Thiết bị định tuyến và cuộc đua giữa các 'đại gia'

Khi chat với bạn bè, tải phần mềm, đọc website..., người ta làm việc trực tiếp với máy tính nhưng cỗ máy khổng lồ làm nhiệm vụ truyền dữ liệu và giúp Internet tồn tại chính là thiết bị định tuyến (router) ít ai nhìn thấy.

Sự tiện dụng của mạng Internet ngày nay khiến ít người thắc mắc tại sao e-mail được gửi đến đích danh người bạn mình ở bên kia trái đất mà không nhầm đến một ai khác. Bởi router đã làm công việc phân luồng thông tin đi giữa các mạng khác nhau, chứ không chỉ trong một mạng, nhờ hệ thống "số nhà" là địa chỉ IP.

Sơ đồ mạng với thiết bị định tuyến (router), thiết bị chuyển mạch (switch).
Ảnh: HowStuffWorks.

Để hình dung một router đơn giản nhất làm được gì, ta lấy ví dụ một công ty nhỏ chuyên tạo đồ họa 3D cho một kênh truyền hình địa phương. 10 nhân viên của công ty này đều có máy tính riêng, 4 trong số đó là chuyên gia đồ họa, số còn lại là bán hàng và quản lý. Các chuyên gia đồ họa cần gửi rất nhiều file lớn cho nhau trong khi làm việc và họ cần đến một mạng cục bộ LAN. Tuy nhiên, những tập tin lớn này dùng hầu hết dung lượng của mạng và làm chậm network của người khác. Một lý do dẫn đến tình trạng này là cách thức hoạt động của Ethernet: mỗi gói tin gửi đi từ một máy tính sẽ được mọi máy tính khác trong mạng LAN nhìn thấy, sau đó từng máy tính sẽ kiểm tra gói tin đó rồi xác định xem nó định gửi đến địa chỉ nào. Quá trình này làm cho sơ đồ cơ bản của mạng đơn giản đi nhưng làm tăng dung lượng của nó. Do đó, để giúp các chuyên gia đồ họa không bị ảnh hưởng bởi sự chậm trễ này, người ta phân tách các máy tính làm 2 mạng riêng biệt, một cho bộ phận đồ họa, một cho ban quản lý; giữa chúng là router kết nối hai mạng với nhau và với Internet.

Router là thiết bị duy nhất "nhìn" thấy các gói dữ liệu truyền đi từ máy tính bất kỳ trong mạng của công ty. Khi một chuyên gia đồ họa gửi file lớn cho đồng nghiệp, router sẽ nhìn địa chỉ của người nhận và truyền nó đi trong mạng. Khi chuyên gia này yêu cầu một thông tin từ ban quản lý, nó sẽ nhìn địa chỉ người nhận và chuyển tiếp tới máy tính ở mạng kia.

Một công cụ mà router dùng để quyết định gói tin đi vào đây là bảng cấu hình tổng hợp thông tin, bao gồm: thông tin về kết nối đến các nhóm địa chỉ cụ thể; ưu tiên kết nối; nguyên tắc xử lý các lưu lượng thông thường và đặc biệt. Bảng này đơn giản ở những router nhỏ nhất nhưng càng phức tạp và lớn hơn ở những router khổng lồ kết nối mạng của các nhà cung cấp dịch vụ trên cả nước và với thế giới.

Như vậy, một router có 2 nhiệm vụ tưởng chừng tách biệt nhưng liên quan với nhau: (1) đảm bảo thông tin không đi đến nơi không cần thiết. Điều này rất quan trọng để khối lượng lớn dữ liệu không bị ách tắc, gây "nghẽn cổ chai". (2) đảm bảo thông tin đi đến nơi chỉ định. Dù có hàng nghìn mạng kết nối với nhau thì chức năng của router vẫn như vậy. Vì Internet được hình thành từ hàng nghìn, hàng triệu mạng nhỏ nên việc sử dụng router để kết nối là tuyệt đối cần thiết.

Điều thú vị ở router là nó biết những ngả đường tốt nhất để truyền gói tin đi đến đích, vừa nhanh, vừa đảm bảo không "thất thoát". Nếu một đường dây điện thoại truyền thống bị đứt giữa chừng thì cuộc thoại coi như chấm dứt, tuy nhiên một cuộc thoại VoIP hay quá trình gửi e-mail có thể hoàn thành trong điều kiện xấu này vì router sẽ nhận ra cổng kết nối nào đang hoạt động tốt để định hướng gói tin về đó. Dữ liệu trong một thông điệp được xé nhỏ thành các gói có độ dài khoảng 1.500 byte có đính địa chỉ người gửi, người nhận và vị trí của nó; sau đó được chuyển đến đích qua những ngả đường khác nhau và tập hợp lại như ban đầu.

