Các vấn đề về lưu lượng mạng trở nên ngày càng quan trọng. Đặc biệt trong các cuộc gọi VoIP, gọi video trực tiếp, hay thậm chí trong các buổi họp truyền hình trực tuyến. Những yếu tố như băng thông, độ trễ, độ giật, hay thậm chí mất dữ liệu trở thành những vấn đề lớn. Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm của người sử dụng, từ chất lượng cuộc gọi cho đến hình ảnh và video.
Người dùng hiện đại không chấp nhận sự gián đoạn hay suy giảm chất lượng trong trải nghiệm kết nối của mình. Đó là lý do vì sao chúng ta cần đặc biệt quan tâm đến công nghệ Quản lý Chất lượng Dịch vụ (QoS). QoS, như một công cụ thông minh, đáp ứng nhanh chóng đòi hỏi ngày càng tăng về truyền thông và kết nối ổn định.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá chi tiết về QoS là gì, cách nó hoạt động và ứng dụng thực tế của nó trong việc tối ưu hóa hệ thống mạng đặc biệt.
Nội dung chính trong bài gồm:
- QoS là gì?
- Các vấn đề xảy ra với lưu lượng mạng
- Lý do cần sử dụng QoS?
- Băng thông được QoS điều chỉnh thế nào?
- QoS hoạt động như thế nào?
- Khi nào cần sử dụng QoS?
QoS là gì?
QoS là viết tắt của “Quality of Service”, nó là một tập hợp các phương pháp và kỹ thuật được áp dụng để đảm bảo và cải thiện chất lượng trải nghiệm của người dùng trong một mạng máy tính. QoS được sử dụng để ưu tiên lưu lượng dữ liệu, giảm độ trễ, và đảm bảo tính ổn định cho các dịch vụ trực tuyến như cuộc gọi thoại, video streaming, và ứng dụng đòi hỏi băng thông cao. Công nghệ QoS giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và đáp ứng nhanh chóng đối với các yêu cầu khác nhau của ứng dụng và người dùng.
Khi doanh nghiệp muốn cung cấp các dịch vụ thoại, video hay dữ liệu dưới dạng ứng dụng thì rất quan tâm đến độ trễ dữ liệu cũng như nhạy cảm với thời gian thức. Sử dụng QoS giúp họ ngăn chặn sự cố giảm chất lượng dịch vụ bởi độ trễ, mất gói hoặc Jilter.
Các vấn đề xảy ra với lưu lượng mạng
Khi tìm hiểu về QoS, ta cần quan tâm đến các vấn đề có thể xảy ra với lưu lượng mạng khi truyền gói tin giữa các thiết bị trong mạng:
- Quá tải: xảy ra khi kết nối không có đủ băng thông để đáp ứng lưu lượng.
- Độ trễ (Latency): là thời gian một gói tin mất để di chuyển từ nguồn tới đích.
- Độ giật (Jitter): Sự biến động về độ trễ giữa các gói tin khi chúng di chuyển qua mạng.
- Mất dữ liệu: Gói tin bị mất trên đường truyền từ nguồn đến đích, thường chủ yếu do hàng chờ trên Router hoặc Switch bị đầy.
Nhìn chung, tất cả các vấn đề này dù xảy ra bất kể điều gì đều ảnh hương đến chất lượng đường truyền. Nếu mạng chỉ có các lưu lượng lượt web đơn giản thì khả năng nhận thấy vấn đề không lớn. Ta sẽ chỉ có cảm giác mạng load chậm hơn. Tuy nhiên, nếu mạng sử dụng để chơi game online, call video, gọi điện thoại thì điều này sẽ khiến người dùng cảm thấy rất khó chịu vì chất lượng đường truyền kém.
Lý do cần sử dụng QoS?
Các thiết bị mạng chuyển tiếp dữ liệu nhưng không quan tâm đến loại lưu lượng đang chuyển. Khi Switch nhận được Frame (khung dữ liệu), nó sẽ tìm địa chỉ MAC đích và chuyển tiếp qua cổng tương ứng để đến thiết bị đích. Bộ định tuyến cũng hoạt động như vậy, khi nhận được gói tin IP nó cũng sẽ đối chiếu với bảng định tuyến và thực hiện chuyển tiếp tới đích.
Switch hay Router không quan tâm khung dữ liệu mà nó chuyển tiếp là dữ liệu tải xuống tệp tin hay dữ liệu giọng nói từ điện thoại VoIP. Nó thực hiện chuyển tiếp theo cách FIFO (vào trước ra trước). Điều này có thể dẫn tới vấn đề. Ví dụ như:
Trong mạng trên ta có 2 Router và 2 Switch, 2 máy chủ và hai điện thoại VoIP. Ta sử dụng mạng Gigabit cho kết nối giữa các thiết ngoại trừ 2 Router. Trong trường hợp này, ta giả sử kết nối giữa 2 Router là một kết nối chậm với tốc độ đạt (5Mbps).
