Datagram đại diện cho một trong những khối xây dựng cơ bản của các giao thức truyền thông mạng. Chúng cung cấp một định dạng có cấu trúc để truyền các gói dữ liệu, tạo điều kiện trao đổi dữ liệu hiệu quả và linh hoạt trên các công nghệ mạng khác nhau.
Nguồn gốc và sự đề cập đầu tiên của Datagram
Khái niệm về datagram có thể bắt nguồn từ những ngày đầu của mạng máy tính. Thuật ngữ “datagram” được đặt ra lần đầu tiên vào năm 1970 bởi Louis Pouzin, một nhà khoa học máy tính người Pháp. Pouzin đã giới thiệu datagram trong thiết kế mạng CYCLADES, một dự án tiên phong của Pháp có ảnh hưởng đến sự phát triển của Internet.
Mạng CYCLADES rất có ý nghĩa vì đây là một trong những mạng đầu tiên triển khai nguyên tắc đầu cuối và lớp mạng không kết nối. Mạng này cho phép các gói hoặc datagram được gửi riêng lẻ, mỗi gói tìm đường dẫn riêng từ nguồn đến đích.
Datagram: Một cái nhìn cận cảnh hơn
Trong lĩnh vực mạng máy tính, datagram là một gói dữ liệu độc lập mang đủ thông tin để được định tuyến từ nguồn tới đích mà không cần dựa vào sự trao đổi trước đó giữa máy tính nguồn và máy tính đích. Nói cách khác, datagram là các gói dữ liệu độc lập, mỗi gói được truyền riêng biệt.
Datagram là thành phần chính của Giao thức Internet (IP), một giao thức được sử dụng để truyền dữ liệu qua mạng chuyển mạch gói. Mỗi gói dữ liệu IP không chỉ bao gồm tải trọng (dữ liệu thực tế) mà còn bao gồm thông tin tiêu đề như địa chỉ IP nguồn và đích.
Cần lưu ý rằng các datagram được sử dụng ở chế độ truyền thông không kết nối, được gọi là mô hình Dịch vụ Datagram. Trong mô hình này, mỗi tin nhắn được xử lý độc lập với những tin nhắn khác. Không cần thiết lập đường dẫn dành riêng trước khi truyền, không giống như mô hình dịch vụ hướng kết nối trong đó đường dẫn dành riêng giữa nguồn và đích được thiết lập trước khi quá trình truyền dữ liệu bắt đầu.
Tìm hiểu cấu trúc và chức năng của Datagram
Một datagram IP bao gồm hai thành phần chính:
- Tiêu đề gói dữ liệu: Điều này bao gồm các thông tin điều khiển khác nhau như địa chỉ IP nguồn và đích, giao thức được sử dụng (TCP, UDP, v.v.), tổng chiều dài của gói dữ liệu và các cờ khác để kiểm soát phân mảnh và tập hợp lại.
- Tải trọng: Đây là dữ liệu thực tế mà datagram mang theo. Nó thường là một phân đoạn dữ liệu lớp vận chuyển được đóng gói.
Khi một datagram được truyền qua mạng, nó sẽ được lớp giao diện mạng ở đích nhận. Ở đây, tiêu đề IP được kiểm tra để xác định nơi chuyển tiếp datagram tiếp theo. Khi datagram đến đích cuối cùng, tải trọng sẽ được trích xuất và chuyển tiếp đến các lớp trên của mô hình OSI để xử lý tiếp.
Các tính năng chính của Datagram
Cách tiếp cận datagram đi kèm với một số tính năng xác định:
- Sự độc lập: Mỗi datagram độc lập với các datagram khác. Nó có nghĩa là chúng có thể được gửi và nhận theo bất kỳ thứ tự nào.
- khép kín: Các gói dữ liệu mang tất cả các thông tin cần thiết để định tuyến từ nguồn đến đích.
- Không có đường dẫn được thiết lập trước: Trong mạng datagram, không cần thiết lập đường dẫn trước khi truyền dữ liệu.
- Linh hoạt: Vì mỗi datagram có thể chọn tuyến đường riêng nên mô hình này có thể mạnh mẽ hơn và có khả năng thích ứng cao hơn với các lỗi hoặc tắc nghẽn mạng.
- Không có giao hàng đảm bảo: Mạng datagram không cung cấp việc gửi được đảm bảo hoặc thông báo về việc gửi không thành công.
