Dịch vụ web và internet là gì? Các bài nghiên cứu khoa học

Khái niệm dịch vụ web và Internet

Dịch vụ web (web services) là các hệ thống phần mềm được thiết kế để cho phép các ứng dụng giao tiếp và trao đổi dữ liệu qua mạng bằng các giao thức chuẩn hóa như HTTP, HTTPS, XML hoặc JSON. Đây là một thành phần cốt lõi trong kiến trúc phân tán, giúp các hệ thống khác nhau tương tác mà không cần chia sẻ chung môi trường, ngôn ngữ lập trình hoặc nền tảng vận hành. Nhờ khả năng kết nối linh hoạt, dịch vụ web trở thành lựa chọn tiêu chuẩn trong xây dựng API và tích hợp hệ thống doanh nghiệp.

Internet là hạ tầng mạng toàn cầu kết nối hàng tỷ thiết bị thông qua bộ giao thức chuẩn TCP/IP. Internet cung cấp không gian truyền thông mở, cho phép dịch vụ web vận hành và phân phối dữ liệu trên quy mô rộng. Mọi dịch vụ web đều hoạt động dựa trên kết nối Internet hoặc mạng có cấu trúc tương đương. Sự kết hợp giữa dịch vụ web và Internet tạo thành nền tảng của hệ sinh thái web hiện đại, bao gồm điện toán đám mây, thương mại điện tử, truyền thông số và ứng dụng di động.

Bảng tổng quan mô tả mối quan hệ giữa dịch vụ web và Internet:

Khía cạnh	Dịch vụ web	Internet
Bản chất	Hệ thống phần mềm trao đổi dữ liệu	Hạ tầng mạng toàn cầu
Vai trò	Cung cấp API và tích hợp hệ thống	Cho phép truyền tải dữ liệu
Tiêu chuẩn	SOAP, REST, JSON, XML	TCP/IP, DNS, HTTP

Cơ sở kỹ thuật của dịch vụ web

Dịch vụ web vận hành dựa trên bộ giao thức truyền thông của Internet, chủ yếu là HTTP/HTTPS. Khi một dịch vụ web nhận một yêu cầu (request), nó xử lý dữ liệu và trả về phản hồi (response) theo định dạng chuẩn như JSON hoặc XML. Điều này cho phép các hệ thống không đồng nhất giao tiếp một cách đáng tin cậy. Cơ chế hoạt động này trở thành nền tảng của triển khai API trong các ứng dụng hiện đại như hệ thống ngân hàng, thương mại điện tử và nền tảng giáo dục trực tuyến.

SOAP và REST là hai mô hình kỹ thuật phổ biến nhất. SOAP sử dụng XML theo cấu trúc nghiêm ngặt, hỗ trợ mức độ bảo mật cao và khả năng mô tả dịch vụ nhờ WSDL. REST sử dụng trực tiếp giao thức HTTP và biểu diễn tài nguyên bằng URL nhằm tối ưu hiệu năng. Bên cạnh đó, gRPC được phát triển để đáp ứng nhu cầu hiệu năng cao trong các hệ thống vi mô (microservices), sử dụng cơ chế nén dữ liệu Protocol Buffers và truyền tải qua HTTP/2.

Danh sách các công nghệ lõi của dịch vụ web:

• HTTP/HTTPS làm giao thức truyền tải.
• XML, JSON dùng để mã hóa dữ liệu.
• WSDL mô tả dịch vụ trong kiến trúc SOAP.
• OpenAPI/Swagger mô tả API trong kiến trúc REST.
• Protocol Buffers dùng trong gRPC để tối ưu hiệu năng.

Các loại dịch vụ web

Dịch vụ web được phân loại dựa trên cách thức truyền dữ liệu và kiến trúc hoạt động. SOAP Web Services tuân theo bộ tiêu chuẩn WS-* nghiêm ngặt, phù hợp trong môi trường yêu cầu tính bảo mật, tính toàn vẹn dữ liệu và tính giao dịch cao. Nhờ XML Schema, SOAP đảm bảo khả năng xác thực dữ liệu mạnh, thường được sử dụng trong các hệ thống doanh nghiệp.

RESTful Web Services sử dụng mô hình tài nguyên (resource-based model) và các phương thức HTTP như GET, POST, PUT, DELETE. REST ưu tiên sự đơn giản, dễ mở rộng và hiệu năng cao, trở thành lựa chọn phổ biến trong ứng dụng web hiện đại. gRPC là thế hệ dịch vụ web mới, dùng kết nối song phương (bidirectional streaming) để phục vụ các hệ thống yêu cầu phản hồi tức thời.