Khi máy chủ và điện thoại IP truyền dữ liệu và gói thoại (voice data) đi có thể gây ra tình trặng tắc nghẽn trên liên kết giữa 2 Router. Bởi vì bộ định tuyến sẽ sắp xếp các gói tin theo thứ tự FIFO. Các gói tin sẽ bị xếp thành hàng chờ không giới hạn. Khi hàng đợi đầy, Router sẽ làm gì? Bỏ các dữ liệu từ máy chủ hay điện thoại IP. Nếu Router quyết định loại bỏ dữ liệu gói thoại thì người dùng sử dụng điện thoại tại đầu dây bên kia sẽ không nhận được dữ liệu đầy đủ khiến chất lượng cuộc gọi kém.
QoS là công cụ để giúp Router và Switch quản lý các gói tin khác nhau. Ta có thể cấu hình sao cho các Router ưu tiên lưu lượng thoại trước lưu lượng dữ liệu. Khi đó, Router sẽ ưu tiên chuyển tiếp dữ liệu thoại trước để chất lượng cuộc gọi không bị trễ và đạt chất lượng tốt nhất.
Băng thông được QoS điều chỉnh thế nào?
Khi không sử dụng QoS, Switch và Router chuyển tiếp dữ liệu theo cách mặc định “gói tin nào đến trước thì được chuyển trước”. Do đó, có thể xảy ra tình trạng các gói tin không cần ưu tiên chiếm lượng lớn băng thông khiến cho không còn đủ băng thông để truyền dữ liệu cho các gói tin quan trọng.
Với QoS, các gói tin được phân loại và sắp xếp theo thứ tự ưu tiên rõ ràng. Nên sẽ không xuất hiện tình trạng không có đủ băng thông dành cho các gói tin cần ưu tiên. Đây cũng chính là cách mà QoS cải thiện chất lượng đường truyền cho các mạng điện thoại VoIP.
QoS hoạt động như thế nào?
Khi router và switch nhận được gói tin, quá trình QoS bắt đầu với việc phân loại dữ liệu dựa trên nhiều yếu tố như địa chỉ IP, cổng, giao thức, và thông tin DSCP (Differentiated Services Code Point). Một khi đã phân loại, mức độ quan trọng của mỗi gói tin được đánh giá thông qua các tiêu chí như độ trễ, độ giật, và yêu cầu băng thông.
Để ưu tiên dữ liệu, router và switch tạo các hàng đợi ưu tiên, nơi các gói tin được xếp theo mức độ ưu tiên của chúng. Điều này giúp đảm bảo rằng dịch vụ quan trọng sẽ được xử lý trước, đảm bảo chất lượng trải nghiệm cao.
Đồng thời, phương pháp điều chỉnh băng thông được áp dụng để kiểm soát lưu lượng và đảm bảo tính ổn định cho mạng. Cơ chế Buffer Management như RED được sử dụng để kiểm soát độ trễ và độ giật, tránh hiện tượng quá tải bộ đệm.
Cuối cùng, giao thức QoS như DiffServ được kích hoạt để đánh dấu và ưu tiên gói tin, sử dụng thông tin DSCP. Tất cả những bước này cùng nhau tạo nên một hệ thống QoS hiệu quả, đảm bảo ưu tiên và quản lý lưu lượng dữ liệu để cung cấp trải nghiệm mạng ổn định và chất lượng cho người dùng.
Khi nào cần sử dụng QoS
Không phải mạng nào cũng cần tính năng QoS, Nó chỉ được sử dụng khi ta có nhu cầu ưu tiên và quản lý lưu lượng dữ liệu để đảm bảo chất lượng trải nghiệm cho người dùng. Những trường hợp phổ biến nhất để khiển khai QoS gồm: mạng VoIP, Video Streaming và Conferencing, Các ứng dụng yêu cầu thời gian thực như trò chuyện trực tiếp, chơi game online, hay mạng WLAN,…
Trong các mạng gia đình, văn phòng nhỏ thì nhu cầu sử dụng QoS chưa cần thiết. Ta sẽ chỉ cần sử dụng các loại Switch hoặc Router phổ thông không hỗ trợ QoS hoặc không cần cấu hình QoS. Khi đó các thiết bị này sẽ mặc định chuyển tiếp dữ liệu theo logic “đến trước, ra trước”.
Mong rằng qua bài viết này, bạn đã hiểu được tính năng QoS là gì? Nó hoạt động ra sao và liệu rằng mạng của bạn có cần phải sử dụng QoS hay không? Các bài viết hướng dẫn chi tiết hơn về cách cấu hình và cài đặt QoS sẽ được mình cập nhật vào các bài viết tiếp theo!
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
