Mạng viễn thông thế hệ mới dựa trên nền tảng IP hứa hẹn một cuộc cách mạng truyền thông tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu cho các dịch vụ truy cập mạng cố định không dây và di động thế hệ thứ 5 với băng thông lớn và kết nối vạn vật IoT, IIoT,.v.v. Thách thức lớn nhất khi khai thác mạng IP Ethernet thế hệ mới là đảm bảo chất lượng truyền dẫn từng đoạn mạng, tổng thể cả hệ thống mạng, cũng như vấn đề về bảo mật, khả năng tương thích của các ứng dụng quan trọng.
Khi mà các thành phần chính trong một hệ thống mạng IP là các thiết bị mạng Switch, Router, Firewall, Server và hạ tầng cáp mạng, và nhiều loại ứng dụng (Application) khác nhau, thì hiệu năng hoạt động của tất cả các thành phần này sẽ gây ảnh hưởng chính đến chất lượng trải nghiệm dịch vụ của người dùng. Hiệu suất của một hệ thống mạng Ethernet có thể bị ảnh hưởng bởi:
- Hiệu năng của thiết bị mạng do chất lượng, lỗi phần cứng, phần mềm.
- Chất lượng của giao thức ARP, ICMP, IGMP, UDP, TCP, HTTP,..
- Chất lượng, tính ổn định của phần mềm ứng dụng khi hoạt động trên mạng.
- Tính tương thích giữa thiết bị mạng và phụ kiện, chẳng hạn như Switch và SFP quang, SFP cáp đồng.
- Khả năng tương thích của toàn bộ thiết bị mạng, phụ kiện, phần mềm trong hệ thống.
Các vấn đề có thể xảy ra với hạ tầng truyền dẫn mạng IP/Ethernet
Với tính linh hoạt và tính năng ngày càng cao cùng với chi phí cạnh tranh, các dịch vụ như VoIP (Giao thức thoại qua Internet), IPTV (truyền hình qua mạng IP), truyền tệp file (truyền dữ liệu data), dịch vụ hội nghị truyền hình trực tuyến,.v.v. mang lại nhiều lợi ích và ngày càng trở thành một phần phổ biến trong việc lắp đặt mạng thương mại.
Tuy nhiên, các dịch vụ này không phải là không có vấn đề của nó. Mặc dù nó có thể được tích hợp dễ dàng vào hầu như bất kỳ mạng LAN/WAN nào, nhưng các vấn đề về hiệu suất mạng và sự cố vẫn có thể xảy ra, dẫn đến sự chậm trễ và gián đoạn, chẳng hạn như trong giọng nói hoặc mất tín hiệu truyền hình. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng và ảnh hưởng tiêu cực đến trải nghiệm người dùng. Các vấn đề phổ biến xảy ra với mạng IP có thể là:
1. Hiệu năng của thiết bị mạng (Switch, Router, Firewall Performance)
Kiểm tra hiệu năng của thiết bị mạng (switch, router, firewall) là quá trình phân tích, xác minh hiệu suất chuyển tiếp lưu lượng, sự ổn định của các giao thức và khả năng cung cấp dung lượng dịch vụ của các thiết bị chuyển mạch, định tuyến, cũng như để xác định lỗi và các vấn đề về hiệu suất, đánh giá các thay đổi khi sau khi cấu hình.
Lưu lượng truy cập cao đặt ra yêu cầu cao đối với các thành phần phần cứng và phần mềm của thiết bị mạng tại Lớp 2 hoặc Lớp 3. Trước khi triển khai, các giao diện vật lý, bộ nhớ, bộ đệm và cấu hình cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo thiết bị có thể chuyển đổi và định tuyến lưu lượng truy cập với hiệu suất tối ưu nhất với thiết kế của mạng, cũng như đảm bảo các giao diện vật lý quang/điện đều hoạt động tốt.
