Cloud Networking là gì? Tìm hiểu mạng đám mây toàn diện từ A-Z

Mạng đám mây hay còn gọi là Cloud Networking? Nó đang trở thành xu hướng không thể thiếu trong hạ tầng công nghệ của doanh nghiệp hiện đại. Trong bài viết này, chúng ta hãy cùng đi tìm hiểu Cloud Networking là gì? Cùng với đó là những thông tin về cách hoạt động, các mô hình, kiến trúc, lợi ích và lưu ý quan trọng khi triển khai, cùng tham khảo ngay nhé. 

Cloud Networking là gì? Tổng quan chung

Cloud Networking là mô hình mạng máy tính được xây dựng và cung cấp hoàn toàn thông qua môi trường điện toán đám mây. Khác với mạng truyền thống sử dụng các thiết bị vật lý như router, switch, firewall cục bộ. Hiện tại, Cloud Networking ảo hóa toàn bộ các chức năng mạng, cho phép người dùng quản lý và vận hành mạng dưới dạng dịch vụ.

Về bản chất, Cloud Networking cung cấp một hệ thống cơ sở hạ tầng linh hoạt, có khả năng mở rộng. Đồng thời, các tài nguyên mạng như địa chỉ IP, bảng định tuyến, tường lửa và bộ cân bằng tải đều được cung cấp theo yêu cầu. Chính vì thế, các doanh nghiệp hầu như sử dụng Cloud Networking đều tiết kiệm được chi phí đầu tư phần cứng ban đầu, chỉ phải chi trả tiền cho những gì họ sử dụng. 

Tổng quan thì Cloud Networking giống như sự dịch chuyển mô hình mạng truyền thống từ hạ tầng vật lý cố định sang hạ tầng ảo hóa linh hoạt trên nền tảng đám mây. Từ đó, nó giúp tối ưu hiệu suất, bảo mật và khả năng vận hành. 

Cơ chế hoạt động của Cloud Networking ra sao?

Quá trình hoạt động của Cloud Networking giống như việc xây dựng một hệ thống mạng hoàn chỉnh trong một trung tâm dữ liệu khổng lồ của nhà cung cấp dịch vụ Cloud. Quá trình này sẽ được thực hiện hoàn toàn qua các phần mềm, tuân theo bốn bước cơ bản như sau:

Thiết lập mạng ảo (Virtual Network – VN)

Mọi thứ trong Cloud Networking bắt đầu bằng việc tạo ra một không gian mạng riêng biệt và biệt lập cho khách hàng. Nó thường được gọi là Virtual Private Cloud (VPC) hoặc Virtual Network (VNet).

VN hoạt động như một trung tâm dữ liệu ảo riêng tư. Bạn có toàn quyền kiểm soát môi trường mạng ảo này, bao gồm việc chọn dải địa chỉ IP, tạo các mạng con và xác định nơi đặt các tài nguyên. 

Các máy chủ vật lý của nhà cung cấp Cloud được trang bị một lớp phần mềm ảo hóa để tạo ra các máy chủ ảo và giao diện mạng ảo cho các VM này. VN đóng vai trò là khung chứa, cô lập lưu lượng mạng khỏi các khách hàng khác, đảm bảo bảo mật và sự riêng tư tuyệt đối. 

Thiết lập kết nối cho VN

Sau khi mạng ảo được tạo, bước tiếp theo là thiết lập các đường kết nối cần thiết. Cụ thể như sau:

• Kết nối nội bộ: VN được chia thành các Subnet (mạng con) khác nhau. Lưu lượng giữa các Subnet được điều hướng bằng các Bảng định tuyến ảo (Virtual Route Tables) do bạn cấu hình. 
• Kết nối ra internet: Để các ứng dụng có thể truy cập internet hoặc người dùng từ bên ngoài có thể truy cập vào ứng dụng. Đồng thời cần có các cổng internet Gateway hoặc NAT Gateway, đảm bảo lưu lượng ra/vào mạng ảo được quản lý và bảo mật. 

Cung cấp dịch vụ mạng ảo

Lúc này, các chức năng mạng truyền thống được ảo hóa và phân phối dưới dạng dịch vụ.

• Tường lửa ảo và nhóm bảo mật được áp dụng tại cấp độ Subnet hoặc trực tiếp trên từng máy chủ ảo, thay thế cho tường lửa vật lý.
• Bộ cân bằng tải ảo tự động phân phối lưu lượng truy cập qua nhiều máy chủ ảo để tránh quá tải và đảm bảo tính sẵn sàng cao.
• Các dịch vụ như Mạng phân phối nội dung được tích hợp để lưu trữ nội dung gần người dùng, giảm độ trễ và tăng tốc độ tải trang. 