Các loại Datagram
Các gói dữ liệu có thể được phân loại rộng rãi dựa trên giao thức mà chúng được liên kết. Hai phổ biến nhất là:
- Gói dữ liệu IP: Được sử dụng trong Giao thức Internet, các gói dữ liệu này tạo thành định dạng gói chính để truyền dữ liệu qua internet. Chúng được sử dụng bởi cả TCP (Giao thức điều khiển truyền) và UDP (Giao thức gói dữ liệu người dùng) để phân phối dữ liệu.
- Gói dữ liệu UDP: Các gói dữ liệu này là một phần của Giao thức gói dữ liệu người dùng. UDP cung cấp một phương pháp đơn giản nhưng nhanh chóng để trao đổi dữ liệu qua mạng IP. Nó thiếu sự phức tạp và chi phí chung của TCP, nhưng cũng không đảm bảo việc phân phối, đặt hàng hoặc kiểm tra lỗi.
Cách sử dụng Datagram, thách thức và giải pháp
Datagram được sử dụng trên nhiều ứng dụng trong mạng máy tính. Chúng đặc biệt hữu ích trong các tình huống mà tốc độ là rất quan trọng và việc thỉnh thoảng mất dữ liệu có thể chấp nhận được, chẳng hạn như phát trực tiếp, hội nghị video và chơi trò chơi trực tuyến.
Tuy nhiên, việc sử dụng datagram cũng đặt ra những thách thức nhất định. Vì chúng không đảm bảo việc phân phối hoặc duy trì thứ tự của các gói nên một số gói dữ liệu có thể bị thất lạc hoặc đến nơi không đúng thứ tự. Điều này thường được quản lý ở lớp ứng dụng, nơi các giao thức như TCP đảm bảo việc phân phối được đặt hàng và đáng tin cậy.
Ví dụ: nếu bạn đang sử dụng UDP để gửi các gói dữ liệu, bạn có thể xây dựng logic bổ sung vào ứng dụng của mình để xác nhận việc nhận các gói dữ liệu hoặc sắp xếp lại chúng khi đến nơi.
Datagram so với các điều khoản mạng tương tự
- Datagram so với gói: Datagram là một loại gói, cụ thể là một thực thể dữ liệu độc lập, độc lập mang đủ thông tin để được định tuyến từ nguồn đến đích.
- Datagram so với khung: Khung là một đơn vị truyền dữ liệu số trong mạng máy tính. Ngược lại với datagram, một khung bao gồm thông tin đồng bộ hóa, kiểm tra lỗi và dữ liệu điều khiển, cho phép nó được truyền một cách đáng tin cậy đến nút mạng được kết nối trực tiếp tiếp theo.
Tương lai của Datagram và các công nghệ mới nổi
Khi công nghệ mạng phát triển, khái niệm datagram tiếp tục phù hợp, đặc biệt với sự phát triển của các công nghệ như Internet of Things (IoT) và điện toán ranh giới, đòi hỏi việc truyền dữ liệu linh hoạt, hiệu quả.
Hơn nữa, sự phát triển của Bảo mật lớp vận chuyển gói dữ liệu (DTLS) cho thấy mối quan tâm ngày càng tăng đối với các ứng dụng dựa trên gói dữ liệu an toàn. DTLS cung cấp các đảm bảo bảo mật tương tự như TLS (được sử dụng trong duyệt web an toàn) nhưng dành cho các giao thức datagram như UDP.
Máy chủ proxy và Datagram
Máy chủ proxy có thể xử lý các datagram, đóng vai trò trung gian cho các yêu cầu từ khách hàng đang tìm kiếm tài nguyên từ các máy chủ khác. Chúng có thể cung cấp nhiều chức năng khác nhau, bao gồm bảo mật, quyền riêng tư và nén dữ liệu.
Ví dụ: máy chủ proxy có thể cho phép máy khách tạo kết nối mạng gián tiếp tới các dịch vụ mạng khác. Một máy khách kết nối với máy chủ proxy, yêu cầu kết nối, tệp hoặc các tài nguyên khác có sẵn trên một máy chủ khác. Máy chủ proxy cung cấp tài nguyên, có thể bằng cách kết nối với máy chủ được chỉ định hoặc phục vụ nó từ bộ đệm.
Về mặt datagram, máy chủ proxy có thể chặn chúng, đọc và giải thích dữ liệu, sau đó thực hiện các tác vụ khác nhau dựa trên nội dung của datagram. Điều này có thể liên quan đến việc định tuyến lại datagram, sửa đổi dữ liệu hoặc thậm chí chặn nó hoàn toàn.
Liên kết liên quan
Để biết thêm thông tin về datagram và các khái niệm liên quan, hãy xem xét các tài nguyên sau:
