Tweet
Nâng tốc độ đường truyền bằng giao thức mới
Với việc thay đổi nền phần mềm của Internet, một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ California (Caltech) của Mỹ đã tăng tốc độ truyền dữ liệu lên gấp 3 lần bằng cách thiết kế một giao thức mang tên FAST từ chuẩn TCP gốc.
Có nhiều cách để làm cho Interrnet hoạt động nhanh hơn thay vì phải lắp đặt những đường truyền dữ liệu lớn hơn. Điều này dựa vào giới hạn tốc độ cơ bản thiết kế trong nền phần mềm gọi là "giao thức kiểm soát đường truyền", được biết đến dưới cái tên ngắn gọn là TCP. Giới hạn tốc độ chỉ trở nên rõ ràng ở tốc độ rất cao, đo bằng hàng trăm megabit /giây. Tốc độ này nhanh hơn rất nhiều so với kết nối băng thông rộng thông thường. Tuy nhiên, chừng đó vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu rất cao về truyền số liệu của đối tượng khách hàng là các nhà khoa học, thường hay gửi những file dữ liệu khổng lồ trên khắp thế giới.
Tiến sĩ Steven Low và các đồng sự tại Caltech đã đo lưu tốc của một đường truyền 1.000 Mbps giữa 2 phòng thí nghiệm vật lý: Stanfford Linear Accelerator tại Palo Alto (California) và Trung tâm quốc tế CERN gần Geneve (Thụy Sĩ). Kết quả cho thấy tốc độ trung bình của đường truyền trên thực tế chỉ là 266 Mbps. Nói cách khác, hiệu suất của đường truyền này chưa đạt 30%. Tại sao?
Vấn đề bắt nguồn từ phương thức phản ứng của TCP đối với sự nghẽn mạch. Trong mấy năm qua, công suất của Interrnet đã tăng từ hàng triệu người sử dụng lên con số hàng tỷ nhờ sự đơn giản về cơ cấu. Các máy tính trên mạng giao tiếp với nhau bằng TCP sử dụng một nguyên tắc đơn giản, đảm bảo tất cả đều tận dụng được công suất mạng hiện có. Mỗi máy tính gửi một chùm dữ liệu, gọi là "gói", tới một máy tính khác và chờ thông báo đã nhận (ACK). Nếu không nhận được ACK, máy tính gửi dữ liệu sẽ kiểm tra xem mạng có bị nghẽn hoặc gói dữ liệu gốc đã bị mất hay chưa, rồi khôi phục lại tốc độ truyền bằng một nửa lúc trước. Khi đường truyền đã được xác lập lại, bên gửi bắt đầu từ từ tăng dần lưu tốc cho tới khi mạng lại bị nghẽn, tốc độ quay trở lại một nửa như cũ và cứ thế.
Thuận lợi của giao thức đơn giản này là hàng triệu máy tính có thể cùng chia sẻ một mạng mà không cần sự điều phối lưu thông trung tâm. Khi công suất được khôi phục hoặc bị nghẽn, tốc độ truyền tự động tăng hoặc giảm. Hình thức này sử dụng tốt trên Interrnet hiện nay khi mà các loại mạng hoạt động ở những tốc độ khác nhau. Tuy nhiên, khó khăn sẽ phát sinh khi những nút nghẽn trên Interrnet được giải tỏa. Theo tiến sĩ Low, vấn đề là TCP giảm tỷ lệ truyền xuống quá nhiều khi có dấu hiệu nghẽn mạch đầu tiên và sau đó mới từ từ tăng tốc trở lại. Điều này tương tự như một người lái xe khi thấy đường thoáng thì tăng tốc rồi lại đạp phanh gấp khi một xe khác bất ngờ lao đến, rồi sau đó lại từ từ nhấn ga. Điều này chỉ phù hợp ở những đường phố giao thông chậm chứ không thể thực hiện trên đường cao tốc.
