Trước khi chúng ta có thể tận hưởng được những lợi ích của các ứng dụng và thiết bị trình bày trong các chương trước, thì việc đầu tiên là xa lộ phải được hình thành. Hiện nay thì chưa. Điều này có thể khiến cho một số người ngạc nhiên, vì họ đã được nghe nhiều thứ,nào là mạng lưới điện thoại đường dài cho tới mạng Internet được mệnh danh là "siêu xa lộ thông tin". Sự thật là một xa lộ thông tin hoàn chỉnh chưa thể đi vào từng gia đình ít ra là khoảng mười năm nữa.

Máy điện toán cá nhân, CD-ROM đa phương tiện (multimedia), mạng lưới truyền hình cáp công xuất cao, mạng lưới điện thoại hữu tuyến và vô tuyến, và mạng Internet, đều là những tiền thân quan trọng của xa lộ thông tin. Mỗi một loại hình đều chỉ là những gợi ý cho tương lai, nhưng chưa có một loại hình nào trong số đó đại diện cho một xa lộ thông tin thực thụ cả.

Xây dựng xa lộ là một công trình vĩ đại. Nó đòi hỏi phải thiết lập chẳng những các cơ sở hạ tầng như hệ thống cáp quang, các thiết bị chuyển mạch nhanh và các máy phục vụ (Server), mà còn phải phát triển phần mềm. Trong chương 3, tôi đã đề cập đến sự phát triển của các phần cứng và phần mềm thành ra máy điện toán cá nhân. các ứng dụng cho xa lộ thông tin, như tôi đã trình bày trong chương 4, cũng sẽ được xây dựng trên một nền tảng xuất phát từ máy điện toán cá nhân và mạng Internet. Các dạng cạnh tranh tương tự đã xảy ra trong nghành công nghiệp điện toán trong suốt thập niên 80 lại cũng tái diễn, cạnh tranh nhau để sản xuất ra những bộ phận hợp thành phần mềm, phần mềm đó sẽ chính là nền tảng của xa lộ thông tin.

Phần mềm chạy trên xa lộ sẽ phải tạo ra phương tiện dẫn đường và sự an ninh, có khả năng về thư điện tử và bản tin cộng cộng được nối với các thành phần phần mềm, và các dịch vụ thanh toán ngân hàng.

Những nhà cung cấp linh kiện cho xa lộ sẽ tạo ra những công cụ có sẵn và tiêu chuẩn giao diện-người sử dụng nhằm tạo sự dễ dàng cho các nhà thiết kế sáng tạo ra các ứng dụng,thiết lập nên các hình thái và quản lý các cơ sở dữ liệu thông tin trên hệ thống. Để làm cho các ứng dụng có thể hoạt động một cách hoàn hảo với nhau, cần phải định ra tiêu chuẩn và các phương hường sử dụng để cho thông tin về quuyền ưu tiên của người sử dụng có thể chuyển ứng dụng này sang ứng dụng khác. Việc dùng chung thông tin đó sẽ giúp cho các ứng dụng đáp ứng một cách tốt nhất yêu cầu của người sử dụng.

Nhiều công ty, trong đó có Microsoft, tin rằng việc cung cấp các phần mềm cho xa lộ sẽ là một nghành kinh doanh béo bở, đang cạnh tranh nhau để phát triển các thành phần cấu thành cho nền tảng của xa lộ. Những thành phần cấu thành này sẽ là nền tảng để xây dựng các ứng dụng của xa lộ thông tin. Rồi đây sẽ có nhiều nhà cung cấp phần mềm thành công cho xa lộ thông tin, và phần mềm của họ sẽ được nối mạng với nhau.

Nền tảng của xa lộ cũng sẽ phải hỗ trợ cho nhiều máy điện toán khác nhau, kể cả các máy phục vụ cho tất cả các thiết bị thông tin. Khách hàng của loại phần mềm này sẽ là các hệ thống cáp, các công ty điện thoại , và những nhà cung cấp mạng lưới, chứ không phải là các cá nhân riêng lẻ, những người sử dụng sẽ là người quyết định cuối cùng ai trong số đó sẽ thành công. Những nhà cung cấp mạng lưới sẽ hướng về những phần mềm nào cung cấp cho khách hàng những ứng dụng tốt nhất với khối lượng thông tin rộng rãi nhất. Do đó, cuộc cạnh tranh đầu tiên của những công ty phát triển phần mềm sẽ là cuộc vật động để chiếm lòng tin và khối óc của những người phát triển ứng dụng và những nhà cung cấp thông tin, bỏ công việc của họ sẽ tạo ra hầu hết các giá trị khác.

Khi các ứng dụng được phát triển, chúng sẽ chứng minh giá trị của xa lộ thông tin cho những nhà đầu tư có tiềm năng để họ xem xét khoản vốn cần có để xây dựng xa lộ thông tin. Theo dự tính hiện nay, để nối các thiết bị thông tin của từng gia đình vào xa lộ thông tin, cần trong khoảng trên dưới 1.200 mỹ kim, chênh lệch nhau khoảng vài trăm đô tuỳ thuộc vào sự lựa trọn cấu trúc và thiết bị, để nối vào một thiết bị thông tin (như máy thu hình hay máy điện toán) của một gia đình Mỹ vào với xa lộ thông tin. Khoản tiền trên bao gồm cả việc rải cáp quang tới các vùng lân cận, các máy phục vụ,các thiết bị chuyển mạch và thiết bị điện tử trong gia đình. Hiện nay,ở Hoa kỳ có khoảng hơn 100 triệu hộ gia đình, như vậy tính ra tổng số vốn đầu tư vào khoảng 120 tỷ Mỹ kim trong chỉ riêng có một nước.

Sẽ không có ai chịu đầu tư một khoản tiền lớn như vậy trừ phi kỹ thuật chứng minh được khả năng của nó và khách hàng trả đủ khoản tiền về những ứng dụng mới họ đang sử dụng. Khách hàng chỉ phải trả giá phí cho các dịch vụ truyền hình, kể cả hệ thống video theo yêu cầu, chứ không phải trả cho các khoản chi phí xây dựng xa lộ. Để tài trợ cho công trình xây dựng, phải làm cho các nhà đầu tư tin rằng các dịch vụ mới này cũng sẽ tạo ra khoản thu nhập nhiều như hệ thống cáp truyền hình đang thu hiện nay. Nếu khả năng thu hồi tiền từ xa lộ thông tin không khả thi thì người ta sẽ không đổ tiền vào, và việc xây dựng xa lộ thông tin do đó sẽ bị chậm lại. Nhưng tôi tin rằng các nhà đầu tư rồi cũng sẽ tin như vậy bởi vì các nhà phát minh sẽ đưa các sáng chế của  họ ra để thử nghiệm. Một khi các nhà đầu tư đã bắt đầu hiểu được các ứng dụng và các dịch vụ mới,và khả năng có thể thu hồi vốn được chứng minh thì khả năng huy động vốn sẽ không gặp nhiều khó khăn như trước nữa. Khoản chi phí sẽ không lớn lắm so với chi phí cho hạ tầng cơ sở khác mà chúng ta đã mặc nhiên công nhận.

Tôi vốn là người lạc quan. Sự phát triển của mạng Internet trong những năm qua gợi ý rằng các ứng dụng của xa lộ sẽ nhanh chóng trở thành cực kỳ phổ biến, xứng đáng để được nhận các khoản đầu tư lớn. Mạng Internet hiện nay là một nhóm các máy điện toán nối mạng với nhau, sử dụng tiêu chuẩn "nghi thức" để trao đổi thông tin. Nó chưa phải là xa lộ, nhưng nó lại là dạng gần giống nhất, và sẽ tiến nhoá thành ra xa lộ.

