OPNsense là một hệ điều hành tường lửa mạnh mẽ, sở hữu nhiều tính năng vượt trội mà các router thông thường do nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) cung cấp không có. Một trong số đó là khả năng Traffic Shaping (quản lý và định hình lưu lượng). Nghe có vẻ phức tạp, nhưng tính năng này có thể cực kỳ giá trị để cải thiện hiệu suất mạng gia đình hoặc doanh nghiệp của bạn, đặc biệt khi bạn sở hữu đường truyền Internet tốc độ cao. Dù kết nối có thể vượt ngưỡng 1Gbps, việc định hình lưu lượng vẫn có thể nâng cao hiệu suất tổng thể ngay từ phía tường lửa. Điều tuyệt vời là việc cấu hình Traffic Shaping trên OPNsense lại vô cùng đơn giản.
Traffic Shaping là gì và nâng cao hiệu suất mạng như thế nào?
Khái niệm Traffic Shaping (Quản lý Hàng đợi Thông minh)
Hãy hình dung có hai máy tính trong cùng mạng nội bộ (LAN) đang kết nối Internet. Một thiết bị đang phát video YouTube, trong khi thiết bị kia đang thực hiện cuộc gọi video. Cả hai thiết bị này sẽ chia sẻ băng thông có sẵn, cả trong mạng nội bộ lẫn khi ra ngoài tường lửa. Điều bạn có thể không biết là tất cả lưu lượng này có thể gây ra các vấn đề ngay trong mạng của bạn. Đây là lúc Traffic Shaping phát huy tác dụng lớn thông qua các quy tắc và không gian dành riêng trên mạng LAN.
Traffic Shaping (hay còn gọi là Smart Queue Management trên một số router) bao gồm ba thành phần chính:
- Pipes (Đường ống): Là phần đầu tiên và có lẽ quan trọng nhất của Traffic Shaping. Các đường ống này có thể được cấu hình với giới hạn băng thông tối đa, ví dụ như 50 Mbps. Chúng được sử dụng để “dẫn” lưu lượng đến và đi từ các thiết bị.
- Queues (Hàng đợi): Cho phép bạn ưu tiên lưu lượng trong một đường ống. Ví dụ, bạn có thể ưu tiên lưu lượng chơi game hơn so với cuộc gọi video.
- Rules (Quy tắc): Các quy tắc sẽ điều chỉnh ứng dụng, dịch vụ và thiết bị nào được ưu tiên và/hoặc bị hạn chế. Sử dụng cả ba thành phần này, chúng ta có thể tạo ra một giải pháp định hình lưu lượng mạnh mẽ.
Cách hoạt động của Traffic Shaping là bằng cách trì hoãn một cách hiệu quả các gói tin nhất định để ưu tiên những gói tin đã được chỉ định là ưu tiên thông qua các quy tắc, đưa chúng vào một hàng đợi để xử lý trong đường ống. Hãy coi nó như việc xếp hàng chờ một trò chơi giải trí. Chúng ta muốn tách biệt các gói tin xếp hàng bình thường để truy cập dịch vụ khỏi những gói tin có “vé ưu tiên” (fast pass). Mọi gói tin đều được xử lý kịp thời, nhưng các thiết bị và cổng được ưu tiên sẽ được xử lý trước mọi thứ khác. Nếu bạn chơi game nhiều, bạn có thể muốn cấu hình OPNsense để xử lý các gói tin liên quan đến game trước tiên.
Điều này có thể mang lại hiệu quả tích cực đến độ trễ (latency) vì chúng ta muốn tránh hiện tượng Bufferbloat càng nhiều càng tốt.
Bufferbloat là gì và tại sao nó lại nguy hiểm?
