Trong thế giới nhà thông minh ngày càng phát triển, dù bạn đang sử dụng các thiết bị tự động hóa thông minh từ đầu hay biến các thiết bị thông thường thành thông minh bằng ổ cắm, chúng đều cần những giao thức giao tiếp đáng tin cậy để hoạt động trơn tru. Từ Zigbee, Z-Wave, Matter, Thread cho đến Wi-Fi hay Bluetooth, tất cả đều cần cách thức để thông báo sự hiện diện của mình, cho phép các thiết bị khác điều khiển chúng hoặc thu thập dữ liệu từ cảm biến. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những thiết bị ít khi được truy cập trực tiếp, nhưng lại càng then chốt hơn với các thiết bị như loa thông minh, camera an ninh hay trung tâm điều khiển (hub), vì chúng thường được liên kết với nhau và dễ bộc lộ các vấn đề về giao tiếp, như âm thanh rè, mất tiếng, hoặc video bị giật lag.
Các vấn đề về hub thường có thể được khắc phục bằng cách sử dụng phần cứng tốt hơn chạy Home Assistant. Tuy nhiên, việc xử lý multicast không hề đơn giản, đặc biệt nếu bạn đã đưa các thiết bị IoT của mình vào một mạng riêng biệt để tăng cường bảo mật cho mạng gia đình.
Multicast Routing: “Kẻ Thù Thầm Lặng” Phá Hỏng Trải Nghiệm Nhà Thông Minh
Cơ chế hoạt động của IP Multicast và các giao thức phổ biến
IP multicast là một công nghệ nền tảng của nhà thông minh. Dù là việc định tuyến âm thanh mượt mà giữa nhiều loa thông minh, hay sử dụng trợ lý giọng nói để điều khiển vô số thiết bị IoT được tích hợp vào công tắc đèn, ổ cắm, tất cả đều sẽ không dễ dàng như vậy nếu thiếu multicast dưới dạng này hay dạng khác. Các thiết bị HomeKit sử dụng mDNS/Bonjour (mà bạn có thể nhận ra là công nghệ được iTunes sử dụng để cài đặt), trong khi hầu hết các thiết bị khác sử dụng SSDP (Simple Service Discovery Protocol) – một phần của công nghệ UPnP. Ngoài ra, còn có nhiều giao thức khám phá độc quyền, tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Các giao thức này có một chức năng chính: truyền thông tin trên mạng gia đình và lắng nghe phản hồi từ bất kỳ thiết bị máy khách nào. Sau đó, giao thức khám phá sẽ gửi thông tin về các dịch vụ có sẵn, dựa trên những gì phản hồi. Nó giống như một trò chơi “Marco Polo” điện tử, nhưng có thêm một chút thông tin bổ sung.
Hai trung tâm điều khiển (bridge) của Ring và Philips Hue được kết nối để hoạt động đồng bộ trong nhà thông minh
Tại sao Multicast lại gây ra vấn đề?
Multicast đã hoạt động hiệu quả trong nhiều thập kỷ, nhưng nó được thiết kế cho mạng có dây. Do đó, nó có thể gây ra các vấn đề về thời gian phát sóng (airtime issues) với mạng không dây, làm cho mạng chậm hơn. Khi multicast ngừng hoạt động, bạn thường không nhận được cảnh báo nào ngoài việc các thiết bị không thể giao tiếp với nhau. Các biểu hiện cụ thể bao gồm: loa thông minh không thể nhóm lại đúng cách, ứng dụng di động không thể điều khiển hệ sinh thái của chúng, các tính năng truyền phát hoặc chiếu màn hình như Chromecast hay AirPlay không hoạt động, và các thiết bị chỉ có thể giao tiếp với những thiết bị được gắn vào cùng một điểm truy cập mạng (access point).
Hình ảnh một bộ chuyển mạch mạng với cáp được quản lý gọn gàng, minh họa hệ thống mạng trong nhà thông minhNguồn: Wikimedia Commons
Ngoài ra, các tường lửa phần cứng hiện đại thường chặn multicast hoặc chỉ hỗ trợ chuyển tiếp multicast trên các gói đăng ký trả phí cụ thể, gây khó khăn khi sử dụng phần cứng cấp doanh nghiệp trong nhà thông minh của bạn. Mặc dù có những cách khắc phục, bạn vẫn có thể duy trì các chính sách bảo mật cao trong khi tận dụng multicast để dễ dàng sử dụng.
Hướng Dẫn Khắc Phục Các Vấn Đề Multicast Trong Mạng Nhà Thông Minh Của Bạn
Cấu hình Multicast trên Router và Tường lửa
Nếu bạn đã đặt các thiết bị IoT của mình trên một VLAN, hoặc thậm chí trên một router riêng, bạn sẽ gặp phải vấn đề khi cố gắng điều khiển chúng từ mạng chính. Rốt cuộc, nếu bạn đã thiết lập các quy tắc tường lửa cần thiết để các thiết bị IoT không thể giao tiếp với bất kỳ VLAN nào khác, làm thế nào để bạn điều khiển chúng từ phía bên kia? Một cách để đạt được điều này là thiết lập Home Assistant trên một thiết bị được kết nối với mạng chính và thiết lập các quy tắc tường lửa cụ thể cho phép HA giao tiếp với IoT VLAN.