Cấp độ của router được phân chia từ đơn giản đến phức tạp nhất. Ví dụ, nếu chỉ có 2 máy tính dùng Windows XP kết nối với nhau thì một máy có thể làm nhiệm vụ của router. Mức trung gian bao gồm thiết bị router chuyên dụng kết nối các mạng trong một công ty. Mức lớn nhất là dành cho các nhà cung cấp dịch vụ, bao gồm những cỗ máy router lớn xử lý hàng triệu gói tin mỗi giây.

Từ trước tới nay, thị trường router cao cấp có các tên tuổi lớn Cisco, Juniper Networks, Alcatel-Lucent là 3 "đại gia" hàng đầu trong việc cung cấp các giải pháp, thiết bị mạng. Yếu tố cạnh tranh trong thiết bị định tuyến là tốc độ xử lý (liên quan đến vi xử lý), khả năng bảo mật, hệ điều hành Internet.

7750 SR của Alcatel-Lucent. Ảnh: Agcom.

Alcatel-Lucent vừa công bố router mã hiệu 7750 SR đạt ngưỡng 1 terabit/giây, tính gộp lưu lượng vào và ra trong mạng, mỗi chiều tối đa 500 gigabit/giây, sử dụng vi xử lý FP2. Chip này có thể xử lý lưu lượng thông tin lên tới 100 gigabit/giây ở mỗi cổng. Hãng có các thiết bị định tuyến 7750 loại 1 cổng, 7 cổng và 12 cổng và như vậy chỉ với mười cổng, 7750 SR có thể đạt tới ngưỡng terabit. FP2 được tích hợp tới 112 bộ vi xử lý, trong khi chip Quantum Flow của Cisco mới có 40, khiến giới chuyên môn ví việc chạy đua này giống như các ông hàng xóm ganh nhau sắm máy cắt cỏ hiện đại và tiệc thịt nướng ngoài trời.

ARS 1000 của Cisco. Ảnh: NetworkWorld.

Tất nhiên, Cisco vẫn tự tin với dòng router dành cho các ISP là ARS 1000 gắn chip Quantum Flow vì họ đã mất 5 năm và 250 triệu USD để phát triển ARS 1000 (trong đó riêng Quantum Flow "ngốn" mất 100 triệu USD), Juniper Networks trước đó cũng cho ra mắt chip riêng chạy router EX và MX - đối thủ mà ARS 1000 nhắm tới. Cả Cisco và Juniper đều đã có sản phẩm tốc độ terabit từ năm 2002 (cũng tính bằng cách gộp các chiều ra/vào và cổng).

MX của Jupiter Networks. Ảnh: NetworkWorld.

Lúc này, sự cạnh tranh của từng sản phẩm lại nằm ở những tính năng bổ trợ phù hợp với từng đối tượng khách hàng. Ví dụ, nâng cấp lên 7750 SR của Alcatel-Lucent không cần thiết bị định tuyến hoàn toàn mới mà chỉ là một loạt thẻ mới cho các thiết bị 7750 và 7450 cũ vì thiết kế chuyển mạch của 7750 từ năm 2003 đã có thể hoạt động với lưu lượng cao hơn.

Chip Quantum Flow bình thường có thể xử lý 20 triệu gói tin/giây nhưng "lá chắn" bảo mật làm nó chậm lại chỉ còn 2 triệu. Hệ điều hành liên mạng của Cisco (Cisco Internetwork Operating System) có đến vài chục phiên bản khác nhau đối với khách hàng khác nhau; Juniper vẫn phải dùng hệ điều hành riêng cho từng dòng thiết bị trong khi Alcatel chỉ có một phiên bản hệ điều hành...

Dù vậy, các hãng lớn vẫn không ngừng cải thiện sản phẩm để đáp ứng nhu cầu của thế giới Internet đang ngày càng mở rộng. Trong quý II/2008, doanh thu về router trên toàn cầu đạt 2,6 tỷ USD, trong đó Cisco, Alcatel-Lucent và Juniper vẫn nắm thị phần lớn nhất. Năm 2007, con số này là 4,6 tỷ USD, 75% trong đó thuộc về Cisco và Alcatel-Lucent.