a. Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu triển khai hệ thống caching cải tiến cho mạng trường đại học Thủ Dầu Một
b. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Thủ Dầu Một
c. Chủ nhiệm nhiệm vụ: Tiến sĩ Lê Tuấn Anh và cá nhân tham gia thực hiện:
1. ThS. Bùi Thanh Khiết
2. ThS. Nguyễn Tấn Lộc
3. ThS. Tô Vĩnh Bảo
4. ThS. Dương Thị Kim Chi
5. CN. Lê Quốc Đại
6. KS. Nguyễn Trọng Kha
7. KS. Tào Ngọc Định
d. Mục tiêu nghiên cứu:
- Mục tiêu chung: Nghiên cứu phát triển hệ thống caching cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng đường truyền tại ngõ ra với nhiều đường kết nối Internet với chi phí thấp.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Triển khai thực tế hệ thống tích hợp tƣờng lửa và Web caching phối hợp trên hai thiết bị phần cứng chuyên dụng cho ngõ ra Internet trƣờng Đại học Thủ Dầu Một.
+ Làm chủ công nghệ, đào tạo nguồn nhân lực và xây dựng nhóm nghiên cứu.
đ. Kết quả nghiên cứu (tóm tắt)
Ở nước ta, nhu cầu truy cập Internet của người dân dùng ngày càng tăng, đồng thời đường truyền xDSL cáp quang (gọi tắt là FTTH) băng thông lớn ngày càng trở nên phổ biến vì có chi phí hợp lý. Tại tỉnh Bình Dương, đường truyền mạng chuyên dụng đã được thiết lập để kết nối các cơ quan hành chính và truy cập Internet. Vì nhu cầu truy cập Internet cao và số lượng người dùng nhiều nên một số cơ quan hành chính, đơn vị sự nghiệp sử dụng nhiều đường FTTH để truy cập Internet.
Để tăng hiệu quả việc chia sẻ nhiều đường truyền kết nối Internet một số cơ quan hành chính, các đơn vị sự nghiệp tỉnh Bình Dương đã trang bị thiết bị cân bằng tải như Vigor 3900 (hãng DrayTek UK), QNO Load Balancer… Mặc dù, các thiết bị trên có thể thực hiện cân bằng tải lưu lượng hiệu quả, nhưng theo quản ánh là trong giờ cao điểm thì việc truy cập vào các website thường bị chậm. Điều này có thể được lý giải là có thể xảy ra tắc nghẽn tại các ngõ ra và/hoặc nút mạng trung gian và/hoặc do quá tải máy chủ cung cấp dịch vụ.
Sự tăng trưởng các ứng dụng web đang thu hút ngày càng nhiều số lượng người dùng web. Điều này dẫn đến sự gia tăng lưu lượng web trên Internet và hệ quả là thời gian tải nội dung của các website cũng tăng theo. Web caching đơn thì nó sẽ trở thành một điểm hot post trong mạng khi có nhiều yêu cầu chuyển đến nó. Từ những lý do trên, tác giả đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên cứu triển khai hệ thống Caching cải tiến cho mạng Trường Đại học Thủ Dầu Một”.
Mục tiêu đề tài: Cải tiến hệ thống caching với hiệu năng cao đạt được những mục tiêu: Giảm tắt nghẽn cho hệ thống mạng, tính sẵn sàng cao; sử dụng hiệu quả những đường kết nối Internet sẵn có; phối hợp hiệu quả tải những mô hình; quản lý lưu lượng, điều khiển truy cập cho mạng nội bộ. Từ đó yêu cầu đặt ra phải triển khai hệ thống phối hợp caching gồm các chức năng chính sau: Cân bằng tải và chịu lỗi trên nhiều đường kết nối Internet cho ngõ ra Internet trường Đại học Thủ Dầu Một; thực hiện catching và phối hợp caching trên nhiều thiết bị; tường lửa lọc gói điều kiển truy cập cho mạng nội bộ.