   Tính chất phổ thông của mạng Internet hiện nay là sự phát triển quan trong nhất trên thế giới điện toán kể từ chiếc may điện toán cá nhân IBM PC ra đời vào năm 1981. Chiếc máy điện toán cá nhân dạng tương tự thích hợp vì nhiều lý do nhưng nó chưa hoàn hảo. Chiếc máy còn nhiều mặt tuỳ tiện hoặc thậm chí rất yếu kém. Dù vậy, tính phổ biến của nó phát triển cao đến mức nó đã trử thành tiêu chuẩn cho việc phát triển các ứng dụng. Những công ty đang cố gắng đạt đến tiêu chuẩn máy điện toán cá nhân thường có đủ lý do để làm điều đó, nhưng sự cố gắng của họ đã thành công bởi hiện có quá nhiều các công ty khác đang tiếp tục cố gắng cải tiến máy đitón cá nhân.

   Mạng Internet hiện nay là một tập hợp khá lỏng lẻo mạng lưới các máy mang tính thương mại và phi thương mại được nối mạng với nhau, bao gồm cả các dịch vụ thông tin trực tuyến phục vụ cho người cho thuê bao. Các máy phục vụ được bố chí rải rác khắp thế giới, được nối với mạng Internet bằng những đường dẫn có công xuất cao thấp rất khác nhau./ Hầu hết khách hàng sử dụng máy điện toán cá nhân nối và hệ thống thông qua mạng lưới điện thoại có dải thông thấp cho nên không thể chuyển tải được nhiều bit trong một giây. Bộ biến hoàn (dùng để biến điệu Modulation và hoàn điệu Demodulation) hay còn được gọi một cách phổ biến Modem là những thiết bị để nối máy điện toán cá nhân và hệ thống điện thoại.Trong những ngày đầu khi chiếc máy điện toán cá nhân IBM PC vừa ra đời, tốc độ chuyển tải của modem lúc đó chỉ từ 300 hoặc 1200bit mỗi giây (hay còn được gọi là 300 hay 1200 baud).Ngày nay, nhiều modem nối từ máy điện toán này sang máy điện toán khác thông qua hệ thống điện thoại có thể gửi đi hay nhận về 14.400 (14,4K) hoặc 28.800 (28,8K) bit nỗi giây. Nhìn từ góc độ thực tế thì dải thông này vẫn chưa đủ đối với nhiều loại truyền thông. Một trang văn bản có thể gửi đi trong một giây, nhưng một tấm ảnh hoàn toàn chỉnh, có kích thước cỡ bằng màn hình, dù đã được nén lại, phải mất tới 10 giây với tốc độ trên mới chuyển được.

   Hiện nay, bất cứ ngưới nào cũng có thể gửi cho nhau các thông tin về kinh doanh, giáo dục, hay chỉ đơn thuần để giải trí trên mạng Internet. Sinh viên trên toàn thế giới có thể gửi thông điệp cho nhau. Mạng Internet và các dịch vụ thông tin khác thực hiện trên mạng lưới điện thoại gợi lên một khía cạnh về xa lộ thông tin rồi đây sẽ hoạt động như thế nào. Khi tôi gửi cho bạn một mẫu tin, nó được truyền từ máy điện toán của tôi thông qua đường dây điện thoại đến máy phục vụ có "hộp thư" của tôi, và từ đó nó được chuyển trực tiếp hay gián tiếp tới bất cứ máy hay máy phục vụ nào có lưu trữ hộp thư của bạn. Khi bạn nối với máy phục vụ của bạn thông qua mạng lưới điện thoại, bạn sẽ truy nhập được nội dung của hộp thư của bạn, kể cả mẫu tin của tôi. Đó là cách thư điện tử hoạt động. Bạn chỉ cần đánh máy mẫu tin một lần và gửi nó cho một người hay nhiều người tuỳ bạn hay bạn có thể gửi nó trên "bảng tin công cộng".

   Như chính tên nó đã gợi ý, bản tin điện tử công cộng là nơi người ta gửi bản tin tới để bất cứ người nào cũng có thể đọc được. Sự trao đổi này thường dưới dạng không đồng bộ. Bản tin công cộng thường được tổ chức theo từng đề tài riêng, nhờ vậy nó dễ dàng đến tay những người quan tâm đến đề tài đó. Các dịch vụ thương mại cung cấp cho bản tin công cộng cho các giới như phi công, ký giả, giáo viên, và các cộng đồng nhỏ hơn. Trên mạng Internet, nơi có những bản tin công cộng không được biên tập và điều chỉnh lại, hay còn được gọi là nhóm tin của mạng lưới 'usenet newsgroups', có tới hàng ngàn nhóm nhỏ như vậy chuyên tâm đi sâu vào các đê tài rất hạn hẹp như: chất cafeine, Ronaid Reagan, ca-vat. Bạn có thể sao chép các mẫu tin có cùng đề tài, hoặc chỉ sao chép những mẫu tin mới nhất, hoặc tất cả các mẫu tin của một người đặc biệt nào đó, hoặc một mẫu tin trả lời cho một mẫu tin nhất định nào đó...

   Ngoài thư điện tử và trao đổi hồ sơ, mạng Internet còn giúp bạn có thể "lướt qua thông tin trong mạng - Web browsing", một trong những ứng dụng phổ biến nhất của mạng Internet khi nói tới mạng World Wide Web, hay còn gọi ngắm gọn là Web hay WWWW, tức là nói tới các máy phục vụ nối với mạng Internet và chúng có thể cung cấp các trang đồ hoạ về thông tin (Graphical pages of information). khi nối với một trong các máy phục vụ đó, một màn hình thông tin với một số các siêu liên kết (Hyperlinks) xuất hiện. Khi bạn dùng con chuột bấm vào một trong các siêu liên kết đó, màn hình sẽ chuyển sang một trang khác chứa đựng các thông tin có liên quan, hoặc các siêu liên kết khác. Trang này có thể được lưu trữ trên cùng một máy phục vụ hoặc một máy phục vụ khác trên mạng Internet.
   Trang chính của một công ty hay một cá nhân nào đó được gọi là trang nhà - home page. Trường hợp bạn tự tạo, bạn phải đăng ký địa chỉ điện tử của bạn để những người sử dụng mạng Internet có thể tìm bạn theo địa chỉ bạn cho. Trong nghành quảng cáo hiện nay, chúng ta đã bắt đầu nhìn thấy các đoạn trích trang nhà như là một phần của thông tin về địa chỉ. Giá của phần mềm dùng để thiết lập một máy dịch vụ Web khá rẻ và có sẵn đủ cho tất cả các máy và gần như miễn phí.

Trong tương lai, các hệ điều hành sẽ kết hợp với Internet browsing.

Việc các công ty và các cá nhân có thể phát hành thông tin trên mạng Internet một cách dễ dàng đã làm thay đổi ý nghĩa của chữ "xuất bản". Bản thân mạng Internet là nơi để xuất bản. Nó có số lượng người sử dụng khá đông và nhờ đó nó có thể nhận được lượng hồi âm tích cực khá hữu hiệu: càng có nhiều người đăng ký, nó càng có nhiều nội dung nó càng có thêm nhiều người đăng ký.

Vị trí độc nhất vô nhị của mạng Internet có được là nhờ ở một số yếu tố. Những nghi thức định nghĩa mạng Web browsing hết sức đơn giản và đã giúp cho các máy phục vụ sử lý số lượng thông tin lưu trữ trên mạng khá tốt. Đã có rất nhiều dự đoán về các sách tương tác (interactive) và các siêu liên kết - được thực hiện tề vài thập niên trước bởi các nhà tiên phong như Ted Nelson -đang trở thành hiện thực trên mạng Web.

Tôi cho rằng mạng Internet hiện nay chưa phải là xa lộ thông tin, tuy vậy, bạn có thể nghĩ rằng nó là giai đoạn khởi đầu của xa lộ. Một dạng tương tự của nó là tuyến đường sắt Oregon. Giữa những năm từ 1841 cho tới thập niên 1860, hơn 300.000 con người sống trên các toa tàu để xây dựng tuyến đường sắt này đã vượt vùng Independence, Missouri, trong một hành trình đầy nguy hiểm dài 2.000 dặm xuyên qua vùng hoang vu của lãnh địa Oregon hoặc tới các mỏ vàng ở California. Khoảng chừng 20.000 con người đã chết vì nạn cướp bóc, vì thiếu ăn, vì gian khổ bệnh tật. Con đường họ xây dựng được đặt tên là tuyến đường sắt Oregon – The Oregon Trail. Bạn có thể dễ dàng gọi Oregon Trail là giai đoạn khởi đầu của hệ thống xa lộ ngày nay. Nó đã vượt qua bao nhiêu biên giới và hình thành tuyến giao thông hai chiều cho hành khách. Hệ thống đường hiện đại liên tỉnh 1984 và một số xa lộ khác xuất hiện sau tuyến đường sắt Oregon với một chiều dài tương tự. Tuy nhiên, nhiều kết luận rút ra từ những miêu tả và tuyến đường này có thể sai lầm nếu áp dụng vào các hệ thống tương lai. Dịch hạch và chết đói không phải là những vấn đề khi xây dựng hệ thống đường liên tỉnh 1984. Nạn lái xe say rượu và chạy ẩu không phải là những nguy cơ chính trong thời xây dựng tuyến đường sắt Oregon.