Đối với hầu hết các trường hợp, điều đó có thể đủ, nhưng đối với khám phá mạng, luồng âm thanh hoặc video multicast, và một vài thứ khác, bạn sẽ gặp vấn đề. Một số router hoặc tường lửa hỗ trợ SSDP Relay, chức năng này chuyển tiếp các truy vấn broadcast từ một mạng hoặc VLAN sang các mạng LAN khác. Thiết bị Firewalla của tôi có tính năng này, giúp việc xử lý loa thông minh và Chromecast dễ dàng hơn nhiều, trong khi chỉ hy sinh một lượng nhỏ bảo mật. Hoặc bạn có thể chạy Avahi như một mDNS proxy để tạo các kết nối tương tự.
Kiểm tra và Tối ưu hóa cài đặt mạng
Dưới đây là bảng tóm tắt các vấn đề, triệu chứng và cách khắc phục lỗi multicast thường gặp:
| Vấn đề | Triệu chứng | Cách khắc phục |
|---|---|---|
| Multicast bị tắt trên router | Các thiết bị không thể tìm thấy nhau | Kích hoạt multicast/IGMP snooping |
| Không có IGMP querier | Multicast không hoạt động giữa các switch | Bật/cấu hình IGMP querier |
| Lỗi cầu nối có dây/không dây | Thiết bị có dây và không dây không kết nối được | Cập nhật firmware hoặc sử dụng router tốt hơn |
| Thất bại kiểm tra RPF | Một số thiết bị không nhận được multicast | Sửa bảng định tuyến unicast |
| Cấu hình giao thức multicast không nhất quán | Multicast chỉ hoạt động trên một số phân đoạn | Chuẩn hóa cài đặt giao thức |
Ngoài ra, không phải mọi router đều kích hoạt hoàn toàn multicast. Ví dụ, router AiMesh từ Asus có thể không truyền lưu lượng multicast giữa các nút, và một số router khác có thể không truyền lưu lượng multicast giữa các phân đoạn có dây và không dây. IGMP Snooping là một tính năng mà bạn nên kích hoạt trên tường lửa hoặc router của mình, nếu có thể, vì nó giúp giảm lượng lưu lượng multicast được gửi trên mạng của bạn. Tuy nhiên, một số cấu hình mạng với nhiều router hoặc switch có thể yêu cầu một IGMP querier đi kèm để hoạt động chính xác, mà không chặn tất cả lưu lượng multicast.
So sánh loa thông minh Apple HomePod Mini và Amazon Echo Dot, hai thiết bị thường xuyên sử dụng multicast
Lịch sử và xu hướng hỗ trợ Multicast trên Router
Trước đây, các router Apple AirPort hoặc những router có thể chạy firmware tùy chỉnh như DD-WRT hay OpenWrt là lựa chọn tốt nhất để hỗ trợ multicast. Hiện tại, điều này không còn là lựa chọn cho hầu hết người dùng, nhưng multicast đã nhận được nhiều hỗ trợ hơn trên các router tiêu dùng, vì vậy nó ít gây vấn đề hơn trước. Trừ khi, tất nhiên, bạn là một kỹ sư mạng đang “cai nghiện” và từ chối để các thiết bị IoT chạm vào internet vì lo ngại chúng có thể biến thành botnet. Trong trường hợp đó, sẽ cần thêm một chút thời gian thiết lập.
Thiết bị chuyển mạch quản lý Zyxel XGM1915, minh họa phần cứng mạng cao cấp cho nhà thông minh
Kết Luận: Multicast – Yếu Tố Then Chốt Thường Bị Bỏ Quên Của Nhà Thông Minh
Các thiết bị nhà thông minh là sự kết hợp giữa sự khéo léo và những vấn đề phiền toái. Thông thường, những quyết định thiết kế giúp chúng dễ dàng thiết lập lại là những yếu tố gây ra nhiều vấn đề nhất theo thời gian, và multicast là một trong số đó. Khi nó hoạt động, thật kỳ diệu khi nhà thông minh của bạn vận hành mượt mà và dễ dàng đến thế nào. Khi nó thất bại, đó là một vấn đề âm ỉ mà bạn có thể bỏ qua, vì có thể có hàng tá lý do khác khiến các thiết bị của bạn đột nhiên ngừng giao tiếp với nhau.
Việc hiểu biết về multicast là vô cùng giá trị, vì nó là một điểm kiểm tra nhanh chóng khi nhà thông minh của bạn gặp sự cố và có thể giúp bạn tiết kiệm chi phí thay thế đắt đỏ. Đừng để một “vấn đề thầm lặng” như multicast làm gián đoạn trải nghiệm nhà thông minh hoàn hảo của bạn.