Giám sát và quản lý

Hoạt động của Cloud Networking được điều khiển thông qua một bảng điều khiển tập trung hoặc các API. Người quản trị sử dụng bảng điều khiển này để cấu hình, triển khai, thay đổi và theo dõi mọi khía cạnh của mạng, loại bỏ nhu cầu cấu hình thủ công từng thiết bị vật lý. 

Ngoài ra, các tính năng như Software-Defined Networking (SDN) cho phép tự động hóa việc mở rộng mạng. Đồng thời, người dùng cũng có thể dễ dàng điều chỉnh băng thông, giúp mạng có thể tự phản ứng với các thay đổi về lưu lượng.

Các mô hình triển khai Cloud Networking

Sự linh hoạt của Cloud Networking cho phép các doanh nghiệp lựa chọn mô hình triển khai phù hợp nhất với chiến lược kinh doanh, yêu cầu bảo mật và khả năng tài chính. Chính vì vậy, bạn cần hiểu rõ các mô hình để tận dụng tối đa lợi ích của đám mây trước khi quyết định áp dụng.

Private Cloud (Đám mây riêng)

Private Cloud là mô hình trong đó cơ sở hạ tầng Cloud Networking được xây dựng và dành riêng cho một tổ chức duy nhất. Nó có thể được quản lý nội bộ hoặc bởi bên thứ ba tại trung tâm dữ liệu của tổ chức. 

Mạng trong Private Cloud được thiết kế đảm bảo sự kiểm soát tối đa đối với bảo mật, chất lượng dịch vụ và độ trễ. Các chính sách mạng rất chặt chẽ và tài nguyên nguyên mạng được phân bổ cố định. 

Public Cloud (Đám mây công cộng)

Mô hình Public Cloud là khi mạng đám mây và các dịch vụ mạng được cung cấp chung bởi nhà cung cấp đám mây và doanh nghiệp thuê để sử dụng. Ví dụ như bạn sử dụng VPC trên AWS, Azure hay Google Cloud và thiết lập mạng ảo, kết nối từ xa, load balancer, firewall … Nhưng bạn không sở hữu hạ tầng vật lý mạng, tất cả do nhà cung cấp vận hành.

Điểm nổi bật của mô hình này là mạng được thiết lập hoàn toàn ảo hóa, cung cấp dưới dạng dịch vụ. Khách hàng tạo các VPC/VNet riêng biệt trên hạ tầng chung. Việc mở rộng mạng diễn ra gần như tức thì. 

Hybrid Cloud (Đám mây lai)

Hybrid Cloud là mô hình tích hợp giữa Private Cloud và Public Cloud. Tức là doanh nghiệp có một phần mạng riêng nằm trong Private Cloud, còn phần khác sử dụng Public Cloud. Ví dụ, doanh nghiệp có dữ liệu nhạy cảm lưu trong Private Cloud, nhưng muốn có khả năng mở rộng nhanh hoặc phục vụ người dùng toàn cầu sẽ dùng Public Cloud. 

Yếu tố quan trọng nhất trong Hybrid Cloud là mạng kết nối. Mô hình này đòi hỏi các giải pháp kết nối an toàn và hiệu suất cao như VPN Site-to-Site hoặc các dịch vụ kết nối chuyên dụng để mở rộng mạng nội bộ một cách liền mạch lên đám mây công cộng.

Multi Cloud (Đa đám mây) 

Multi Cloud được hiểu giống như việc bạn sử dụng dịch vụ Cloud Networking từ hai hoặc nhiều nhà cung cấp đám mây công cộng khác nhau. Ví dụ: sử dụng cả AWS và Azure.

Khi sử dụng mô hình này, người dùng sẽ tránh bị phụ thuộc vào một nhà cung cấp, tận dụng tính năng tốt nhất của từng nhà cung cấp, tăng độ dự phòng và khả năng phục vụ người dùng toàn cầu. Tuy nhiên, mô hình cũng có những thách thức lớn, như quản lý phức tạp hơn, cần đảm bảo mạng, bảo mật và chính sách đồng bộ giữa nhiều đám mây.

Mô hình kiến trúc của Cloud Networking

Kiến trúc của Cloud Networking được xây dựng trên nguyên tắc ảo hóa mọi thành phần mạng, thay thế các thiết bị vật lý bằng các thực thể phần mềm. Sự phối hợp của các thành phần này tạo nên một hệ thống mạng mạnh mẽ, linh hoạt và có khả năng tự động hóa cao. 