Bảng phân loại dạng dịch vụ web:

Loại dịch vụ	Đặc điểm	Ứng dụng
SOAP	Cấu trúc chặt chẽ, XML, bảo mật cao	Ngân hàng, tài chính, chính phủ điện tử
REST	Nhẹ, linh hoạt, dễ triển khai	Web API, mobile backend, thương mại điện tử
gRPC	Tốc độ cao, nén dữ liệu tốt	Microservices, hệ thống thời gian thực

Mối quan hệ giữa dịch vụ web và Internet

Internet đóng vai trò hạ tầng truyền thông cho dịch vụ web, bao gồm các lớp mạng như TCP/IP, DNS, BGP và lớp ứng dụng HTTP. Dịch vụ web dựa hoàn toàn trên khả năng kết nối toàn cầu của Internet để phân phối dữ liệu và xử lý yêu cầu từ người dùng hoặc ứng dụng khác. Khi một API được gọi, gói tin dữ liệu được định tuyến qua Internet và phản hồi theo cơ chế client-server.

Dịch vụ web là lớp phần mềm nằm trên kiến trúc Internet, bổ sung khả năng xây dựng ứng dụng và tích hợp hệ thống. Điện toán đám mây, CDN, hệ thống lưu trữ phân tán và nền tảng AI đều vận hành dựa trên dịch vụ web. Không có Internet, các API không thể hoạt động xuyên khu vực hoặc xuyên nền tảng, hạn chế toàn bộ hệ sinh thái số.

Các tổ chức như ICANN, IETF và W3C đóng vai trò chuẩn hóa và duy trì sự vận hành của Internet để đảm bảo dịch vụ web hoạt động ổn định.

Các chuẩn và giao thức trong dịch vụ web

Các chuẩn và giao thức trong dịch vụ web đóng vai trò định hình cách thức các hệ thống trao đổi dữ liệu, đảm bảo tính tương thích, tính ổn định và mức độ an toàn trong truyền thông qua Internet. SOAP là một trong những chuẩn lâu đời, sử dụng XML để mô tả thông điệp và tuân theo cấu trúc nghiêm ngặt giúp dữ liệu có thể xác thực mạnh bằng XML Schema. SOAP hoạt động cùng các tiêu chuẩn WS-* như WS-Security, WS-ReliableMessaging và WS-Addressing để bảo đảm giao dịch ổn định và an toàn trong môi trường doanh nghiệp.

REST sử dụng giao thức HTTP với các phương thức như GET, POST, PUT và DELETE để thao tác tài nguyên, thể hiện triết lý đơn giản và dễ mở rộng. Dữ liệu thường được truyền dưới dạng JSON, một định dạng nhẹ và phù hợp với các ứng dụng web và di động hiện đại. REST không yêu cầu cấu trúc cứng nhắc nên tốc độ phản hồi nhanh và dễ triển khai. Trong khi đó, gRPC dựa trên HTTP/2 cho phép truyền dữ liệu song phương, nén mạnh qua Protocol Buffers và hỗ trợ tốc độ cao trong các hệ thống microservices.

Công thức biểu diễn luồng trao đổi dữ liệu cơ bản giữa client và server:

$Request_{client} \rightarrow Server_{API} \rightarrow Response_{server}$

Bảng liệt kê một số chuẩn phổ biến trong dịch vụ web:

Chuẩn/Giao thức	Chức năng
SOAP	Trao đổi dữ liệu dạng XML, hỗ trợ bảo mật và giao dịch phức tạp
REST	Ánh xạ tài nguyên qua HTTP, dùng JSON để truyền dữ liệu
gRPC	Hiệu năng cao, truyền dữ liệu nhị phân, dùng trong microservices
HTTPS/TLS	Mã hóa dữ liệu, chống nghe lén và ngăn tấn công trung gian

Ứng dụng thực tế của dịch vụ web

Dịch vụ web là trụ cột trong hệ thống thông tin doanh nghiệp. Trong thương mại điện tử, chúng cho phép cổng thanh toán, giỏ hàng và kho dữ liệu sản phẩm giao tiếp với nhau theo thời gian thực, giúp giao dịch diễn ra nhanh và an toàn. Các hệ thống ngân hàng sử dụng dịch vụ web để xử lý dữ liệu giao dịch, xác thực danh tính và kiểm tra số dư tài khoản thông qua chuẩn SOAP hoặc REST, tùy vào mức yêu cầu bảo mật.

Điện toán đám mây (cloud computing) sử dụng hàng nghìn dịch vụ web làm nền tảng để cung cấp các API vận hành máy ảo, quản lý cơ sở dữ liệu, giám sát hệ thống và triển khai ứng dụng. Các nền tảng lớn như AWS, Azure và Google Cloud xây dựng toàn bộ hệ sinh thái của mình dựa trên các dịch vụ web tiêu chuẩn, cho phép tự động hóa và mở rộng hệ thống theo nhu cầu.

Trong lĩnh vực AI và khoa học dữ liệu, dịch vụ web giúp mô hình hóa các thuật toán và mô hình học máy thành API, cho phép doanh nghiệp tích hợp trí tuệ nhân tạo vào hệ thống sẵn có. Ứng dụng trong y tế như quản lý hồ sơ bệnh án, chia sẻ dữ liệu lâm sàng và vận hành thiết bị IoT y tế đều yêu cầu dịch vụ web đảm bảo độ tin cậy và khả năng phân quyền an toàn.