Hiểu rõ về Bufferbloat
Kết quả kiểm tra Bufferbloat hạng A trước khi cấu hình Traffic Shaping trên OPNsense
Bufferbloat là hiện tượng khi thiết bị mạng, thường là tường lửa hoặc router, bộ đệm quá nhiều dữ liệu, gây ra độ trễ (latency) không mong muốn. Nó có thể không đáng chú ý đối với người dùng chỉ lướt web, nhưng có thể gây ra sự hỗn loạn khi chơi game hoặc thực hiện các tác vụ nhạy cảm với mạng khác. Không có bất kỳ cài đặt nào được áp dụng cho cài đặt OPNsense, thiết lập mạng LAN và kết nối ISP của người viết đã dẫn đến chỉ số Bufferbloat của Waveform là A, đây là một kết quả khá tốt.
Có nhiều công cụ khác nhau để đo lường độ trễ, bao gồm Speedtest của Ookla và công cụ kiểm tra tốc độ của Waveform. Trong bài viết này, chúng ta sử dụng Waveform vì nó cung cấp một chỉ số thực tế để dễ dàng xác định sự khác biệt sau khi điều chỉnh cài đặt OPNsense. Đây là điều mà chúng tôi gọi là “chỉ số Bufferbloat”. Bạn sẽ muốn đạt được A+ nếu có thể, nhưng nhìn chung, chữ cái càng gần đầu bảng chữ cái (A, B, C…) thì Bufferbloat của bạn càng tốt.
Việc không khắc phục các điểm số thấp hơn có thể khiến cuộc gọi video bị giật, cuộc gọi VoIP (bao gồm cả qua Discord) bị ngắt kết nối hoặc treo, và việc chơi game nhiều người chơi thời gian thực sẽ là một thách thức lớn. Bạn đã bao giờ thử chơi Liên Minh Huyền Thoại với độ trễ cao chưa? Nó thực sự không hề vui chút nào. May mắn thay, với OPNsense, bạn có thể dễ dàng thực hiện một vài thay đổi trong giao diện quản trị web để tạo ra sự khác biệt lớn.
Hướng dẫn cấu hình Traffic Shaping trong OPNsense
Trở thành chuyên gia Traffic Shaping
Giao diện quản trị OPNsense với menu Firewall Shaper được chọn
Chỉ cần làm theo các bước sau để cấu hình Traffic Shaping trên tường lửa chạy OPNsense của bạn:
Bước 1: Tạo Pipes (Đường ống băng thông)
- Truy cập Firewall > Shaper > Pipes.
Màn hình cấu hình Pipes (Đường ống) trong tính năng Traffic Shaping của OPNsense - Nhấp vào nút +.
- Chuyển sang advanced mode.
- Đặt Bandwidth (Băng thông) thành tốc độ tải xuống của mạng bạn. Ví dụ: Nếu bạn có gói 1Gbps, hãy nhập 1000Mbps hoặc giá trị thực tế đo được.
- Đặt Queue (Hàng đợi) thành “2”.
- Thay đổi Scheduler type (Loại Bộ lập lịch) thành “FlowQueue-CoDel”.
- Nhập một giá trị vào trường FQ-CoDel quantum. (Tính toán bằng cách nhân 300 cho mỗi 100 MB/s băng thông. Ví dụ, với 1Gbps (1000Mbps ~ 125MB/s), giá trị sẽ là 3.000 (10 x 300).
- Nhập “Download” vào trường mô tả (description).
Điền thông tin Pipe Download trong cấu hình Traffic Shaping OPNsense - Nhấp Save (Lưu).
- Bây giờ, đến lượt đường ống cho việc tải lên (upload pipe). Nhấp vào nút +.
- Chuyển sang advanced mode.
- Đặt Bandwidth thành tốc độ tải lên của mạng bạn.
- Thay đổi Scheduler type thành “FlowQueue-CoDel”.
- Nhập “Upload” vào trường mô tả.
- Giữ nguyên các trường còn lại và nhấp Save.
Hai Pipe Download và Upload đã được thêm vào Traffic Shaping trên OPNsense - Nhấp Apply (Áp dụng).
Bước 2: Cấu hình Queues (Hàng đợi)
- Nhấp vào tab Queues.