Mạng ảo (Virtual Network)

Mạng ảo (VN) hay VPC là nền tảng của mọi hoạt động Cloud Networking. Nó là một không gian mạng biệt lập, nơi triển khai tất cả các tài nguyên và ứng dụng. VN cho phép người dùng, thực hiện các tác vụ như sau:

• Chia mạng ảo thành các Subnet để cô lập các nhóm tài nguyên có vai trò khác nhau.
• Hoàn toàn kiểm soát dải địa chỉ IP nội bộ, giúp dễ dàng tích hợp với mạng nội bộ hiện có của doanh nghiệp.
• Sử dụng bảng định tuyến ảo để xác định đường đi của lưu lượng truy cập giữa các Subnet và ra bên ngoài. 

Thiết bị định tuyến ảo (Virtual Router)

Trong Cloud Networking, bộ định tuyến vật lý được thay thế bằng chức năng Định tuyến ảo. Nó thực hiện việc chuyển tiếp lưu lượng giữa các mạng cao khác nhau trong cùng một VN và điều hướng lưu lượng từ VN ra ngoài internet thông qua Gateway. 

Khác với router vật lý cần cấu hình phức tạp, router ảo được quản lý bằng phần mềm. Bạn chỉ cần cập nhật Bảng định tuyến thông qua giao diện điều khiển và mọi sự thay đổi được áp dụng tức thì trên toàn bộ môi trường mạng ảo. 

Hệ thống cân bằng tải (Load Balancer)

Bộ cân bằng tải ảo là thành phần quan trọng để đảm bảo tính sẵn sàng cao và khả năng mở rộng của ứng dụng. Nó phân phối đều lưu lượng truy cập từ người dùng qua nhiều máy chủ ảo (VM) cùng thực hiện một nhiệm vụ. Nếu máy chủ bị lỗi, LB sẽ tự động chuyển hướng lưu lượng sang các máy chủ còn lại, đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn. 

Hệ thống tường lửa ảo (Virtual Firewall)

Bảo mật là ưu tiên hàng đầu và tường lửa ảo là tuyến phòng then chốt. Tức là, thay vì một phần cứng duy nhất, Cloud Networking cung cấp các cơ chế bảo mật phân tán. Cụ thể bao gồm:

• Network Access Control List (NACL): Áp dụng ở cấp độ Subnet, kiểm soát lưu lượng ra vào cho toàn bộ mạng con.
• Security Group: Áp dụng trực tiếp trên từng máy chủ ảo (VM), kiểm soát lưu lượng cụ thể đến từng ứng dụng, hoạt động như một tường lửa cá nhân cho VM.

Hệ thống quản lý mạng (Network Management)

Công nghệ quản lý mạng là bộ não để điều hành Cloud Networking. Nó thường được gọi là Software-Defined Networking (SDN). Mô hình này được tách biệt mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu.  

Tức là, toàn bộ cấu hình, giám sát hiệu suất, tự động hóa việc cấp phát tài nguyên và điều chỉnh băng thông đều được thực hiện thông qua các API và bảng điều khiển tập trung. Đồng thời mang lại sự kiểm soát toàn diện mà không cần can thiệp vật lý.

Kết nối VPN (VPN Connectivity)

VPN là giải pháp để mở rộng mạng nội bộ an toàn lên đám mây. VPN được thiết lập qua đường dây mã hóa giữa router vật lý của doanh nghiệp và Gateway của VN trên Cloud. Nó cũng cho phép các máy chủ On-premise và Cloud giao tiếp với nhau như thể chúng đang ở cùng một mạng.

VPN hỗ trợ mô hình Hybrid Cloud bằng cách đảm bảo tính bảo mật và riêng tư cho dữ liệu khi truyền tải qua mạng Internet công cộng.

Lợi ích vượt trội khi sử dụng Cloud Networking cho Doanh nghiệp

Việc chuyển đổi sang Cloud Networking mang lại nhiều lợi thế cạnh tranh cốt lõi cho doanh nghiệp. Chẳng hạn như:

• Khả năng mở rộng tuyệt vời:

Cloud Networking giúp doanh nghiệp dễ dàng mở rộng băng thông, tăng số lượng kết nối hoặc thêm các thành phần mạng mới chỉ bằng vài cú nhấp chuột hoặc lệnh API.

Đồng thời, với khả năng tự động co giãn tài nguyên mạng theo nhu cầu của Cloud Networking cũng mang lại ưu thế lớn. Tức là khi lưu lượng truy cập tăng đột biến, mạng có thể tự động tăng băng thông và khả năng xử lý. Sau đó, nó sẽ tự động giảm xuống khi lưu lượng ổn định, tránh lãng phí. 

• Tối ưu chi phí hoạt động: 

Cloud Networking hoạt động trên mô hình Pay-as-you-go (trả tiền theo mức sử dụng) loại bỏ hoàn toàn chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX) vào phần cứng mạng đắt tiền. Đồng thời, nó cũng giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì, nâng cấp và vận hành.