Để triển khai một hệ thống web caching phối hợp tại gateway ngõ ra Internet trong thực tế, nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp: Nghiên cứu lý thuyết, thử nghiệm, phân tích, tối ưu hóa, cải tiến thuật toán của phần mềm máy tính trên phần cứng chuyên dụng và đạt được một số kết quả nổi bật như sau:
Giải quyết vấn đề cân bằng tải kết hợp web caching bằng cách kết hợp đánh dấu phiên kết nối và định tuyến, nhờ đó có thể thực hiện cân bằng tải cho mạng nội bộ và cho những tiến trình chạy cục bộ trên hệ điều hành như web caching.
Dựa trên việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết và các công nghệ liên quan, đề tài đã xây dựng nên thiết bị có khả năng thực hiện cân bằng tải, chịu lỗi, phối hợp caching. Từ đó, cải thiện hiệu năng mô hình mạng hơn so với thiết bị hiện tại với chi phí thấp hơn so với giá thành những thiết bị sẵn có trên thị trường.
Đề tài đã kết hợp được công cụ mã nguồn mở, thực hiện tối ưu hóa hệ điều hành cũng như phần caching để hoàn thiện chức năng cho toàn hệ thống. Trong khuôn khổ thực hiện, đề tài đã đào tạo được 02 kỹ sư công nghệ thông tin, trong đo có 01 kỹ sư đang tiếp tục học cao học về an toàn thông tin đại học Honglk, Hàn Quốc.
Bên canh đó, đề tài cũng đưa ra một số giải pháp nhằm khắc phục tình trạng truy cập trong giờ cao điểm vượt ngưỡng chịu đựng của thiết bị mạng ngõ ra hiện có của các phòng thực hành máy tính tại Trường Đại học Thủ Dầu Một như: Nhóm tác giả đã phân tích thiết kế, đề xuất mô hình mạng thực hiện cân bằng tải, chịu lỗi cho đa đường kết nối ngõ ra Internet mạng trường Đại học Thủ Dầu Một; phối hợp web caching trên hai thiết bị cũng như cho phép cân bằng tải cho ngõ ra Internet; tích hợp caching và cân bằng tải vào thiết bị phần cứng chuyên dụng. Có khả năng giải quyết nhu cầu tại Trường Đại học Thủ Dầu Một.
Đề tài đã đáp ứng được mục tiêu đề ra. Phần mềm và một thiết bị phần cứng trong đề tài này có khả năng đáp ứng hơn 6.000 kết nối TCP đồng thời, có thể xử lý hơn 159.000 gói dữ liệu/giây. Một số kết quả triển khai thực tế ban đầu cho mạng phòng thực hành và mạng các khoa tại Trường đã chứng minh rằng hệ thống có thể tiết kiệm nhiều hơn 20% băng thông đường truyền ngõ ra Internet cho mạng phòng thực hành máy tính và nhiều hơn 12% băng thông đường truyền cho mạng các khoa, do đó, tăng khả năng trải nghiệm của người dùng; có khả năng cân bằng tải tốt cho cả lưu lượng web caching và lưu lượng không caching; có thể đáp ứng số lượng kết nối lớn đồng thời của nhà Trường và hoạt động ổn định.
Đề tài khai thác, hình thành cách thức điều khiển cân bằng tải kết hợp caching nhằm tạo được một thiết bị có thể hoạt động tương tự như những thiết bị thương mại trên thị trường. Sản phẩm của đề tài có thể triển khai nhân rộng cho các đơn vị trong tỉnh với chi phí thấp.
e. Thời gian nghiên cứu:
- Thời gian bắt đầu: 03/2015
- Thời gian kết thúc: 03/2016
f. Kinh phí: 485.730.100 đồng
(Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu tại Trung tâm Thông tin và Thống kê khoa học và công nghệ).