Khi nhắc đến “IP”, hầu hết chúng ta đều liên tưởng ngay đến Internet Protocol – giao thức nền tảng của mạng Internet, tạo nên IPv4 và IPv6 quen thuộc. Đây là tập hợp các quy tắc cốt lõi giúp định tuyến dữ liệu trên khắp các mạng, đảm bảo các gói tin đến đúng đích. Giống như việc gửi một bưu kiện vật lý qua đường bưu điện, giao thức IP quy định cách chia dữ liệu thành các gói nhỏ để truyền tải và cách đánh địa chỉ cho chúng. Mặc dù IP được biết đến nhiều nhất trong mối liên hệ với Internet, truyền dữ liệu qua Ethernet hoặc Wi-Fi, nhưng trên thực tế, nó còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác.
Điều thú vị về IP là nó có thể hoạt động với nhiều loại gói dữ liệu khác nhau, bởi nó được thiết kế để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị qua các mạng riêng biệt. Tuy nhiên, bản thân IP không đảm bảo việc phân phối gói tin, và thường cần kết hợp với các giao thức khác như TCP để đảm bảo độ tin cậy. IP có khả năng truyền tải nhiều loại dữ liệu khác nhau và hoạt động trên nhiều phương tiện vật lý, từ cáp quang, sóng vô tuyến cho đến những phương tiện ít ngờ tới. Dưới đây là 6 ứng dụng độc đáo của giao thức IP mà có thể bạn chưa từng nghĩ đến.
6 Ứng Dụng Thú Vị Của Giao Thức IP Ngoài Phạm Vi Thông Thường
1. Âm Thanh Qua IP (AoIP): Cách Mạng Hóa Ngành Âm Thanh
Trong quá khứ, tín hiệu âm thanh thường được truyền tải qua cáp analog hoặc cáp kỹ thuật số điểm-điểm. Điều này vẫn còn đúng ở một mức độ nhất định, nhưng công nghệ Âm thanh qua IP (AoIP) đang ngày càng phổ biến nhờ tính linh hoạt vượt trội của nó. AoIP cho phép các luồng âm thanh chất lượng cao được truyền tải với độ trễ tối thiểu, dù là cho mục đích phát sóng, livestreaming, hay phân phối âm thanh trong các phòng thu sản xuất và nhiều nơi khác. Việc sử dụng IP giúp AoIP 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 sẽ được nén bằng các codec như AAC, MP3 và Opus để giảm dung lượng truyền tải. Sau đó, một trong số các giao thức chuyên biệt sẽ được sử dụng cùng với IP để quản lý việc truyền dẫn, bao gồm RTP (Real-time Transport Protocol) cho luồng âm thanh trực tuyến, SIP (Session Initiation Protocol) để báo hiệu và điều khiển, cùng với các giao thức chuyên dụng hơn như Dante AV (có thể xử lý cả luồng video), AES67 và Ravenna. AoIP sử dụng các bộ đệm chống rung (jitter buffers) để giảm thiểu tác động của sự thay đổi thời gian đến của các gói tin 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.
Màn hình laptop hiển thị giao diện phần mềm Dante trong phòng thu âm chuyên nghiệp, minh họa ứng dụng Audio over IP (AoIP)
2. IP Qua InfiniBand: Kết Nối Siêu Tốc Cho Trung Tâm Dữ Liệu
InfiniBand là một tiêu chuẩn mạng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện toán hiệu năng cao (HPC – High-Performance Computing). Nó được thiết kế để cung cấp khả năng kết nối liên tục với độ trễ cực thấp và tốc độ siêu cao, đạt 400Gbps hoặc hơn. InfiniBand có tốc độ nhanh vượt trội vì nó có thể tạo ra các kết nối trực tiếp giữa các đơn vị dữ liệu và tính toán, gửi gói tin với đơn vị truyền tải tối đa (MTU) thông thường nhiều lần cùng lúc. Mạng này có thể mở rộng đến các hệ thống cực lớn, kết nối hàng chục nghìn nút cùng lúc, nhưng bản thân nó không sử dụng IP theo mặc định. Về mặt kỹ thuật, đây là IP qua InfiniBand (IPoIB), nhưng vì nó sử dụng IP để định tuyến, nên vẫn xứng đáng có mặt trong danh sách này.
Điều này không có nghĩa là chúng không thể hoạt động cùng nhau. IPoIB mô tả cách 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 của nó. Điều này rất hữu ích khi bạn sử dụng các hệ thống và công cụ mạng tiêu chuẩn cần IP, nhưng lại 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.
Cụm máy chủ (server cluster) trong trung tâm dữ liệu, thể hiện hạ tầng điện toán hiệu năng cao và ứng dụng IP qua InfiniBand
3. Thread: Nền Tảng Mạng IoT Tiết Kiệm Năng Lượng Với IPv6
Lĩnh vực nhà thông minh đôi khi vẫn còn khá phân mảnh, và sự phổ biến của các thiết bị Matter trong thời gian gần đây có thể chưa thay đổi hoàn toàn điều đó. Tuy nhiên, Matter có một số điểm khác biệt trong cách 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 đặc biệt là Thread, một giải pháp thú vị hơn cho các thiết bị mesh tiêu thụ ít năng lượng.