   Những vệt sáng mà mạng Internet toả ra sẽ làm sáng nhiều yếu tố khác của xa lộ. Mạng Internet là một hướng phát triển tuyệt vời hết sức quan trọng, và là yếu tố hết sức rõ ràng của hệ thống cuối cùng, nhưng rồi nó sẽ có những thay đổi đáng kể trong những năm tới. Mạng Internet hiện nay còn thiếu an ninh và cần có thêm hệ thống thanh toán với ngân hàng. Trình độ văn hoá của mạng Internet hiện nay rồi có lẽ sẽ trở lên kỳ quặc đối với thế hệ người sử dụng xa lộ thông tin trong tương lai cũng tương tự như những câu chuyện về những người tiên phong xây dựng tuyến đường Oregon Trail đối với chúng ta hiện nay vậy.

   Thực ra thì Internet hiện tại so với mạng Internet của một thời gian rất ngắn trước đây đã khác nhau nhiều lắm rồi. Tốc độ tiến hoá của nó xảy ra nhanh đến mức bất cứ sự miêu tả nào về nó cách đây một năm, hay thậm chí sáu tháng trước đây, đều có thể cực kỳ lạc hậu. Điều này có thể sinh ra sự nhầm lẫn. Thật ra, khó có thể bắt kịp sự nhanh chóng của một công trình năng động đến như vậy. Nhiều công ty, trong đó có Microsoft, đang cùng lỗ lực để định ra những tiêu chuẩn nhằm mở rộng mạng Internet và khắc phục những hạn chế của nó.

   Vì mạng Internet hình thành từ một công trình khoa học về điện toán chứ không là một phương tiện truyền thông liên lạc, nó luôn luôn là cục nam châm thu hút bọn phá hoại (hackers) - tức là những lập trình viên mang tài năng của mình chui vào hệ thống điện toán của người khác để quậy phá.

   Vào ngày 2 tháng 11 năm 1988, hàng ngàn máy điện toán nối mạng Internet bỗng nhiên bị trục trặc, có nhiều lý do dẫn tới sự ngưng trệ tạm thời đó. Mặc dù kc có dữ liệu nào bị phá hỏng, nhưng có tới hàng triệu Mỹ kim bị tổn thất do bị mất thời gian chờ đợi cho hệ thống máy của chính quyền phục hồi lại sự quản lý máy của nó. Nhiều người chắc đã nghe tới tên Internet lần đầu tiên khi câu chuyện này lan truyền khá rộng rãi. Nguyên nhân chính lại là do sai lầm hết sức tinh quái của một chương trình máy điện toán. Được gọi là Worm "con sâu"lan truyền từ máy này sang máy khác trên mạng lưới, và khi chúng đi tới đâu thì sinh sôi nảy nở ra ở đó (người ta gọi đích danh nó là Worm -(con sâu) chứ không phải là virus bởi nó không lây nhiễm sang chương trình khác). Nó sử dụng một "cửa hậu" ít ai để ý tới trong hệ thống phần mềm để tấn công trực tiếp vào bộ nhớ của máy điện toán. ở đó chúng quậy phá làm sai lạc các thông tin khác khiến cho việc phát hiện và đối phó với chúng trở lên khó khăn hơn. Chỉ trong vài ngày tờ New York Times đã phát hiện ra tên phá hoại kia. Hắn chính là Robert Morris, một sinh viên 23 tuổi tốt nghiệp trường đại học Cornell. Sau đó hắn ta thú nhận rằng hắn đã thiết kế và thả con sâu ra xem để nó có thể đến được bao nhiêu máy điện toán. Nhưng vì một sai sót trong chương trình của hắn khiến cho con sâu kia có thể sao lại nhanh hơn hắn nghĩ rất nhiều. Morris bị buộc tội là đã vi phạm bộ luật về lạm dụng và gian trá trong máy điện toán năm 1986. Hắn ta bị sử 3 năm thử thách và nộp phạt 10.000 Mỹ kim và 400 giờ lao động công ích.

   Thỉnh thoảng cũng nảy sinh những trục trặc và vài vấn đề thuộc lĩnh vực an ninh, nhưng không nhiều, và hiện nay Internet đã trở thành hệ truyền thông liên lạc đáng tin cậy cho hàng triệu con người. Nó cung cấp việc nối mạng giữa các máy dịch vụ, tạo thuận lợi cho việc trao đổi thư điện tử, gửi tin lên các bản tin công cộng, và các đữ liệu khác. Phạm vi trao đổi rất rộng rãi, từ những mẫu tin vài mươi ký tự cho tới việc chuyển hình ảnh, các phần mềm, và các loại dữ liệu khác, chứa hàng triệu triệu byte. Chi phí cả cho các máy dịch vụ trong việc cung cấp thông tin đều bằng nhau, dù khoảng cách của các máy dịch vụ đó chỉ có vài dặm hay hàng vạn dặm cũng thế.

   Chính mô hình giá của Internet đã làm thay đổi ý nghĩ cho rằng phí thông tin liên lạc được tính theo thời gian và khoảng cách. Tình hình đó cũng sẽ xảy ra đối với máy điện toán. Nếu bạn không thể mua được một máy điện toán lớn thì trước đây bạn thường phải thuê máy tính theo giờ. Nhưng hiện nay máy điện toán đã thay đổi phương thức đó rồi.

   Vì phí sử dụng mạng Internet không quá đắt khiến người ta nghĩ rằng nó được chính phủ tài trợ. Điều đó không đúng. Tuy vậy, mạng imternet thoát thai từ một công trình của chính phủ trong thập niên 60, đó là mạng ARPANRT. Ban đầu, mạng này chỉ phục vụ cho các công trình kỹ thuật và khoa học điện toán. Nó đã trở thành một hệ truyền thông liên lạc rất quan trọng giữa các đồng nghiệp của một công trình rất lớn nhưng không hề được những người ngoài cuộc biết đến.

   Năm 1989, chánh phủ quyết định không tài chợ cho ARPANET nữa, và kế hoạch này được chuyển giao cho những người kế thừa tiếp nhận để phục vụ cho thương mại, và được gọi là "Internet". Cái tên này có nguồn gốc từ một nghi thức giao thông liên lạc cơ bản. Thậm chí cả khi nó đã trở thành một dịch vụ thương mại thì đại đa số những khách hàng đầu tiểnc Internet là các nhà khoa học tại các trường đại học và trong các công ty trong ngành công nghiệp điện toán, họ sử dụng mạng này để trao đổi thư điện tử cho nhau.

   Mô hình tài chính khiến cho phí sử dụng mạng Internet rẻ một cách đáng ngờ như vậy lại chính là một trong những khía cạnh thú vị nhất về mạng truyền thông này. Nếu bạn sử dụng điện thoại, bạn sẽ phải trả phí theo thời gian và khoảng cách. Để giảm các khoản phí đó, những hãng kinh doanh nào thường hay sử dụng điện thoại đường dài đều thuê bao một đường dây riêng. Phỉc đường dây thuê bao này cố định từ tháng, việc sừug nhiều hay ít không thành vấn đề.