- Nhấp vào nút +.
- Đặt Pipe (Đường ống) thành “Download”.
- Thay đổi mask (mặt nạ) thành “destination”.
- Bật CoDel.
- Nhập “Download Queue” vào trường mô tả.
Thêm hàng đợi Download (Download Queue) trong Traffic Shaping của OPNsense - Nhấp Save.
- Nhấp vào nút +.
- Đặt Pipe thành “Upload”.
- Thay đổi mask thành “source”.
- Bật CoDel.
- Nhập “Upload Queue” vào trường mô tả.
Cấu hình hàng đợi Upload (Upload Queue) cho Traffic Shaping OPNsense - Nhấp Save.
- Nhấp Apply.
Hai hàng đợi Traffic Shaping đã được tạo thành công trong OPNsense
Bước 3: Thiết lập Rules (Quy tắc)
- Cuối cùng, nhấp vào tab Rules.
- Nhấp vào nút +.
- Thay đổi Direction (Hướng) thành “in” (vào).
- Đặt Target (Mục tiêu) thành “Download Queue”.
- Nhập “Download Rule” vào trường mô tả.
Tạo quy tắc Traffic Shaping Download (Download Rule) trong OPNsense - Nhấp Save.
- Nhấp vào nút +.
- Thay đổi Direction thành “out” (ra).
- Đặt Target thành “Upload Queue”.
- Nhập “Upload Rule” vào trường mô tả.
- Nhấp Save.
Kết quả và những điều cần lưu ý sau khi áp dụng Traffic Shaping
OPNsense giờ đây sẽ bắt đầu áp dụng tính năng Traffic Shaping. Bạn có thể chạy lại công cụ kiểm tra Bufferbloat để xem sự khác biệt. Trong trường hợp của người viết, đã có sự cải thiện rõ rệt về độ trễ ngay lập tức với các lượt truyền tải dữ liệu đang hoạt động, giảm đáng kể các giá trị trên toàn hệ thống. Mặc dù không đạt được xếp hạng A+, nhưng mạng đã trở nên cực kỳ ổn định để chơi game, xem truyền thông và mọi nhu cầu sử dụng Internet tại nhà. Phương pháp này là một giải pháp toàn diện.
Kết quả kiểm tra Bufferbloat được cải thiện sau khi cấu hình Traffic Shaping trên OPNsense
Mặc dù chúng ta chưa cấu hình bất kỳ ưu tiên cụ thể nào, người viết đã thấy những cải thiện đáng kể nhờ vào cơ chế hàng đợi FQ_CoDel. Với các đường ống (pipes) và hàng đợi (queues) đã được thiết lập, bạn có thể sử dụng các quy tắc (rules) để đặt ưu tiên cho các địa chỉ IP cụ thể, có thể được gán cho thiết bị hoặc thậm chí các dịch vụ được lưu trữ. Hãy nhớ tính đến các mạng VLAN và mạng khách (guest networks), vì những mạng này sẽ cần được xử lý riêng trong cùng giao diện.
Kết luận
Việc cấu hình Traffic Shaping trong OPNsense là một bước tiến quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất mạng của bạn, đặc biệt là giảm thiểu và loại bỏ hiện tượng Bufferbloat gây khó chịu. Bằng cách áp dụng các đường ống, hàng đợi và quy tắc một cách có hệ thống, bạn có thể đảm bảo rằng lưu lượng quan trọng được ưu tiên xử lý, mang lại trải nghiệm Internet mượt mà hơn cho việc chơi game, gọi video hay bất kỳ tác vụ nào đòi hỏi độ trễ thấp. OPNsense một lần nữa khẳng định vị thế là một giải pháp tường lửa mạnh mẽ và linh hoạt, mang đến khả năng kiểm soát mạng vượt trội cho người dùng.
Hãy bắt đầu tận dụng sức mạnh của OPNsense để biến mạng gia đình hoặc văn phòng của bạn trở thành một hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định hơn bao giờ hết.
