cả các thuê bao trong phạm vi đó, vì vậy mặc dù local loop có thể hoạt động ở 2.2 Gbps, kết nối vào Internet chỉ có tốc độ như đường truyền digital vào Internet, ví dụ chỉ khoảng 45 Mbps. Khi đó, Internet trở thành đường truyền diện rộng giữa các metropolitan area network (MAN) có kết nối vào Internet.

Trong trường hợp này, người dùng phải sử dụng phần mềm mã hóa để mã hóa dữ liệu truyền qua Internet. Mã hóa dữ liệu truyền qua Internet gọi là IP tunneling, vì nó tạo ra một kênh an toàn và thông suốt qua Internet công cộng.


Modem cáp (cable modem)

Modem cáp là loại có băng truyền lớn (broadband modem), hoạt động ở tốc độ rất cao. Những dịch vụ này thường không cân đối, nghĩa là nó cung cấp băng thông tải xuống (download bandwidth) lớn hơn nhiều lần so với băng thông nạp lên (upload bandwidth). Trong một vài trường hợp, cấu trúc hạ tầng của cáp không hỗ trợ việc gửi ngược dữ liệu qua hệ thống cáp, vì thế sẽ phải dùng một modem thông thường vào việc upload dữ liệu. Một modem cáp chính cống cung cấp kênh download 10 Mbps và kênh upload 768 Kbps. Thông thường, modem cáp được nối vào máy tính qua network card, vì kết nối serial quá chậm để thực hiện việc download tốc độ nhanh.

Modem cáp được kết nối thường xuyên, chứ không giống như modem điện thoại thông thường. Trên đây là các loại đường truyền Internet phổ biến nhất hiện nay. Hy vọng qua bài viết này, bạn đọc có được một chút khái niệm cơ bản về các hình thức kết nối Internet, và thu thập được một số thông tin bổ ích cho công việc thực tế.