Thread hoạt động ở lớp IP để đánh địa chỉ thông qua IPv6, đồng thời xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 – cùng giao thức mà Zigbee cũng sử dụng. Tuy nhiên, Thread không hoàn toàn giống Zigbee. Thread có khả năng truy cập đám mây và mã hóa AES theo mặc định, đồng thời yêu cầu một Thread Border Router để kết nối mạng Thread với bất kỳ mạng dựa trên IP nào khác để truy cập Internet hoặc mạng cục bộ (LAN).
Thiết bị Google Nest minh họa công nghệ nhà thông minh Matter và giao thức Thread
4. NVMe-oF Qua IP: Truy Cập Lưu Trữ Tốc Độ Cao Qua Mạng
NVMe (Non-Volatile Memory Express) là một giao thức truyền thông được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị lưu trữ dựa trên bộ nhớ flash (ví dụ: SSD). Nó thường được tìm thấy khi sử dụng bus PCIe cục bộ để kết nối. Tuy nhiên, giao thức này cũng cho phép NVMe hoạt động trên Fabrics (NVMe-oF), đây chỉ là một tên gọi khác cho các giao thức truyền tải mạng như Fiber Channel, Ethernet, InfiniBand và TCP. Sự mở rộng này của giao thức NVMe có nghĩa là các khối bộ nhớ của SSD có thể được truy cập bởi các máy tính khác trên mạng, và TCP/IP là cách phổ biến nhất để thực hiện điều này trên các mạng IP.
Mọi thứ có thể trở nên phức tạp hơn một chút nếu bạn sử dụng các fabrics không dựa trên IP. Tuy nhiên, đối với TCP/IP, bạn có thể đạt được tốc độ gần như khi sử dụng kết nối PCIe cục bộ, nhưng lại từ bất kỳ đâu trên mạng. Bạn có thể dễ dàng làm đầy băng thông mạng gia đình của mình khi sử dụng NVMe-oF, hoặc biến nó thành cái cớ để nâng cấp thiết bị mạng trong phòng thí nghiệm cá nhân, bởi lẽ bạn có thể dễ dàng đạt tốc độ truyền tải lên đến 100GB/s.
5. iSCSI: Truy Cập Dữ Liệu Cấp Khối Qua Mạng IP
Internet Small Computer System Interface, hay iSCSI, là một giao thức lưu trữ cho phép bạn truy cập trực tiếp các khối (blocks) trên các thiết bị lưu trữ qua mạng. Nó là lựa chọn hoàn hảo cho các tác vụ cơ sở dữ liệu hoặc ảo hóa, vì nó trình bày bộ lưu trữ ở cấp độ khối thay vì cấp độ tệp, giống như thể ổ đĩa được cài đặt cục bộ. iSCSI có thể sử dụng bất kỳ mạng dựa trên IP nào để hoạt động, thậm chí cả Internet, và rất phổ biến trong các môi trường doanh nghiệp để tạo ra các Mạng Lưu trữ Khu vực (SANs – Storage Area Networks) nhằm phục vụ nhu cầu lưu trữ lớn với khả năng dự phòng cao. Giao thức này đủ nhanh để chơi game từ xa, và là một lựa chọn tốt cho các chuyên gia sáng tạo cần truyền tải lượng lớn dữ liệu qua mạng hoặc làm việc với các tệp video dung lượng lớn.
6. IP Qua Chim Bồ Câu (IPoAC): Giao Thức Hài Hước Của Internet
IPoAC, hay RFC 1149, là một trò đùa dí dỏm nhằm châm biếm sự nghiêm túc thường thấy của Lực lượng Đặc nhiệm Kỹ thuật Internet (IETF) và Hiệp hội Internet (Internet Society). Giao thức này mô tả một cách truyền tải dữ liệu (datagrams) bằng chim bồ câu đóng vai trò lớp truyền tải. Nếu bạn nhấp vào liên kết và để ý ngày đăng của RFC này, thì đúng vậy, đó là ngày Cá tháng Tư! Trong một truyền thống lâu đời (gần như lâu đời như Internet), Biên tập viên RFC của Internet đã đăng ít nhất một RFC vào ngày Cá tháng Tư kể từ năm 1989.
Vào 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 tin ping đến một vị trí và sau đó quay trở lại. Toàn bộ quá trình này mất gần hai giờ cho gói tin ping và gói tin phản hồi, khá là chậm chạp. Tuy nhiên, thật vui khi biết rằng bạn vẫn có thể gửi tin nhắn ngay cả khi Internet điện tử bị ngắt kết nối.
Đàn chim bồ câu đang bay, biểu tượng cho giao thức IP qua chim bồ câu (IPoAC) RFC 1149 hài hước
IP: Linh Hoạt Hơn Bạn Tưởng Và Luôn Đổi Mới
Mô hình OSI cho mạng máy tính được thiết kế để linh hoạt, và Giao thức Internet (IP) 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 rất nhiều công nghệ lớp 2 mà IP có thể chạy trên đó. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, chắc chắn sẽ có thêm nhiều phương pháp truyền dữ liệu nhanh hơn, hiệu quả hơn trong tương lai, và IP sẽ tiếp tục thích nghi, mở rộng tầm ảnh hưởng của mình.
Hy vọng bài viết này đã mang đến cho bạn cái nhìn sâu sắc hơn về sự đa dạng và tầm quan trọng của giao thức IP trong thế giới công nghệ hiện đại. Đừng quên chia sẻ những suy nghĩ của bạn về các ứng dụng của IP mà bạn cảm thấy thú vị nhất ở phần bình luận dưới đây!