Vì vậy, Low và nhóm nghiên cứu đã thiết kế một biến thể của TCP, gọi là FAST. Giống như TCP gốc, đây là một hệ phi tập trung. Mỗi máy tính theo dõi những phản hồi từ các gói dữ liệu đã gửi nhằm điều chỉnh tốc độ truyền tùy theo mức độ nghẽn mạch khác nhau. Tuy nhiên, ngoài việc kiểm tra thông báo đã nhận dữ liệu, FAST còn xem xét sự chậm trễ giữa việc truyền dữ liệu gửi đi và phản hồi ACK của người nhận, tính toán mức độ trung bình của sự chậm trễ này và đưa ra thông tin chính xác về sự nghẽn mạch. Từ đó, tốc độ đường truyền có thể được điều chỉnh cẩn thận, từ từ phục hồi lại mức độ khi dấu hiệu nghẽn mạch đầu tiên xuất hiện và nhanh chóng tăng tốc ngay khi mạng thông. Khi sử dụng FAST, nhóm nghiên cứu của Low đã nâng hiệu suất đường truyền lên 1.000 Mbps, đạt 95%. Nói cách khác, giao thức mới này không chỉ nhanh mà còn có khả năng thích nghi với những hạn chế của mạng. Các máy tính dùng FAST có thể chung mạng với những máy theo giao thức tiêu chuẩn TCP.
Với việc một số mạng văn phòng và các cơ quan nghiên cứu hiện nay đang dần đạt được tốc độ tương tự, FAST sẽ được đưa vào ứng dụng rộng rãi. Ngoài ra, nó còn có thể dùng vào việc tăng tốc độ truyền phim tới các hộ gia đình hoặc rạp chiếu bóng.
Tiến sĩ Low cho biết Caltech đang cân nhắc giữa việc đưa FAST vào kinh doanh bằng cách cấp phép sử dụng cho các công ty mạng và máy tính hoặc có thể sẽ cho lưu hành miễn phí. Dù sao đây cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì ngày nay tốc độ đường truyền không chỉ còn là vấn đề kỹ thuật mà còn liên quan đến pháp lý.
Với việc thay đổi nền phần mềm của Internet, một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ California (Caltech) của Mỹ đã tăng tốc độ truyền dữ liệu lên gấp 3 lần bằng cách thiết kế một giao thức mang tên FAST từ chuẩn TCP gốc.
Có nhiều cách để làm cho Interrnet hoạt động nhanh hơn thay vì phải lắp đặt những đường truyền dữ liệu lớn hơn. Điều này dựa vào giới hạn tốc độ cơ bản thiết kế trong nền phần mềm gọi là "giao thức kiểm soát đường truyền", được biết đến dưới cái tên ngắn gọn là TCP. Giới hạn tốc độ chỉ trở nên rõ ràng ở tốc độ rất cao, đo bằng hàng trăm megabit /giây. Tốc độ này nhanh hơn rất nhiều so với kết nối băng thông rộng thông thường. Tuy nhiên, chừng đó vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu rất cao về truyền số liệu của đối tượng khách hàng là các nhà khoa học, thường hay gửi những file dữ liệu khổng lồ trên khắp thế giới.
Tiến sĩ Steven Low và các đồng sự tại Caltech đã đo lưu tốc của một đường truyền 1.000 Mbps giữa 2 phòng thí nghiệm vật lý: Stanfford Linear Accelerator tại Palo Alto (California) và Trung tâm quốc tế CERN gần Geneve (Thụy Sĩ). Kết quả cho thấy tốc độ trung bình của đường truyền trên thực tế chỉ là 266 Mbps. Nói cách khác, hiệu suất của đường truyền này chưa đạt 30%. Tại sao?
