AES-NI và QAT trên CPU: "Vũ khí" cho Router Internet tốc độ cao

[ngdcnam]

Trước khi tìm hiểu về AES-NI và QAT, nói về nhanh về AES (Advanced Encryption Standard) – nó là thuật toán mã hóa hiện diện trong mọi hoạt động online:

Web & Game: từ trình duyệt web đến các Launcher game (LoL, Valorant, Steam...) sử dụng HTTPS/TLS/SSL đều dùng AES.

Hệ thống & Lưu trữ: mã hóa dữ liệu trên Windows (BitLocker), các giao thức VPN (OpenSSL), máy chủ đám mây, tài chính,ngân hàng trực tuyến... tất cả đều dựa vào AES để bảo vệ thông tin.



1. AES-NI trên CPU là gì?
Thông thường, việc mã hóa AES nếu xử lý bằng phần mềm sẽ tiêu tốn rất nhiều tài nguyên CPU và gây trễ (latency).

Để khắc phục điều này, Intel và AMD đã phát triển tập lệnh phần cứng AES (Advanced Encryption Standard Instruction Set), cho phép CPU xử lý các phép toán AES trực tiếp trong lõi CPU

AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions) là phần mở rộng tập lệnh cho kiến trúc x86 của CPU Intel và AMD

-Cơ chế: Thay vì dùng phần mềm để tính toán, CPU sử dụng các mạch điện vật lý chuyên dụng để xử lý các phép toán AES.

-Lợi ích: Tăng tốc độ mã hóa/giải mã gấp nhiều lần, đồng thời giảm tải cực lớn cho CPU chính.

-Hỗ trợ:
CPU Intel Core i3 trở lên từ thế hệ 4
Các dòng CPU Celeron/Pentium đời mới (như J4125, N5105 ...) là chip “dán” trên mainboard dùng cho router chuyên dụng, mini PC...
CPU kiến trúc ARM trên các router cao cấp (MikroTik, Asus… giá trên 8 triệu) cũng tích hợp tính năng tương đương

2.QAT trên CPU là gì?
Khác với AES-NI, QAT (QuickAssist Technology) là một bộ tăng tốc phần cứng xịn hơn.

Đây là công nghệ độc quyền của Intel, CPU AMD và CPU kiến trúc ARM không có QAT, thường xuất hiện trên các dòng CPU chuyên dụng như Xeon, Atom (dòng C-series).

Giống và khác nhau giữa AES và QAT:
-QAT xử lý mã hóa/giải mã SSL/TLS tương tự AES
-AES-NI xử lý tốt các luồng dữ liệu đơn lẻ, QAT có khả năng xử lý hàng triệu kết nối đồng thời với hiệu suất vượt trội.
-QAT Xử lý các tác vụ nén/giải nén dữ liệu và các thuật toán mã hóa phức tạp khác

"Vũ khí" cho Router Internet tốc độ cao

AES-NI và QAT tăng tốc kết nối HTTPS/TLS/SSL: Giúp các launcher game online, duyệt web phản hồi nhanh hơn từ 4-8 lần.
Giảm tải CPU, dành tài nguyên cho các tác vụ khác như:

-Xử lý kết nối game online theo thời gian thực (ping thấp)

-Xử lý hàm băm (hash)

-QoS (ưu tiên lưu lượng)

-NAT, port forwarding ( coi thêm thông tin bên dưới)

-Định tuyến (Routing) ( coi thêm thông tin bên dưới)
.............