   Nền tảng của mạng Internet bao gồm một nhóm các đường dây thuê bao được nối với nhau bằng một hệ thống chuyển mạch để truyền dữ liệu. ở Mỹ hiện có 5 công ty chuyên khai thác mạng Internet đường dài. Nhưng kể từ khi hãng AT&T bị suy sụp, giá thuê bao trở lên dễ chịu hơn. Vì khối lượng thông tin lưu thông trên mạng Internet rất lớn, cho nên 5 công ty nói trên cạnh tranh nhau để giảm giá bằng cách sử dụng các dải thông rất rộng với chi phí rất thấp.

   Từ "giải thông" cần được giải thích rõ ràng hơn. Nhưng tôi đã đề cập,từ đó ám chỉ tốc độ mà một đường dây có thể chuyển tải thông tin tới các thiết bị khác. Giải thông lệ thuộc một phần vào kỹ thuật sử dụng để truyền và tiếp nhận thông tin,. Mạng lưới điện thoại được thiết kế để nối hai chiều với giải thông thấp. Điện thoại là các thiết bị của công ty điện thoại thông qua dòng điện biến đổi, tức dạng tương tự của âm thanh của giọng nói. Khi một tín hiệu tương tự được số hoá bởi một công ty điện thoại đường dài, tín hiệu dạng số thu được cứ khoảng 64.000 bit thông tin mỗi giây.

   Loại cáp đồng trục hiện đang được sử dụng làm cáp truyền hình có tiềm năng giải thông cao hơn nhiều so với dây điện thoại tiêu chuẩn bởi vì nó phải chuyển tải tín hiệu video có tần số cao hơn rất nhiều . Tuy nhiên, hệ thống cáp truyền hình hiện nay không chuyển tải được các bit; chúng dùng kỹ thuật tương tự để truyền 30 tới 75 kênh video. Cáp đồng trục có thể truyền hàng trăm triệu hoặc thậm chí cả hàng tỷ bit mỗi giây một cách dễ dàng, nhưng phải bổ sung các bộ chuyển mạch mới để hỗ trợ cho việc truyền thông tin dạng số. Một sợi cáp quang đường dài, có thể chuyển tới 1,7 tỷ bit thông tin từ một trạm khuyếch đại này sang trạm khuyếch đại khác, phải có đủ dải thông cho 25.000 cuộc đàm thoại tiến hành đồng thời cùng một lúc. Số cuộc điện đàm tăng lên một cách đáng kể nếu chúng được nén lại bằng cách loại bỏ những thông tin thừa như thời gian ngừng các từ và các câu.

 Hầu hết các hãng kinh doanh đều sử dụng một đường dây điện thoại đặc biệt để nối vào mạng Internet. Đường dây đó được gọi là dây T-1 và tải được 1,5 triệu bit/giây, một giải thông tương đối cao. Người thuê bao trả phí cho đường dây T-1 (để dây T-1 chuyển dữ liệu tới điểm truy nhập gần nhất của mạng Internet) hàng tháng cho công ty điện thoại địa phương, và còn phải trả giá đồng loạt khoảng 20.000 Mỹ kim mỗi năm cho công ty nối nó vào mạng Internet. Khoảng phí hàng năm này, dựa trên khả năng nối với mạng Internet cho dù sử dụng nhiều hay ít hay không bao giờ sử dụng tới, và cho dù liên lạc đường ngắn hay  đường dài. Các khoản thu từ nguồn này dùng để tài trợ cho mạng lưới Internet.

 Phương thức đó hoạt động có kết quả bởi vì phí đó được tính trên cơ sở sử dụng lượng. Nó đòi hỏi phải có kỹ thuật và sự cố gắng thường xuyên thì mới có thể theo dõi được thời gian và khoảng cách người thuê bao sử dụng. Nhưng tại sao họ lại phải nhọc công làm chuyện đó nếu như bình thường họ vẫn thu được lãi? Cơ cấu giá này qui định rằng khi một khách hàng nối với mạng Internet thì không thu thêm phụ phí sử dụng nhiều hay ít nhằm khuyến khích khách hàng sử dụng mạng Internet. Hầu hết mọi người đều có khả năng thuê một đường dây T-1. Để được nối với mạng Internet, họ phải liên lạc với công ty cung cấp dịch vụ trực tuyến địa phương. Khách hàng sử dụng đường điện thoại thường để gọi công ty dịch vụ địa phương để công ty nối vào mạng Internet. Phí tiêu biểu hàng tháng khoảng 20 Mỹ kim trong đó bạn có thể sử dụng khoảng 20 tiếng đồng hồ trong giờ truyền thông cao điểm.

  Trong những năm tới, dịch vụ nối mạng Internet sẽ cạnh tranh mạnh mẽ hơn. Các công ty điện thoại lớn trên thế giới sẽ vào cuộc.Giá cả ngày sẽ một rẻ hơn nhiều. Các công ty dịch vụ trực tuyến như CompuServe và America Online sẽ cộng giá dịch vụ tiếp cận mạng Internet vào phí chung của họ. Trong vài năm tới, mạng Internet sẽ cải tiến khâu tiếp cận với mạng dễ dàng hơn, trong diện rộng rãi hơn, giao diện người sử dụng ổn định, phương thức dẫn đường dễ hiểu, và kết hợp với các dịch vụ trực tuyến thương mại khác.

  Một trong những thách thức mang tính kỹ thuật mà Internet đang phải đương đầu là làm thế nào để xử lý các nội dung theo thời gian thực (real-time),nhất là đối với các dạng nghe (audio), kể cả giọng nói,và nhìn (video). Kỹ thuật cơ bản của Internet không bảo đảm cho dữ kiện di chuyển với một tốc độ ổn định được từ điểm này sang điểm khác. Nhiều biện pháp thông minh đả thực sự giúp cho hình ảnh video và âm thanh audio có chất lượng cao được phân phối theo hai chiều, nhưng để có được video và audio tốt đòi hỏi phải có những thay đổi lớn trong mạng lưới, nhưng điều đó khó xảy ra trong vài năm tới.

  Khi những thay đổi đó thực sự xảy ra,chúng sẽ đưa mạng Internet trực tiếp cạnh tranh với các mạng lưới của các công ty điện thoại. Phương thức định giá khác nhau để cạnh tranh các công ty này sẽ là điều thú vị cho chúng ta quan sát.

  Vì Internet hiện đang thay đổi cách chúng ta phải trả tiền cho việc sử dụng các phương tiện truyền thông liên lạc, rồi đây chúng cũng có thể thay đổi cách chúng ta trả tiền cho thông tin chúng ta sử dụng. Mặc dù hiện nay phần lớn số lượng thông tin, từ những tấm hình của NASA cho tới các bản tin công cộng đều do người sử dụng cung cấp, cho lên nó tiếp tục được miễn phí, nhưng tôi tin rằng phần lớn thông tin hấp dẫn như phim của Hollywood hoặc từ điển bách khoa toàn thư sẽ được tiếp tục sản xuất với động cơ thu lợi nhuận.

 Phần mềm là một dạng đặc biệt của thông tin. Trên mạng Internet hiện nay có rất nhiều phần mềm miễn phí, trong đó có một số rất hữu ích. Những phần mềm này thường là các đề tài luận văn tốt nghiệp của sinh viên hoặc các công trình của các phòng thí nghiệm do chính phủ tài trợ. Tuy nhiên, tôi nghĩ rằng yêu cầu một dạng công cụ rất quan trọng như phần mềm phải ngày càng có chất lượng cao hơn và toàn diện hơn đang ngày một tăng thì nhu cầu về phần mềm mang tính thương mại cũng sẽ ngày càng phát triển. Những người phát triển phần mềm kể cả những người muốn thu phí từ những sản phẩm họ tạo ra và những người cho sao chép miễn phí, sẽ có thể phân phối sản phẩm của họ dễ dàng hơn so với hiện nay rất nhiều.

  Tất cả những điều nêu trên đây đều là những tín hiệu tốt cho xa lộ thông tin trong tương lai. Tuy nhiên, trước khi nó trở thành hiện thực, một số các bước kỹ thuật quá độ sẽ phải được sử dụng để tạo ra cho chúng ta nhiều ứng dụng mới. Trong khi các công nghệ chuyển tiếp sẽ không cần đến nhiều một khi xa lộ với giải thông đầy đủ hình thành, hiện nay chúng ta đang thúc đẩy một bước về những gì chúng ta có thể làm được.

   Một số kỹ thuật quá độ này sẽ dựa vào mạng lưới điện thoại. Vào năm 1977, hầu hết các modem nhanh nhất sẽ hỗ trợ cho việc truyền đồng thời giọng nói và dữ liệu thông qua mạng lưới điện thoại hiện nay. Khi bạn lên kế hoạch đi du lịch, và nếu bạn và đại lý du lịch của bạn đều có máy điện toán cá nhân, người đại ly đó có thể trình bày cho bạn xem một số bức ảnh của những khách sạn bạn muốn thuê hoặc các bản giá phòng để bạn tham khảo.

  Kỹ thuật dữ kiện tiếng nói đồng thời ở dạng số (DSVD), kỹ thuật làm cho những điều nêu trên đây trở thành hiện thực, và các ký tự đầu của các chữ Digital Simultaneous Voice Data. Kỹ thuật này sẽ chứng minh rõ ràng hơn bất cứ kỹ thuật nào khác có từ trước tới nay về khả năng sử dụng chung thông tin trên mạng lưới. Tôi tin rằng tron vòng ba năm nữa kỹ thuật đó sẽ được áp dụng rộng rãi và giá rất rẻ bởi nó không đòi hỏi các công ty điện thoại phải bổ sung thêm thiết bị chuyển mạch vào hệ thống điện thoại hiện có.

  Một bước tạm thời khác để có thể sử dụng mạng lưới của các công ty điện thoại là nó đòi hỏi phải có đường dây điện thoại đặc biệt và thiết bị chuyển mạch đặc biệt. Kỹ thuật này được gọi là mạng lưới dịch vụ mạng tởng hợp dạng số, ISDN, các ký tự đầu của các chữ Integrated Services DiGital Network. Kỹ thuật này truyền tiếng nói và dữ liệu bắt đầu từ 64.000 hoặc 128.000 bit mỗi giây, có nghĩa là nó có thể t tực hiện được bất cứ điều gì kỹ thuật DSVD làm được nhưng nhanh hơn từ năm đến mười lần. Kỹ thuật này cho phép chúng ta áp dụng dải thông chung để chuyển văn bản và hình ảnh riêng lẻ khá nhanh. Tuy nó có thể chuyển hình ảnh của phim video nhưng chất lượng không tốt, và vì vậy chỉ sử dụng chủ yếu để chuyền hình ảnh phim video như các cuộc hội họp chẳng hạn.

  Hiện nay có hàng trăm nhân viên của Microsoft sử dụng kỹ thuật ISDN để nối máy điện toán của gia đình họ vào mạng lưới công ty. ISDN được phát minh cách nay hơn 10 năm nhưng không có yêu cầu ứng dụng cho máy điện toán nên chưa có ai cần đến. Có điều đáng ngạc nhiên là nhiều công ty điện thoại đầu tư các khoản tiền khá lớn để chuyển mạch sử dụng ISDN nhưng lại không hình dung rõ nó sẽ được sử dụng như thế nào. Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng máy điện toán cá nhân đang bùng nổ. Trong năm 1995, giá một card mở rộng gắn vào PC để có thể sử dụng được kỹ thuật ISDN là 500 USD, nhưng trong vài năm tới có thể giảm xuống còn khoảng 200 USD. Giá thuê bao đường dây này khác nhau tuỳ từng vùng, nhưng nhìn chung khoảng 50 USD/tháng ở tại Mỹ, và có thể giảm xuống còn 20 USD, không cao hơn mây so với giá điện thoại hiện nay. Chúng tôi đang cùng các công ty khác đang cố gắng thuyết phục các công ty điện thoại trên toàn thế giới giảm giá xuống để khuyến khích những người sử dụng máy điện toán cá nhân sử dụng kỹ thuật ISDN.

  Các công ty cáp cũng đề ra chiến lược và kỹ thuật tạm thời của riêng họ. Họ muốn sử dụng mạng lưới cáp đồng trục hiện có để cạnh tranh với những công ty điện thoại đang cung cấp các dịch vụ điện thoại địa phương. Họ cũng đã chứng minh khả năng dùng các modem cáp đặc biệt để nối máy điện thoại cá nhân vào mạng lưới cáp. Điều này cho phép các công ty cáp cung cấp dải thông, trong mức độ nào đó, rộng hơn dải thông của kỹ thuật ISDN. Các công ty cáp này còn có bước tạm thời khác như sẽ nâng số lượng kênh chuyển tải các kênh phát sóng lên từ 5 tới 10 lần bằng cách dùng kỹ thuật nén để nén nhiều kênh vào trong hệ thống cáp hiện có.

   Cái mà hiện nay người ta gọi là hệ thống 500 kênh, thực ra thường chỉ có 150 kênh, có thể truyền được phim video theo yêu cầu, mặc dù chỉ dành riêng cho một số chương trình truyền hình và chiếu phim rất hạn chế. Bạn có thể chọn từ trong một danh mục trên màn hình chứ không phải chọn kênh được đánh số với khoảng cách thời gian trong vòng 5 phút để có thể cho bạn xem qua và để quyết định. Bạn có thể chọn những phim có sẵn trong thời gian khởi động cho phim chuyện hay cho chương trình truyền hình, và hộp điều khiển của bạn sẽ chuyển sang kênh thích hợp. Chẳng hạn chương trình dài nửa giờ của CNN và tóm tin thời sự - CNN Headline News - sẽ được truyền trên 6 kênh thay vì 1 như hiện nay, với chương trình 6 giờ chiều sẽ được truyền lại vào lúc 6 giờ 5, 6 giờ 10, 6 giờ 15, 6 giờ 20 và 6 giờ 25 phút. Cứ khoảng nửa tiếng đồng hồ lại có một chương trình truyền hình trực tiếp mới. cho lên chương trình 500 kênh sẽ hình
thành rất nhanh theo dạng này.

  Các công ty cáp hiện đang bị sức ép buộc phải tăng thêm kênh một phần là do phản ứng với sự cạnh tranh. Những vệ tinh truyền hình trực tiếp như DIRECTV của Hughs Electronics hiện đang phát hàng trăm kênh trực tiếp vào các gia đình. Các công ty cáp muốn tăng thêm một số lượng kênh một cách nhanh chóng để khỏi bị mất khách hàng. Nếu như xa lộ thông tin chỉ vì một ký do duy nhất là muốn phát một số lượng phim ảnh rất hạn chế thì hệ thống 500 kênh kia là đã quá đủ.

  Hệ thống 500 kênh rồi vẫn còn phải phát hình chủ yếu theo phương pháp đồng bộ và như vậy sẽ hạn chế sự chọn lựa của bạn, và nếu cố gắng nắm thì cũng có thể cung cấp các "kênh hồi tiếp" có dải thông thấp mà thôi. "Kênh hồi tiếp - back channel" là một đường thông tin dành riêng để chuyển tải những chỉ thị và các thông tin khác từ một thiết bị thông tin của khách hàng ra cáp để phát lên mạng lưới. Kênh hồi tiếp trên hệ thống 500 kênh có thể giúp cho bạn dùng hộp điều khiển của máy thu hình của bạn để đặt hàng hoặc lập trình, để nêu câu hỏi và các trò chơi hay trả lời các hhiến dịch tăm dò ý kiến quần chúng, và tham gia các trò chơi có nhiều người tham dự. Nhưng kênh hồi tiếp dải thông thấp không thể tạo sự linh hoạt và tính tương tác mà các ứng dụng thú vị nhất sẽ đòi hỏi. Bạn không thể dùng nó để chuyển các cuốn phim quay bọn trẻ hay ông bà, hay tham gia vào những trò chơi đòi hỏi tính tương tác cao được.
  Các công ty cáp và công ty điện thoại trên thế giới rồi sẽ phát triển theo hướng của 4 con đường song song sau đây. Thứ nhất, trong kinh doanh, công ty này sẽ phải theo công ty kia. Công ty cáp phục vụ dịch vụ điện thoại, còn công ty điện thoại làm dịch vụ video, kể cả truyền hình. Thứ hai, cả hai hệ thống đều cung cấp phương cách tốt nhất để nối máy điện toán cá nhân với hoặc là kỹ thuật ISDN hoặc với modem cáp. Thứ ba là cả hai phải chuyển sang kỹ thuật số để có thể cung cấp được nhiều kênh truyền hình và tín hiệu có chất lượng cao hơn. Cuối cùng cả hai sẽ phải tiến hành các cuộc thử nghiệm hệ thống băng dải rộng nối với máy thu hình và máy điện toán cá nhân. Mỗi một chiến lược đều kích thích sự đầu tư vào xây dựng khả năng mạng lưới dạng số. Giữa các công ty điện thoại và các công ty cáp truyền hình
rồi sẽ có sự cạnh tranh mãnh liệt để giành giật khách hàng của vùng lân cận.

   Sau này, mạng Internet và các kỹ thuật quá độ khác sẽ được gộp chung vào trong xa lộ thông tin. Xa lộ sẽ kết hợp các kỹ thuật có chất lượng tốt nhất của cả hai hệ thống điện thoại và mạng lưới cáp để đồng thời thợc hiện được hai chức năng: mạng lưới điện thoại và mạng lưới cáp truyền hình. Tất cả các đường dây nối các máy phục vụ và với thế giới bên ngoài sẽ được làm bằng cáp quang trong suốt, đó chính là " nhựa đường" của xa lộ thông tin . Tất cả các hệ thống dây điện thoại đường dài lớn tại Mỹ đều dùng cáp quang, nhưng phần dây nối vào từng gia đình vẫn còn là cáp đồng trục. Các công ty điện thoại rồi sẽ thay thế cáp đồng trục, sóng cực ngắn,mạng liên kết vệ tinh trong mạng lưới của họ bằng cáp quang, và như vây họ sẽ có dải thông để có khả năng chuyển các bit để phân phối hình ảnh video có chất lượng cao. Các công ty cáp truyền hình sẽ gia tăng lượng cáp quang lên. Khi cáp quang được tryển khai thì các công ty
điện thoại và các công ty cáp truyền hình sẽ kết hợp hệ thống chuyển mạch mới vào trong mạng lưới của họ để họ có thể chuyển được các tín hiệu video dạng số và các dạng thông tin khác từ một điểm tới bất cứ điểm nào trên mạng lưới. Tổng kinh phí để nâng cấp hệ thống hiện có lên để chuẩn bị cho xa lộ thông tin sẽ tốn khoảng chưa tới phần tư của tổng kinh phí của công trình thiết lập hệ thống dây mới vào từng gia đình.

  Bạn có thể hình dung một đường cáp quang giống như một đường ống nước chính rộng khoảng 0,3 m để chuyển nước
vào đường của phố bạn ở. Nó không chay thẳng vào ngồi nhà bạn mà thông qua một đường ống nhỏ hơn nối từ đường ống chính đi vào nhà bạn. Đầu tiên, cáp quang chỉ chạy đến điểm phân phối của địa phương đó, rồi từ đó các tín hiệu chuyển sang cáp đồng trục là cáp truyền hình bạn đang sử dụng hoặc theo đường cáp đồng trục xoắn đôi là dây điện thoại bạn đang dùng. Dù vậy, sau này nếu gia đình bạn sử dụng nhiều dữ liệu người ta có thể nối cáp quang thẳng vào nhà bạn.

  Hệ thống chuyển mạch là những máy điện toán hết sức tinh vi, nó rẽ những dòng dữ liệu từ rãnh này sang rãnh khác. Hàng triệu dòng thông tin đồng thời chảy lên mạng lưới nhưng tất cả các bit thông tin khác nhau đều sẽ phải được hướng vào đích đến của chúng và bảo đảm đúng nơi và đúng thời gian.

  Thông tin chạy trên xa lộ xẽ được chia thành những nhóm nhỏ li ti, và mỗi nhóm đó sẽ tự chạy một cách độc lập trên mạng lưới, giống như chiếc xe hơi chạy trên đường lộ vậy. Khi bạn yêu cầu được xem phim, nhóm này tự vỡ ra thành hàng triệu mảnh li ti khác, mỗi một mảnh đó sẽ tìm đường trong mạng lưới để đến với máy thu hình của bạn.

   Hoạt động của các nhóm đó sẽ hoàn thành thông qua việc sử dụng một nghi thức thông tin liên lạc gọi là chế độ di chuyển không đồng bộ, hay còn gọi là Asinchronous Transfer Mode (ATM). Chế độ đó sẽ là những khối hợp nhất của xa lộ thông tin. Các công ty điện thoại trên thế giới đã bắt đầu dựa vào chế độ ATM bởi nó sẽ tận dụng tối đa được dải rộng của cáp quang. Điểm mạnh của ATM là khả năng bảo đảm việc phân phối thông tin rất kịp thời. ATM sẽ phá vỡ mỗi dòng số thành các nhóm thống nhất, mỗi nhóm chứa 48 byte thông tin cần được chuyển và 5 byte thông tin quản lý giúp cho bộ chuyển mạch của xa lộ thúc đẩy tốc độ di chuyển của các nhóm tới đích các nhóm đó lại hợp lại thành các dòng.

  ATM phân phối các dòng thông tin đi với tốc độ rất cao, đầu tiên có thể lên tới 155 triệu bit/ giây, và sau đó nhảy nhanh lên tới 622 triệu bit/giây, và cuối cùng đạt tới con số 2tỷ/giây. Kỹ thuật này sẽ giúp cho việc chuyển được hình ảnh video cũng như các cuộc đàm thoại với một giá rất rẻ. Cũng giống như tiến bộ trong kỹ thuật chip đã giúp giảm giá máy điện toán xuống; ATM, bởi nó cũng có thể chuyển số lượng lớn các cuộc đàm thoại theo kiểu cũ, lên cũng sẽ giảm giá cước điện thoại đường dài xuống rất nhiều.

   Việc nối cáp có dải thông cao sẽ liên kết được gần hầu hết các ứng dụng thông tin trên xa lộ, và sẽ có một số thiết bị được nối mạch theo kiểu vô tuyến. Chúng ta đã áp dụng một số các thiết bị thông tin liên lạc vô tuyến như điện thoại di động, máy nhắn tin, bộ điều khiển từ xa, nhưng dải thông của chúng còn bị hạn chế. Mạng lưới truyền thông vô tuyến trong tương lai sẽ nhanh hơn. Nhưng phải có những bước đột phá lớn, nếu không mạng lưới hữu tuyến vẫn là dải thông rộng hơn rất nhiều. Những thiết bị di động sẽ có khả năng phát và nhận các mẫu tin, nhưng giá vẫn còn rất cao và ít được sử dụng để nhận các phim video cá nhân.

   Mạng lưới vô tuyến cho phép chúng ta liên lạc được với nhau khi chúng ta đang di chuyển trên đường sẽ phát triển vượt ra ngoài hệ thống điện thoại di động hiện có, và dịch vụ điện thoại di động thay thế mới sẽ được gọi là PCS - dịch vụ thông tin liên lạc cá nhân. Khi bạn đang trên đường đi và muốn có thông tin từ gia đình hoặc từ cơ quan của bạn thì thiết bị thông tin cầm tay của bạn sẽ nối mạng với phần vô tuyến của xa lộ, một bộ chuyển mạch sẽ nối với phần hữu tuyến, và cuối cùng tới máy phục vụ hay máy điện toán tại gia đình hay cơ quan của bạn để cung cấp thông tin theo yêu cầu của bạn.

  Ngoài ra, còn có mạng lưới vô tuyến rẻ hơn chủ yếu sử dụng trong cơ quan và gia đình. Các mạng lưới này sẽ giúp nối mạch được với xa lộ hay với hệ thống máy điện toán của bạn mà không phải trả phí thời gian sử dụng miễn là đừng vượt ra ngoài phạm vi quy định. Mạng lưới vô tuyến địa phương sẽ sử dụng một kỹ thuật khác với kỹ thuật dùng cho mạng vô tuyến điện rộng. Tuy nhiên, các thiết bị thông tin di động sẽ tự động lựa chọn mạng lưới rẻ tiền thích hợp hơn cho lên người sử dụng không biết sự khác nhau đó. Mạng lưới vô tuyên bên trong sẽ giúp cho các ví điện tử hoạt động thay cho bộ phận điều khiển từ xa.

  Dịch vụ vô tuyến gây nhiều mối quan ngại về tính chất riêng tư và sự an ninh bởi vì các tín hiệu radio có thể tiếp nhận một cách dễ dàng. Thậm chí mạng liên lạc vô tuyến mà còn bị nghe lén. Phần mềm của xa lộ rồi sẽ phải tìm cách mã hoá để ngăn chặn nạn nghe nén.

  Các chính phủ đã hiểu tầm mức quan trọng của việc bảo mật thông tin và lý do kinh tế, quốc phòng. Sự cần thiết phải bảo mật cho các thông tin của cá nhân, của các nghành thương mại, ngoại giao, quốc phòng đã thu hút trí tuệ của biết bao thế hệ. Thật là thú vị khi giải được một mã nào đó. Charles Babage, người đã lập nhiều thành tích đầy ấn tượng trong nghệ thuật giải mã vào khoảng giữa thế kỷ 17, đã viết:" Tôi cho rằng giải thuật là một trong những khoa nghệ thuật tuyệt vời nhất, và tôi e rằng tôi đã lãng phí thời gian vì nó quá nhiều." Tôi phát hiện ra sự tuyệt vời của nó khi tôi còn là cậu nhóc, cũng giống như trẻ con ở mọi nơi, chúng tôi chơi một số mã khoá đơn giản. Chúng tôi có thể mã hoá các mẫu tin bằng cách thay thế một ký tự trong hệ thống mẫu tự. Nếu một người bạn gửi cho tôi một mật mã bắt đầu bằng "ULFW NZXX", chúng ta có thể dễ dàng đoán ra được nghĩa của nó "DEAR BILL" vì chữ U thay chữ D, chữ L thay chữ E, chữ F thay chữ A... Khi đã giải mã được chữ trên đây thì việc đọc phần còn lại của mẫu tin không có gì khó
khăn cả.

   Với sức mạnh kỳ diệu của máy điện toán, rồi đây bất cứ một em bé nào đủ lớn để có thể sử dụng được máy điện toán đều có thể chuyển các mẫu tin thường thành những mẫu tin đã được mã hoá mà không một chính phủ nào trên hành tinh này có thể dễ dàng giải mã được. Đây chính là một trong những khả năng tiềm tàng của uy lực tuyệt vời của máy điện toán.

   Khi bạn gửi đi một mẫu tin lên xa lộ thì máy điện toán hay thiết bị thông tin của bạn đã "ký tên" bằng chữ ký dạng số mà chỉ có bạn là người có thể sử dụng được, và nó sẽ được mã hoá để sao cho chỉ có người nhận đã được chỉ định mới có thể giải mã được mà thôi. Bạn có thể gửi đi một mẫu tin của bất cứ loại thông tin nào, kể cả giọng nói,hình ảnh phim video, hoặc tiền ở dạng số. Người nhận có cách để giải quyết rằng đó chính là bạn, rằng nó đã được gửi theo đúng giờ đã định, rằng nó không hề bị ai xâm phạm vào, và những người khác không thể giải mã nó được.

  Kỹ thuật giúp cho việc đó có thể thực hiện được là nhờ dựa trên các nguyên lý toán học, bao gồm cả điều mà chúng ta gọi là các chức năng một chiều và cơ chế mã khoá công cộng. Đó là những khái niệm tiên tiến, cho nên tôi chỉ nêu đại khái như vậy. Có điều chúng ta lên nhớ rằng, dù cho hệ thống đó, về phương diện kỹ thuật, có phức tạp đến đâu đi nữa, nó cũng sẽ trở lên hết sức dễ dàng để cho bạn sử dụng. Bạn chỉ cần nói với thiết bị thông tin của bạn những gì bạn cần và nó sẽ thực hiện ngay.

  Chức năng một chiều là một điều đễ dàng thực hiện hơn rất nhiều nếu so với chế độ khoan thực hiện - undo. Làm bể một ô cửa kính là một chức năng một chiều nhưng không phải là chức năng có lợi để giải mã. Loại chức năng một chiều mà thuật mật mã đòi hỏi là một loại chức năng có thể dễ dàng undo nếu như bạn biết một thông tin đặc biệt, và sẽ rất khó khăn nếu như bạn không biết gì về thông tin đặc biệt đó. Trong toán học có rất nhiều những chức năng một chiều như vậy. Một trong số đó là các số nguyên tố. Trẻ con học số nguyên tố trong nhà trường. Một số nguyên tố không thể chia chẵn cho một số nào trừ số 1. Trong chục số đầu tiên, các số nguyên tố là 2,3,5,7,11. Các con số 4.6.8.10 không phải là những số nguyên tố bởi có thể chia hết chúng cho 2. Con số 9 không phải là số nguyên tố vì có thể chia hết cho 3. Khi bạn nhân hai con số nguyên tố với nhau bạn sẽ được một tích số mà tích số đó chỉ có thể chia đều được bởi chính hai con số nguyên tố kia. Ví dụ, chỉ có con số 5 và con số 7 là có thể chia hết cho 35. Cách tìm ra số nguyên tố như vậy được gọi là phân tích thừa số một số.

  Việc nhân các số nguyên tố 11.927 với 20.903 ta được con số 249.310.081 là công việc hết sức dễ dàng, nhưng sẽ vô cùng khó khăn nếu muốn phục hồi từ tích số 249.310.081, vì hai số nguyên tố kia lại chính là thừa số của nó. Chính chức năng một chiều này làm cơ sở cho cơ chế mật mã: một hệ thống mã hoá tinh vi nhất hiện đang được sử dụng. Phải mất rất nhiều thời gian, thậm chí đối với các máy điện toán lớn, để phân tích một tập hợp tích số rất lớn trở lại các con số nguyên tố ban đầu. Hệ thống mật mã dựa trên hai chìa khoá giải mã khác nhau, một chìa dùng để giải mã hoá một bản tin và một chìa khác, nhưng có liên quan, để giải mã. Bằng một chìa mật mã người ta dễ dàng mã hoá một bản tin, nhưng giải mã nó trong khoảng thời gian nhất định là điều gần như không thể thực hiện được. Để có thể giải mã, đòi hỏi phải có một chìa khoá riêng mà chỉ có người nhận bản tin, hay nói cách khác là máy điện toán của người nhận mới có được. Chìa khoá để mã hoá dựa trên tích số của hai số nguyên tố khổng lồ, trong khi đó chìa khoá giải mã thì dựa chính trên bản thân các con số nguyên tố. Một máy điện toán thì việc tạo ra hai con số nguyên tố thật lớn và nhân chúng với nhau chẳng có gì khó khăn cả. Do đó, có thể công bố công khai chìa khoá dùng để mã hoá đã được tạo ra mà chẳng hề phải no sợ rủi do nào cả.

  Việc áp dụng vào thực tế cơ chế mật mã này sẽ do một trung tâm của hệ thống an ninh của xa lộ thông tin phụ trách. Thế giới rồi sẽ tin cậy vào mạng lưới này, cho nên điều quan trọng là phải sử lý vấn đề an ninh này sao cho thật hoàn hảo.

   Máy điện toán cho người sử dụng hoặc các thiết bị thông tin khác sẽ dùng số nguyên tố để tạo ra chìa khoá mã hoá, và sẽ đưa lên danh mục công khai, và một chìa khoá giải mã tương ứng mà chỉ có người sử dụng biết. Dưới đây là cách chúng hoạt động trên thực tế: tôi có một thông tin muốn chuyển tới bạn. Hệ thống máy điện toán, hoặc thiết bị thông tin của tôi lục tìm chìa khoá công cộng của bạn và sử dụng nó để mã hoá thông tin trước khi chuyển tơis cho bạn. Không ai có thể đọc bản tin đó cả, mặc dù chìa khoá của bạn mọi người đều biết, là vì chìa khoá công cộng của bạn không chứa thông tin cần thiết để giải mã. Bạn nhận được bản tin và máy điện toán của bạn sẽ giải mã nó bằng một chìa khoá riêng
tương ứng với chìa khoá công cộng của bạn.