Vấn đề bắt nguồn từ phương thức phản ứng của TCP đối với sự nghẽn mạch. Trong mấy năm qua, công suất của Interrnet đã tăng từ hàng triệu người sử dụng lên con số hàng tỷ nhờ sự đơn giản về cơ cấu. Các máy tính trên mạng giao tiếp với nhau bằng TCP sử dụng một nguyên tắc đơn giản, đảm bảo tất cả đều tận dụng được công suất mạng hiện có. Mỗi máy tính gửi một chùm dữ liệu, gọi là "gói", tới một máy tính khác và chờ thông báo đã nhận (ACK). Nếu không nhận được ACK, máy tính gửi dữ liệu sẽ kiểm tra xem mạng có bị nghẽn hoặc gói dữ liệu gốc đã bị mất hay chưa, rồi khôi phục lại tốc độ truyền bằng một nửa lúc trước. Khi đường truyền đã được xác lập lại, bên gửi bắt đầu từ từ tăng dần lưu tốc cho tới khi mạng lại bị nghẽn, tốc độ quay trở lại một nửa như cũ và cứ thế.
Thuận lợi của giao thức đơn giản này là hàng triệu máy tính có thể cùng chia sẻ một mạng mà không cần sự điều phối lưu thông trung tâm. Khi công suất được khôi phục hoặc bị nghẽn, tốc độ truyền tự động tăng hoặc giảm. Hình thức này sử dụng tốt trên Interrnet hiện nay khi mà các loại mạng hoạt động ở những tốc độ khác nhau. Tuy nhiên, khó khăn sẽ phát sinh khi những nút nghẽn trên Interrnet được giải tỏa. Theo tiến sĩ Low, vấn đề là TCP giảm tỷ lệ truyền xuống quá nhiều khi có dấu hiệu nghẽn mạch đầu tiên và sau đó mới từ từ tăng tốc trở lại. Điều này tương tự như một người lái xe khi thấy đường thoáng thì tăng tốc rồi lại đạp phanh gấp khi một xe khác bất ngờ lao đến, rồi sau đó lại từ từ nhấn ga. Điều này chỉ phù hợp ở những đường phố giao thông chậm chứ không thể thực hiện trên đường cao tốc.
Vì vậy, Low và nhóm nghiên cứu đã thiết kế một biến thể của TCP, gọi là FAST. Giống như TCP gốc, đây là một hệ phi tập trung. Mỗi máy tính theo dõi những phản hồi từ các gói dữ liệu đã gửi nhằm điều chỉnh tốc độ truyền tùy theo mức độ nghẽn mạch khác nhau. Tuy nhiên, ngoài việc kiểm tra thông báo đã nhận dữ liệu, FAST còn xem xét sự chậm trễ giữa việc truyền dữ liệu gửi đi và phản hồi ACK của người nhận, tính toán mức độ trung bình của sự chậm trễ này và đưa ra thông tin chính xác về sự nghẽn mạch. Từ đó, tốc độ đường truyền có thể được điều chỉnh cẩn thận, từ từ phục hồi lại mức độ khi dấu hiệu nghẽn mạch đầu tiên xuất hiện và nhanh chóng tăng tốc ngay khi mạng thông. Khi sử dụng FAST, nhóm nghiên cứu của Low đã nâng hiệu suất đường truyền lên 1.000 Mbps, đạt 95%. Nói cách khác, giao thức mới này không chỉ nhanh mà còn có khả năng thích nghi với những hạn chế của mạng. Các máy tính dùng FAST có thể chung mạng với những máy theo giao thức tiêu chuẩn TCP.
Với việc một số mạng văn phòng và các cơ quan nghiên cứu hiện nay đang dần đạt được tốc độ tương tự, FAST sẽ được đưa vào ứng dụng rộng rãi. Ngoài ra, nó còn có thể dùng vào việc tăng tốc độ truyền phim tới các hộ gia đình hoặc rạp chiếu bóng.
Tiến sĩ Low cho biết Caltech đang cân nhắc giữa việc đưa FAST vào kinh doanh bằng cách cấp phép sử dụng cho các công ty mạng và máy tính hoặc có thể sẽ cho lưu hành miễn phí. Dù sao đây cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì ngày nay tốc độ đường truyền không chỉ còn là vấn đề kỹ thuật mà còn liên quan đến pháp lý.