Dòng CPU intel Atom "dán" lên mainboard trên các pc router chuyên dụng hay PC mini cũng có hỗ trợ AES-NI và QAT (công nghệ độc quyền của intel) :


Dòng CPU kiến trúc ARM có hỗ trợ AES-NI nhưng không hỗ trợ QAT ( lưu ý dòng này thường dùng cho các thiết bị di động, không phải của intel hay AMD)


Dòng CPU cao cấp của intel hỗ trợ AES-NI và QAT (công nghệ độc quyền của intel);

 

[ngdcnam]

MỘT SỐ TỪ NGỮ GÂY NHẦM LẪN NỘI DUNG ĐANG PHỔ BIẾN TRONG MÔI TRƯỜNG GAME NET TỪ LÂU

1>VỀ ĐỊNH TUYẾN

Hiện tại mình thấy nhiều website,fanpage chuyên dịch vụ phòng game trên toàn quốc sử dụng một số từ ngữ thành "lối mòn" trong cách nghĩ của nhiều người

Định tuyến không chỉ là kiểu nói thu hẹp “cho line mạng này chạy game LoL, line kia chạy PUBG", "Line này chạy web, line kia chạy game”......Thực tế, định tuyến là "trái tim" của Router.

Ví dụ chức năng chính định tuyến: với gói cước VNPT 500Mbps, trong một thời điểm có hàng chục ngàn gói tin đổ về. Router phải phân loại và điều phối chính xác, router phải đảm bảo đúng dữ liệu – đúng thiết bị – đúng thời điểm, với độ trễ thấp nhất:
-Máy 1 xem phim hoạt hình + chơi LoL
-Máy 2 xem phim hành động + chơi Valorant
-Máy 3 chơi AOE + livestream
-Máy 4, máy 5, máy 6…
CPU và ram làm việc khá nhiều ở đây

2>VỀ NAT
BẢN CHẤT CỦA NAT (NETWORK ADDRESS TRANSLATION) Nhiều người thường nhầm lẫn việc mở port (Port Forwarding) cho đầu ghi hình,remote desktop hay web server là "NAT port". Tuy nhiên, cơ chế NAT thực sự — thứ tiêu tốn nhiều tài nguyên CPU của router nhất — lại nằm ở cách router quản lý luồng dữ liệu ra vào Internet.

Bạn có bao giờ thắc mắc: Tại sao hàng chục thiết bị trong mạng nội bộ cùng truy cập Internet qua một địa chỉ IP WAN (ví dụ mạng VNPT) duy nhất mà router vẫn trả dữ liệu về đúng máy? Câu trả lời nằm ở Bảng NAT (NAT Table).

Ví dụ minh họa:
Máy 1: vô launcher game LoL, router dịch IP 192.168.1.101:3456 (port 3456) thành IP_WAN:4567(port 4567).
Máy 2: vô launcher game LoL, router dịch IP 192.168.1.102:1234 thành IP_WAN:2345.

Router sẽ lưu các cặp ánh xạ này vào bảng NAT. Khi dữ liệu phản hồi từ server Riot gửi về, router đối chiếu với bảng này để biết chính xác gói tin thuộc về Máy 1 hay Máy 2.

Vì các ứng dụng thông thường không phải là server, port của chúng sẽ thay đổi liên tục (ngẫu nhiên) trong dải từ 0-65535.

Nhờ sự kết hợp giữa IP nội bộ, Port và Giao thức (TCP,UDP,ICMP....), một địa chỉ IP WAN duy nhất có thể xử lý hàng ngàn kết nối đồng thời từ nhiều máy chơi game khác nhau.


So sánh

ĐẶT ĐIỂM	Port Forwarding (Mọi người hay gọi nhầm là NAT)	NAT (Cơ chế dịch địa chỉ thực sự)
MỤC ĐÍCH	Cho phép bên ngoài truy cập vào máy bên trong (Server, Đầu ghi hình camera...)	Cho phép các máy bên trong đi ra ngoài Internet
TÍNH CHẤT	Cấu hình thủ công, Port cố định	Tự động, Port thay đổi liên tục (Random)
TẢI HỆ THỐNG	Thấp	Rất cao (chiếm nhiều CPU để duy trì bảng NAT).

 

[younglam]

anh có thể hỗ trợ em đặt GW LAN như trên không, em có làm thử nhưng toàn lỗi, rồi reboot lại là không kết nối được luôn.