07/10/2026 · VietTechies · Biên tập
Vào năm 1985, Dennis Jennings đã lãnh đạo Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) thành lập NSFNET—một mạng lưới nghiên cứu đa năng được thiết kế nhằm kết nối năm trung tâm siêu máy tính vùng vừa được tài trợ thông qua các giao thức TCP/IP mở. Theo tài liệu lịch sử của National Science Foundation Network, dự án nhằm cung cấp cho các nhà nghiên cứu học thuật trên toàn quốc khả năng truy cập không rào cản vào các tài nguyên tính toán hiệu năng cao.
Nền tảng 56 kilobit và các bộ định tuyến Fuzzball
Khi mạng xương sống ban đầu chính thức đi vào hoạt động vào năm 1986, hệ thống dựa trên các đường truyền thuê riêng tốc độ 56 kilobit/giây để liên kết sáu điểm mạng cốt lõi. Để định tuyến lưu lượng gói dữ liệu mà không cần tới các bộ định tuyến thương mại tùy chỉnh, dự án đã triển khai các máy tính mini Digital Equipment Corporation PDP-11/73 chạy phần mềm chuyên dụng có tên là Fuzzball. Được thiết kế và quản lý bởi Hans-Werner Braun tại Merit Network, các máy tính mini Fuzzball này đóng vai trò là những bộ định tuyến đầu tiên của mạng nhờ khả năng hỗ trợ nguyên bản bộ giao thức TCP/IP.
Khi các khuôn viên đại học và mạng lưới khu vực dần kết nối vào hệ thống, lưu lượng truy cập đã tăng theo hệ số nhân, gây ra tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng trên hạ tầng 56 kbit/s. Mô hình ban đầu này chứng minh rằng việc kết nối mạng dựa trên giao thức mở là hoàn toàn khả thi, nhưng các thiết bị phần cứng vật lý đã chạm tới giới hạn vận hành chỉ sau vài tháng đi vào hoạt động.
Hợp tác mạng T-1 và các bộ chuyển mạch nút của IBM
Để giải quyết điểm nghẽn tắc nghẽn này, Quỹ Khoa học Quốc gia đã phát động một đợt kêu gọi tài trợ mới, dẫn đến việc trao hợp đồng cho Merit Network vào tháng 11 năm 1987. Dưới sự dẫn dắt của giám đốc dự án Eric M. Aupperle, Merit đã thành lập một liên minh hợp tác công-tư với IBM, MCI và Bang Michigan. Merit chịu trách nhiệm quản lý và vận hành mạng, trong khi MCI cung cấp các đường truyền kỹ thuật số tốc độ cao và IBM đảm nhận việc xây dựng phần cứng chuyển mạch tùy chỉnh.
Đến tháng 7 năm 1988, đội ngũ dự án đã đưa mạng xương sống T-1 tốc độ 1,5 Mbit/s vào vận hành, mở rộng mạng cốt lõi lên 13 nút mạng. Thay vì phụ thuộc vào từng bộ định tuyến riêng lẻ, mỗi nút mạng sử dụng một Hệ thống Chuyển mạch Nút (Nodal Switching System) gồm chín máy tính mini IBM RT PC liên kết với nhau qua mạng cục bộ Token Ring. Mỗi máy RT PC chạy một phiên bản hệ điều hành Unix của IBM, giúp phân chia nhiệm vụ xử lý gói dữ liệu và định tuyến cho toàn bộ cụm máy tính.
Cấu trúc dạng lưới và các rào cản chính sách
Cùng với sự phát triển của mạng lưới, các kỹ sư phải đối mặt với những giới hạn mang tính cấu trúc trong việc định tuyến. Kiến trúc mạng ban đầu kế thừa từ ARPANET vốn phụ thuộc vào các tuyến định tuyến tập trung, phân cấp, đòi hỏi phải lập kế hoạch thủ công tỉ mỉ để tránh hiện tượng lặp gói dữ liệu. Trong thời kỳ NSFNET, những nhà kiến tạo mạng lưới đã phát triển Giao thức Cổng Biên (Border Gateway Protocol – BGP) để chuyển đổi mạng sang cấu trúc dạng lưới, cho phép các bộ định tuyến tự đánh giá độc lập nhiều tuyến đường khác nhau qua các mạng kết nối liên thông.
Song song với đó, các nhà quản trị cũng phải giải quyết các hạn chế chính sách theo Chính sách Sử dụng Chấp nhận được của NSFNET (NSFNET Acceptable Use Policy). Chính sách này nghiêm cấm các lưu lượng thương mại trên mạng xương sống, chỉ cho phép truy cập mạng đối với các hoạt động trực tiếp hỗ trợ nghiên cứu và giáo dục mở. Các tổ chức thương mại chỉ được phép kết nối nếu lưu lượng của họ phục vụ nghiên cứu học thuật, tạo ra những rào cản hành chính khi các nhà cung cấp dịch vụ mạng thương mại bắt đầu xuất hiện vào cuối những năm 1980.
Nâng cấp lên T-3 và bước chuyển mình thương mại
Để chuẩn bị cho đợt bùng nổ lưu lượng tiếp theo theo cấp số nhân, Merit, IBM và MCI đã thành lập tổ chức Advanced Network and Services vào tháng 9 năm 1990, bổ nhiệm Allan Weis làm chủ tịch và Douglas Van Houweling làm chủ tịch hội đồng quản trị. Tổ chức này đã giám sát quá trình nâng cấp lên mạng xương sống T-3 tốc độ 45 Mbit/s, hoàn tất vào tháng 11 năm 1991. Mạng lưới sau nâng cấp đã thay thế các cụm máy tính đa nhiệm bằng các máy chủ IBM RS/6000 chạy hệ điều hành AIX UNIX tại 16 nút mạng chính.
Hoàn thành vào tháng 11 năm 1991, quá trình chuyển đổi sang mạng xương sống T-3 cùng việc triển khai các giao thức định tuyến dạng lưới đã thiết lập nên mô hình kiến trúc tốc độ cao làm nền tảng cho hạ tầng Internet hiện đại. Bằng cách thay thế mô hình phân cấp cứng nhắc bằng các kết nối dạng lưới đa megabit, NSFNET đã chứng minh khả năng mở rộng của các mạng chuyển mạch gói phân tán để đáp ứng lưu lượng truy cập trên quy mô toàn cầu.
Ảnh minh họa do AI tạo, không phải ảnh tư liệu.