2. Hiệu năng của máy chủ (Server Performance)
Nhiều doanh nghiệp, tổ chức sử dụng máy chủ để quản lý truy cập thông tin, ghi tài liệu, lưu trữ dữ liệu và tối ưu hóa quy trình làm việc kỹ thuật số.
Kỹ sư mạng có thể phân tích các máy chủ này bằng thiết bị đo kiểm tra chuyên dùng với nhiều số liệu về hiệu suất khác nhau (HTTP, FTP, TCP,…) để biết chức năng, khả năng truyền tải dữ liệu của máy chủ. Từ đó có thể sử dụng máy chủ một cách tối ưu, giúp nâng cao hiệu quả truy cập và phù hợp với quy mô của tổ chức, doanh nghiệp.
3. Chất lượng các giao thức IP/Ethernet
Giao thức mạng (ARP, ICMP, IGMP, UDP, TCP, HTTP,.. )là các quy tắc mà hệ thống các thiết bị mạng phải tuân theo để đảm bảo dữ liệu được truyền chính xác giữa tất cả các thiết bị. Tuy nhiên, các giao thức/quy tắc mạng đó rất khó thực hiện chính xác. Đôi khi các quy tắc mơ hồ hoặc không rõ ràng, thường là một cái gì đó bị bỏ sót.
Do đó, các giao thức được triển khai sai trên thiết bị, tạo ra các vấn đề về khả năng tương tác, giảm hiệu suất truyền thông của mạng, cũng như có thể gây ra lỗi ứng dụng và/hoặc lỗ hổng bảo mật.
Các phương pháp đo kiểm tra hiệu năng mạng IP Ethernet
Đo kiểm tra hiệu suất mạng IP Ethernet đề cập đến việc phân tích và đánh giá hiệu suất mạng dựa trên chất lượng các liên kết Ethernet ở lớp Layer 2/3 và trải nghiệm sử dụng đo lường chủ yếu từ góc độ người dùng cuối.
Có ba khái niệm quan trọng liên quan đến quy trình đo kiểm tra hiệu suất mạng IP, bao gồm:
- (1)Trước khi có thể phân tích và so sánh dữ liệu đo hiệu suất mạng theo thời gian, trước tiên quản trị mạng cần phải đo các chỉ số mạng, thu thập dữ liệu chính liên quan đến hiệu suất mạng.
- (2) Hiệu suất mạng đề cập đến chất lượng và cấu hình của thiết bị mạng và máy chủ (Servcer), cấu hình mạng và giao thức. Chất lượng sẽ khác nhau còn tùy thuộc vào vị trí thực hiện các phép đo trên một thiết bị mạng cụ thể, hoặc đoạn mạng trong hệ thống.
- (3) Trải nghiệm sử dụng (QoE) của người dùng cuối là yếu tố quan trọng nhất khi đo lường hiệu suất tổng thể của một hệ thống mạng.
1. Đo hiệu suất thiết bị mạng và chất lượng các liên kết Layer 2/3
Khi nói đến cách đo hiệu suất thiết bị mạng (Switch, Router, Firewall), có một số số liệu quang trọng cho bất kỳ kỹ sư mạng nào để xem xét dựa trên nhiều chỉ số mạng khác nhau, chẳng hạn như độ trễ, jitter, mất gói, tốc độ mạng, băng thông, v.v.
1.1 Trễ (Latency)
Độ trễ là thời gian cần thiết để một gói truyền qua mạng và cần được giảm thiểu để đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất. (Chẳng hạn như thời gian trễ có thể chấp nhận được đối với VoIP là 200 mili giây (mili giây) trở xuống).
Độ trễ thường tăng lên do chất lượng thiết bị mạng hoặc số lượng bộ chuyển mạch/bộ định tuyến, cũng như số lượng các liên kết giữa chúng. Sự tắc nghẽn mạng LAN và WAN dẫn đến việc các bộ định tuyến tìm kiếm các đường dẫn thay thế giữa các vị trí thường dẫn đến các bước nhảy bổ sung và mỗi bước nhảy thêm vào độ trễ.