• Bảo mật tích hợp nâng cao:

Mạng đám mây cung cấp các công cụ bảo mật tiên tiến như Security Groups, NACL, Web Application Firewall (WAF). Đặc biệt là các dịch vụ phòng chống tấn công DDoS được tích hợp sâu vào kiến trúc mạng.

Việc áp dụng các chính sách bảo mật được thực hiện bằng phần mềm và tự động trên quy mô lớn, đảm bảo tính nhất quán và dễ dàng tuân thủ các quy định.

• Khởi chạy nhanh với tính năng tự động hóa:

Khi sử dụng Cloud Networking, người dùng sẽ được triển khai một trung tâm dữ liệu ảo mới trên toàn cầu chỉ mất vài phút. Các quy trình mạng phức tạp có thể được tự động hóa hoàn toàn thông qua code, giúp giảm thiểu lỗi do con người và đẩy nhanh tốc độ đưa ứng dụng ra thị trường.

• Vận hành mượt mà với độ trễ tối thiểu:

Các nhà cung cấp Cloud có các trung tâm dữ liệu và vùng khả dụng được đặt ở nhiều vị trí địa lý. Do đó, doanh nghiệp dễ dàng triển khai các ứng dụng gần người dùng cuối, giảm thiểu độ trễ và cải thiện trải nghiệm người dùng toàn cầu. 

Cloud Networking và Cloud Computing: Phân tích sự khác biệt

Hai thuật ngữ này thường bị nhầm lẫn, nhưng chúng có phạm vi và vai trò khác nhau trong hệ sinh thái đám mây:

Tóm lại, Cloud Networking và Cloud Computing tuy gắn liền nhưng rõ ràng không giống nhau:

• Cloud Networking là phần chuyên biệt về mạng kết nối, truyền tải, bảo mật giữa các thành phần trong và giữa các môi trường đám mây. Còn Cloud Computing là bao gồm toàn bộ việc cung cấp, sử dụng tài nguyên CNTT thông qua mạng đám mây. Trong đó có cả phần mạng (cloud networking).
• Nếu bạn tìm hiểu chung về điện toán đám mây thì bạn đang ở mức Cloud Computing. Còn nếu bạn tập trung vào mạng đám mây, “kết nối giữa đám mây & chi nhánh”, “mạng ảo trong cloud” thì bạn đang đi vào lĩnh vực Cloud Networking.

Một số lưu ý cơ bản khi triển khai Cloud Networking

Để quá trình chuyển đổi và vận hành Cloud Networking diễn ra suôn sẻ và hiệu quả, các doanh nghiệp cần lưu ý một số điểm sau đây:

• Thứ nhất là nên thiết kế VPV/Net từ đầu:

Người dùng hay lập kế hoạch cẩn thận về dải IP và Subnet để đảm bảo khả năng mở rộng trong tương lai và việc kết nối Hybrid Cloud sau này không bị gián đoạn.

• Thứ hai là đảm bảo bảo mật là trách nhiệm chia sẻ:

Nhà cung cấp Cloud (AWS, Azure) chịu trách nhiệm bảo mật của đám mây (hạ tầng vật lý, trung tâm dữ liệu). Người dùng (Doanh nghiệp) chịu trách nhiệm bảo mật trong đám mây (cấu hình tường lửa, quản lý danh tính, mã hóa dữ liệu, và chính sách mạng).

• Thứ ba là quản lý chi phí băng thông:

Hầu hết các nhà cung cấp Cloud tính phí cho dữ liệu đi ra khỏi Cloud. Nếu ứng dụng của bạn có lượng dữ liệu truyền tải lớn chi phí Egress có thể tăng vọt.

• Thứ tư là tận dụng Infrastructure as Code (IaC):

Bạn nên sử dụng các công cụ như Terraform hoặc CloudFormation để định nghĩa cấu hình mạng (VPC, Subnet, Route Table) dưới dạng code. Điều này giúp dễ dàng sao chép môi trường (Dev, Test, Production), giảm lỗi cấu hình thủ công và theo dõi các thay đổi một cách có kiểm soát.

Lời kết 

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau khám phá toàn bộ thế giới của Cloud Networking là gì? Từ khái niệm cơ bản, cơ chế hoạt động, các mô hình triển khai đa dạng cho đến những lợi ích chiến lược mà nó mang lại.

Nếu bạn cần hỗ trợ tư vấn chuyên sâu về Cloud Networking tại Việt Nam, đừng ngần ngại liên hệ ngay với GCS Việt Nam. Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi sẵn sàng đồng hành cùng bạn để xây dựng một hạ tầng mạng đám mây mạnh mẽ, an toàn và hiệu quả nhất.

• Fanpage: GCS – Google Cloud Solutions 

• Hotline: 024.9999.7777