ISP là gì? Router nhà bạn nối vào đâu

Router nhà bạn thường có hai phía.

Một phía nối với laptop, điện thoại và các thiết bị trong nhà. Phía còn lại đi ra ngoài qua đường truyền của nhà mạng.

Đầu bên kia của đường truyền đó là mạng của ISP.

ISP, viết tắt của Internet Service Provider, là công ty cung cấp kết nối Internet cho bạn.

Nhưng ISP cũng chỉ là một mạng.

Vậy mạng của ISP nối vào đâu?

Từ một đường trục (backbone) lớn tới nhiều mạng nối với nhau

Đầu thập niên 1990, một phần lớn Internet tại Mỹ dựa vào NSFNET, một mạng đường trục do Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ tài trợ để nối các mạng nghiên cứu với nhau.

Trên bản đồ, nhiều mạng cùng cắm vào một đường trục chung.

Năm 1995, NSFNET Backbone ngừng hoạt động. Nó không được thay bằng một đường trục mới.

Lúc đó đã có nhiều mạng thương mại độc lập, do các công ty dựng lên vì NSFNET hạn chế lưu lượng kinh doanh. Các mạng này tự nối với nhau, mua kết nối từ mạng khác, hoặc gặp nhau ở những điểm kết nối chung.

Internet dần có hình dạng như ngày nay:

TrướcMột đường trục lớn

SauNhiều mạng nối trực tiếp với nhau

Không có một mạng duy nhất nằm giữa tất cả.

Router nhà bạn chỉ nối vào một trong những mạng đó: mạng của ISP.

Router nhà bạn nối vào mạng của ISP

Khi bạn đăng ký Internet, router nhà bạn trở thành một điểm ở rìa mạng của ISP.

Mạng ISP có rất nhiều router, đường truyền và thiết bị quang kết nối các khu vực với nhau.

Nếu website bạn muốn mở cũng nằm trong mạng đó, ISP có thể chuyển gói tin tới đích mà không cần rời khỏi mạng của mình.

Nhưng phần lớn Internet nằm ở các mạng khác.

Muốn tới đó, ISP phải nối với những mạng khác.

Một cách là mua kết nối từ một mạng lớn hơn có thể đưa lưu lượng đi tiếp. Cách khác là hai mạng nối trực tiếp với nhau và tự trao đổi lưu lượng.

Nhưng nếu Internet có hàng nghìn mạng, chẳng lẽ mỗi mạng phải kéo một đường riêng tới tất cả các mạng còn lại?

Cho nhiều mạng gặp nhau ở một chỗ

Một cách đơn giản hơn là để nhiều mạng cùng nối vào một hạ tầng chung.

Nơi đó gọi là điểm trung chuyển Internet (Internet Exchange Point, IXP).

Giả sử có hai ISP:

ISP A → mạng trung gian → ISP B

Nếu cả hai cùng có mặt tại một IXP, chúng có thể thiết lập kết nối để trao đổi lưu lượng trực tiếp:

ISP A → IXP → ISP B

Đường đi có thể ngắn hơn, độ trễ thấp hơn và hai bên không phải trả cho một mạng trung gian để chở phần lưu lượng đó.

Thử gửi cùng một gói tin trong hai trường hợp:

Qua transit Peering tại IXP

ISP A và ISP B không trao đổi trực tiếp. Gói tin phải đi qua một mạng trung gian.

Mạng trung gian1

IXP không chọn đường đi. Nó chỉ cung cấp hạ tầng để các mạng kết nối với nhau.

Chạy lại

IXP không phải một router trung tâm điều khiển Internet.

Nó chủ yếu cung cấp nơi để các mạng gặp nhau và kết nối với nhau.

Mỗi mạng vẫn tự quyết định mình muốn trao đổi lưu lượng với ai.

Mỗi mạng lớn tự quản lý mình

Một ISP có mạng của riêng nó.

Google có mạng của Google. Cloudflare có mạng của Cloudflare. Các nhà cung cấp cloud, trường đại học và nhiều tổ chức lớn khác cũng có thể vận hành mạng riêng.

Một mạng hoặc nhóm mạng do một tổ chức quản lý với chính sách định tuyến riêng được gọi là hệ tự trị (Autonomous System, AS).

Mỗi AS có một số hiệu gọi là ASN.

ASN giúp các mạng nhận diện nhau khi trao đổi thông tin định tuyến.

Internet vì thế không phải một mạng khổng lồ do một nơi vận hành.

Nó giống thế này:

mạng nhà bạn → ISP → AS khác → AS khác → mạng chứa server

Mỗi AS tự quyết định nó kết nối với mạng nào và sẽ chuyển lưu lượng sang đâu tiếp theo.

Một gói tin có thể phải đi qua nhiều AS trước khi tới đích.

Nhưng đây lại sinh ra câu hỏi mới.

Router chỉ có địa chỉ IP của đích. Làm sao nó biết nên gửi gói tin sang mạng nào tiếp theo?

Router tìm đường qua hàng chục nghìn mạng thế nào?