Để đo kiểm tra độ trễ, có thể sử dụng thử nghiệm PING đơn giản. Tuy nhiên, trong phép đo kiểm tra chuyên nghiệp thì các kỹ sư mạng cần thiết lập các cài đặt trên trình kiểm tra của một thiết bị đo kiểm tra phân tích chuyên dụng thay vì mặc định. Vì những cài đặt mặc định của phép đo PING đơn giản như vậy không giải thích cho cách Ethernet quản lý truyền các gói dữ liệu khác nhau.
1.2. Jitter
Jitter là sự khác biệt về thời gian trễ giữa các gói và nên được giảm càng nhiều càng tốt để đảm bảo giọng nói nghe trôi chảy và trôi chảy. Càng ít rung, luồng các gói tin càng ổn định và âm thanh lời nói mượt mà hơn. Thông thường, thiết bị đầu cuối thường kết hợp một bộ đệm cụ thể để chứa một số lượng jitter, nhưng với ít jitter hơn và luồng gói tin ổn định hơn, chất lượng gói tin luôn được cải thiện.
Jitter phải được đo bằng máy kiểm tra mạng chuyên dụng sử dụng đúng loại phần cứng, vì máy tính và thiết bị di động dễ mang lại kết quả không chính xác cho loại kiểm tra này.
1.3. Mất gói (Packet Loss)
Mất gói là phần trăm của tổng số gói bị mất hoặc bị loại bỏ bởi mạng và đây là một yếu tố rất quan trọng khi làm việc trên mạng dữ liệu. Bộ chuyển mạch và bộ định tuyến mạng loại bỏ các gói khi bộ đệm đến đầy do tắc nghẽn ở phía ngoài, điều này ngăn các gói được chuyển tiếp đến “bước nhảy” tiếp theo trên đường đến đích. Mất gói có thể chấp nhận được phụ thuộc vào nhiều yếu tố, mặc dù 3% hoặc ít hơn thường được coi là tốt.
Để xác định tình trạng mất gói, thiết bị đo kiểm tra IP Ethernet truyền gửi một luồng gói giữa hai vị trí và đo tỷ lệ mất gói. Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng kích thước gói cần được đặt phù hợp với loại dịch vụ (VoIP/IPTV/Data) để đo lường chính xác hoặc chứng minh hiệu suất. Hầu hết các thiết bị đo thử nghiệm IP Ethernet có cung cấp một số thiết lập sẵn có thể được sử dụng để làm cho quá trình này dễ dàng hơn.
1.4. Thông thượng (Throughput)
Thông lượng đề cập đến lượng dữ liệu truyền qua mạng từ điểm A đến điểm B trong một khoảng thời gian xác định. Khi đề cập đến các mạng truyền thông, thông lượng là tỷ lệ dữ liệu được truyền thành công qua một kênh truyền thông. Việc đo thông lượng mạng thường được thực hiện theo bit trên giây (bit/s hoặc bps hoặc Mbps).
5. Tốc độ kết nối (Network Speed)
Tốc độ mạng, còn được gọi là tốc độ truyền dữ liệu, đề cập đến tốc độ truyền dữ liệu giữa hai thiết bị trên mạng. Nó thường được đo bằng bit trên giây (bps) hoặc byte trên giây (Bps) hoặc Mbps. Tốc độ mạng có thể khác nhau tùy thuộc vào loại mạng, thiết bị được sử dụng và khoảng cách giữa chúng. Nói một cách đơn giản, tốc độ mạng là tốc độ truyền dữ liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác qua mạng. Tốc độ mạng cao hơn có nghĩa là dữ liệu có thể được truyền nhanh hơn, dẫn đến tải xuống, tải lên và tốc độ duyệt internet tổng thể nhanh hơn.