Ưu điểm và hạn chế của dịch vụ web

Dịch vụ web mang lại nhiều ưu điểm quan trọng. Khả năng tương thích đa nền tảng cho phép hệ thống viết bằng các ngôn ngữ khác nhau như Java, Python, C#, hoặc JavaScript có thể giao tiếp dễ dàng. Tính mở rộng cao giúp dịch vụ thích ứng với nhu cầu tăng trưởng của doanh nghiệp. Việc sử dụng chuẩn hóa toàn cầu bảo đảm các hệ thống mới có thể tích hợp với hạ tầng hiện hữu mà không cần chỉnh sửa quá nhiều.

Bên cạnh ưu điểm, dịch vụ web cũng có một số hạn chế. Độ trễ (latency) có thể tăng khi số lượng yêu cầu lớn hoặc khi mạng gặp vấn đề. Một số kiến trúc dịch vụ web truyền thống như SOAP tương đối nặng và đòi hỏi tài nguyên cao hơn so với REST hoặc gRPC. Tuyến truyền Internet luôn đối mặt với nguy cơ an ninh mạng như tấn công trung gian, đánh cắp dữ liệu và từ chối dịch vụ, yêu cầu triển khai thêm lớp bảo vệ như TLS và các cơ chế xác thực.

Danh sách ưu điểm và hạn chế:

• Ưu điểm: linh hoạt, chuẩn hóa, dễ mở rộng, đa nền tảng.
• Hạn chế: phụ thuộc vào mạng, rủi ro bảo mật, có thể gặp độ trễ cao.

Vai trò của Internet trong triển khai dịch vụ web

Internet đóng vai trò nền tảng vận hành tất cả dịch vụ web, là hạ tầng kết nối đảm bảo truyền tải dữ liệu ổn định giữa client và server. Lớp giao thức TCP/IP giúp các gói dữ liệu được định tuyến tối ưu, trong khi DNS cung cấp cơ chế phân giải tên miền thành địa chỉ IP để truy cập dịch vụ. Mạng Internet toàn cầu tạo điều kiện để dịch vụ web hoạt động xuyên biên giới, từ ứng dụng di động tới hệ thống doanh nghiệp phân tán.

Các mô hình triển khai phân tán như microservices, container orchestration (Kubernetes), CDN và cloud-native đều phụ thuộc vào Internet để hoạt động liên tục. Hạ tầng mạng càng mạnh thì dịch vụ web càng vận hành hiệu quả, giảm độ trễ và tối ưu hóa lưu lượng. Internet cũng là môi trường để các giao thức bảo mật như TLS hoạt động, giúp bảo vệ dữ liệu trong quá trình trao đổi.

Các tổ chức quản lý Internet như ICANN và IETF duy trì tiêu chuẩn toàn cầu nhằm bảo đảm dịch vụ web không bị gián đoạn và hoạt động theo khuôn khổ thống nhất.

Tương lai của dịch vụ web và Internet

Sự phát triển của Internet thế hệ mới như 5G, mạng quang tốc độ cao và Web 3.0 sẽ thúc đẩy sự thay đổi trong cách dịch vụ web hoạt động. 5G giảm đáng kể độ trễ và tăng băng thông, tạo điều kiện cho các ứng dụng thời gian thực như xe tự hành, phẫu thuật từ xa và giao tiếp giữa thiết bị IoT quy mô lớn. Các dịch vụ web dựa trên Web 3.0 sẽ sử dụng blockchain và giao thức phi tập trung để đảm bảo tính minh bạch và khả năng chống kiểm duyệt.

Trí tuệ nhân tạo (AI) và tự động hóa sẽ tiếp tục mở rộng khả năng của dịch vụ web bằng cách cung cấp API thông minh, có khả năng xử lý ngôn ngữ tự nhiên, thị giác máy tính và phân tích dữ liệu nâng cao. gRPC và GraphQL dự kiến sẽ tăng trưởng mạnh trong hệ sinh thái microservices nhờ hiệu năng cao và tính mô tả dữ liệu linh hoạt.

Các mô hình Zero-Trust và chuẩn bảo mật mới sẽ chi phối cách dịch vụ web được thiết kế, khi nguy cơ tấn công mạng ngày càng tăng. Internet tương lai sẽ đặt trọng tâm vào khả năng kết nối thông minh, tự tối ưu và khả năng bảo mật ở mọi cấp độ.

Tài liệu tham khảo

• IETF – Internet Protocol Standards: https://www.ietf.org
• W3C – Web Standards and Specifications: https://www.w3.org
• ICANN – Internet Infrastructure Information: https://www.icann.org
• Amazon Web Services Documentation: https://aws.amazon.com
• Google Cloud Platform Documentation: https://cloud.google.com