   Bạn muốn trả lời. Máy điện toán của bạn sẽ lục tìm chìa khoá công cộng của tôi và sử dụng nó để mã hoá thư trả lời của bạn. Kông ai có thể đọc thư trả lời này cả, mặc dù nó được mã hoá bằng một chìa khoá mà mọi người đều biết. Chỉ có tôi là người duy nhất đọc nó vì chỉ có tôi mới có chìa khoá riêng để giải mã. Điều này rất thực tế, bởi không ai đi trao đổi chìa khoá trước cả.

   Vậy thì các nguyên tố và tích số của chúng phải lớn bao nhiêu mới đủ bảo đảm tính hiệu quả của một chức năng một chiều?

   Khái niệm về cơ chế mã hoá chìa công cộng do các ông Whitfield Diffie và Martin Hellman nghĩ vào ra năm 1977. Một nhóm nhà khoa học về điện toán khác như Ron Rivest, Adi Shamir, và Leonard Adelman, cũng nhanh chóng đưa ra khái niệm về việc sử dụng phép phân tích thành thừa số nguyên tố như là một phần trong cái mà hiện nay gọi là hệ thống mật mã RSA, tên này dựa vào các ký tự đầu tên của họ. Nhóm này cho rằng phải mất hàng triệu năm để phân tích thành nhân tử một con số có 130 ký số, đó là tích số của hai số nguyên tố, bất kể họ sử dụng loại máy điện toán nào. Để chứng minh, họ thách thức thế giới thử tìm ra hai thừa số trong co số 129 ký số mà những người trong nhóm đó gọi là RS129:

  114, 381, 625, 757, 888, 867, 669, 235, 779, 976, 146, 612, 010, 218, 296, 721, 242, 362, 562, 561, 842, 935, 706, 935, 245, 733, 897, 830, 597, 123, 563, 958, 705, 058, 989, 075, 147, 599, 290, 026, 879, 543, 541

  Họ quả quyết rằng mẫu tin được mã hoá bằng cách sử dụng con số được coi như là chìa khoá công cộng và sẽ được an toàn vĩnh viễn. Nhưng họ đã không dự đoán được hiệu ứng của quy luật Moore, như chúng ta đã đề cập tại chương 2 là chính nó đã làm cho máy điện toán trở lên mạnh hơn nhiều, hoặc chính nó đã đem lại sự thành công của máy điện toán cá nhân, khiến cho số lượng máy điện toán cá nhân trên thế giới tăng lên rất nhiều. Năm 1993, một nhóm trên 600 nhà khoa học và nghiệp dư trên toàn thế giới bắt đầu tấn công vào con số 129 ký số nói trên, sử dụng mạng Internet để phối hợp sự hoạt động của nhiều máy điện toán khác nhau. Chỉ chưa đầy một năm họ đã phân tích con số trên thành hai số nguyên tố, một con số có 64 ký số và số kia dài 65 ký số. Các nguyên tố đó là:

 3, 490, 529, 510, 847, 650, 949, 147, 849, 619, 903, 898, 133, 417, 764, 638, 493, 387, 843, 990, 820, 577

 và: 32, 769, 132, 993, 266, 709, 549, 961, 988, 190, 834, 461, 413, 177, 642, 967, 942, 539, 798, 288, 533

Một bài học có thể rút ra từ sự thách thức này là chìa khoá công cộng có 129 ký số kia không đủ dài nếu thông tin cần được mã hoá kia thực sự quan trọng. Bài học khác là không một ai lại giám đi bảo đảm sự an toàn tuyệt đối cho một mật mã bao giờ.

Tăng số lượng con số của chìa khoá công cộng lên vài con số đã khiến cho việc giải mã trở lên khó khăn hơn nhiều. Những bài toán học ngày nay tin rằng để có thể giải mã tích số có 250 ký số của hai số nguyên tố phảimất đến hàng triệu năm với khả năng mạnh của máy điện toán mà ta có thể tiên đoán được. Nhưng ai biết được? Đây là một điều không chắc chắn - nhưng rất có thể có khả năng một ai đó có khả năng tìm ra cách dễ dàng hơn và để phân tích số trên có nghĩa là phần mềm của xa lộ thông tin sẽ tìm ra cách sao cho các thuật mã hoá cúa nó phải được thay đổi khi cần.

Chúng ta không phải lo ngại rồi đây số nguyên tố không còn nữa, hoặc ngẫu nhiên hai máy điện toán lại cùng sử dụng một con số để làm chìa khoá. Số nguyên tố có độ dài thích hợp hiện còn có nhiều hơn cả số lượng nguyên tử có trong vũ trụ, và như vậy việc ngẫu nhiên dùng trùng con số là chuyện rất khó xảy ra.

Khoá mật mã không chỉ có ý nghĩa trong việc bảo đảm cho sự tự do riêng tư mà nó còn bảo đảm cho tính xác thực của tài liệu bởi vì có thể sử dụng chìa khoá riêng để mã hoá các mẫu tin mà chỉ có các chìa khoá công cộng mới giải mã được. Thí dụ nếu tôi có một tài liệu tôi muốn gửi cho bạn, máy điện toán dùng chìa khoá công cộng của tôi để mã hoá nó. Tài liệu đó chỉ có thể được đọc bởi không có ai ngoài tôi có chìa khoá riêng mà tôi đã dùng mã hoá nó.

Máy điện toán của tôi nhận tài liệu đã mã hoá đó là mã hoá lại một lần nữa, lần này nó dùng chìa khoá công cộng của bạn. Sau đó máy của tôi gửi tài liệu đã mã hoá hai lần này tới bạn thông qua xa lộ thông tin.

Máy điện toán của bạn nhận tài liệu này và sử dụng chìa khoá riêng của bạn để giải mã nó. Việc này giải mã lần mã hoá thứ hai nhưng chưa giải được mã tôi đã dùng chìa khoá riêng để khoá lần thứ nhất. Sau đó máy điện toán của bạn dùng chìa khoá công cộng của tôi để giải mã lần nữa bản tài liệu. Bởi đó thực sự là một tài liệu của tôi gửi tới, tài liệu được giải mã đúng và bạn biết rằng đó là tài liệu thật. Nếu giả sử có một bít thông tin bị thay đổi thì tài liệu đó không thể giải mã được và người ta có thể phát hiện các lỗi lầm. Sự an toàn cao đó giúp cho bạn có thể giao dịch buôn bán với những người lạ, hoặc thậm chí cả với những người bạn không tin cậy lắm bởi bạn biết chắc chắn rằng tiền ở dạng số, cùng với chữ ký và chứng từ là xác thực.

Độ an toàn có thể cao hơn bằng cách áp dụng một ký hiệu thời gian vào trong tài liệu được mã hoá đó. Nếu có ai đó xâm phạm vào tài liệu và tìm cách "gắn lại dấu hàn" về thời giai khi tài liệu được viết và được gửi đi sẽ bị phát hiện dễ dàng.

Sự mô tả của tôi về cơ chế mã hoá chìa khoá công cộng nhằm đơn giản hoá chi tiết mang tính kỹ thuật của hệ thống. Nhưng vì nó khá chậm cho lên nó không phải là hình thức mật mã duy nhất dùng cho xa lộ. Dù vậy hệ thống mã hoá chìa khoá công cộng sẽ là cách người ta dùng để mã hoá tài liệu, chữ ký, và mã hoá các chìa khoá của các loại mật mã khác dùng trên xa lộ.

Lợi ích to lớn của cuộc cách mạng máy điện toán cá nhân là cách nó làm cho con người có thêm sức mạnh. Phương tiện truyền thông liên lạc với giá rất rẻ của xa lộ thông tin càng làm sức mạnh đó của con người được tăng lên một cách cơ bản hơn. Những người được hưởng lợi không phải chỉ có những người có thiên hướng về kỹ thuật. Bởi ngày càng có nhiều máy điện toán được nối vào mạng lưới dải thông cao, và vì các phần mềm sẽ tạo ra nền tảng cho nhiều ứng dụng lớn lao khác, và mọi người đều có thể tiếp cận được với hầu hết mọi nguồn thông tin của thế giới.

Tài liệu này lấy từ Hanoi Software JSC