6. Băng thông (Bandwidth)
Băng thông là một số liệu được sử dụng rất phổ biến đề cập đến lượng dữ liệu tối đa mà một kết nối mạng có thể truyền trong một khung thời gian cụ thể, thường được đo bằng bit trên giây (bps) hoặc byte trên giây (Bps) hoặc Mbps. Chẳng hạn, một kết nối mạng sở hữu băng thông 100 Mbps có thể gửi 100 triệu bit dữ liệu mỗi giây. Nếu càng nhiều thiết bị sử dụng mạng đồng thời hoặc nếu dung lượng vật lý của mạng bị hạn chế, băng thông khả dụng sẽ được chia sẻ giữa các thiết bị, dẫn đến tốc độ mạng chậm hơn và thời gian tải xuống kéo dài.
2. Đo kiểm tra hiệu suất lớp ứng dụng Layer 4-7
Kiểm tra lớp 4-7 rất quan trọng đối với bảo mật mạng, giúp bạn xác định các vấn đề về tải, lỗ hổng, đáp ứng các yêu cầu tuân thủ và cải thiện thời gian phản hồi sự cố.
Khi các mạng trở nên kết hợp và phân tán hơn, điều quan trọng là phải xác thực hiệu suất, khả năng mở rộng và độ mạnh mẽ. Thử nghiệm Layer 4/7 xác định chính xác mức độ mạng có thể xử lý lưu lượng truy cập ngày càng tăng và thích ứng với nhu cầu thay đổi của người dùng, cho phép quản trị viên ngăn chặn tình trạng suy giảm hiệu suất và duy trì tính sẵn sàng cao.
Các giải pháp kiểm tra lớp L4-7 tái tạo mạng đang hoạt động và hỗ trợ nhiều giao thức và ứng dụng, với các kịch bản thử nghiệm thực tế, cung cấp các tính năng đo có hiệu suất cao nhất sát với ứng dụng thực tế nhất, kết hợp lưu lượng truy cập, tải trọng động cũng như mô phỏng mối đe dọa Fuzz, DDoS và các hình thức tấn công khác.
3. Đo kiểm tra hiệu suất máy chủ Server
Mục đích của kiểm tra tải máy chủ là mô phỏng các điều kiện thực tế cho ứng dụng đang được kiểm tra và xác định cách ứng dụng hoạt động khi nó hoạt động dưới tải lớn. Kiểm tra tải máy chủ có thể đưa ra câu trả lời cho các câu hỏi sau:
- Máy chủ có khả năng hỗ trợ tối đa được bao nhiêu truy nhập đồng thời.
- Có bao nhiêu người dùng có thể làm việc đồng thời với máy chủ mà không bị chậm lại.
- Thời gian phản hồi của máy chủ thay đổi như thế nào nếu bạn tăng hoặc giảm số lượng người dùng.
Máy đo kiểm tra, phân tích mạng IP Layer 2~ Layer 7
Hệ thống mạng IP Ethernet luôn được kỳ vọng sẽ hoạt động tốt. Điều này có thể thực hiện được dựa vào các bài kiểm tra, sau đó là các tính toán về hiệu năng thiết bị và hạ tầng cáp mạng được thiết kế, phân phối hiệu quả để đạt được hiệu suất cao nhất và tối ưu nhất. Do đó, điều quan trọng là phải hiểu rõ các thành phần và yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất mạng.
Máy test kiểm tra và phân tích hiệu năng mạng IP Layer 2 ~ Layer 7 giúp quản trị viên mạng viễn thông/CNTT của các doanh nghiệp có thể kiểm tra và đánh giá được hiệu suất của thiết bị mạng (Switch, Router, Firewall), hiệu suất của máy chủ Server, từ đó có thể tối ưu hóa mạng lưới, cũng như xử lý sự cố về thiết bị và các liên kết đường truyền có hiệu suất kém.
