Với vai trò là một người có nền tảng Khoa học máy tính và đã tốt nghiệp được vài năm, tôi luôn tin rằng mình có một sự am hiểu nhất định về lĩnh vực máy tính nói chung. Tôi có thể giải quyết được hầu hết các vấn đề liên quan, và mặc dù mạng máy tính là một chủ đề mà tôi đã dành nhiều thời gian nghiên cứu và thực sự yêu thích, nhưng việc nắm vững một số chi tiết chuyên sâu vẫn có thể rất khó khăn. Đó là lý do vì sao, khi bắt tay vào xây dựng hệ thống nhà thông minh (smart home) của riêng mình, tôi đã tập trung vào việc thực hiện mọi thứ đúng đắn ngay từ lần đầu tiên.
Trải qua rất nhiều lần đọc, nghiên cứu và cả những thử nghiệm thất bại, tôi đã học được rất nhiều điều về mạng trong vài tháng qua. Mặc dù tôi đã từng triển khai các hệ thống cơ bản như Home Assistant từ hơn một năm trước, nhưng chỉ gần đây tôi mới thực sự quyết định đầu tư toàn lực vào dự án này. Dưới đây là những bài học quan trọng nhất mà tôi đã đúc kết được.
1. Khi Gặp Vấn Đề, Khả Năng Cao Đã Có Người Từng Trải Qua
Hoặc ít nhất là một vấn đề rất tương tự
Đã có vô số lần tôi phải đối mặt với một vấn đề, và sau khi tìm kiếm, tôi phát hiện ra rằng đã có người từng gặp phải vấn đề tương tự, hoặc chí ít là rất giống. Một trường hợp điển hình là khi tôi triển khai OPNsense, một nền tảng tường lửa và định tuyến được thiết kế để thay thế router truyền thống của bạn. Tôi kết nối với nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) qua giao thức PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet), và chiếc router mà Vodafone cung cấp cho tôi đã được cấu hình sẵn để cắm và chạy, đúng như bạn mong đợi từ một router của ISP. Thực ra, đây cũng không phải là một chiếc router tệ, mặc dù trước đây tôi chỉ đơn thuần sử dụng nó như một cầu nối cho mạng mesh của mình, vốn là cách chính để tôi kết nối Internet từ các thiết bị không dây.
Tuy nhiên, Vodafone cũng yêu cầu router kết nối phải sử dụng VLAN tag 10, trong đó VLAN tag được một số nhà cung cấp sử dụng để phân tách các dịch vụ. Tôi đã gặp khó khăn trong việc tự cấu hình điều này, vì tôi cần kết nối giao diện WAN của mình (kết nối ra ngoài) với Thiết bị đầu cuối mạng quang (Optical Network Terminal – ONT). Điều này đòi hỏi phải cấu hình một thiết bị PPPoE, gán VLAN tag cho nó, sau đó gán thiết bị PPPoE đó cho giao diện WAN của tôi để yêu cầu địa chỉ IP từ ISP.
Hóa ra, đây là một vấn đề tương đối ngách ở Ireland, vì có rất ít kết quả mà mọi người đã đạt được chính xác những gì tôi đang cố gắng thực hiện và công khai tài liệu, và thậm chí còn ít hơn đi kèm với hướng dẫn chi tiết. Những tài liệu tìm được thường cung cấp chi tiết liên quan đến pfSense (mặc dù tương tự, nhưng không hoàn toàn giúp ích cho tình huống cụ thể của tôi), hoặc là những tài liệu cũ hơn dựa trên OPNsense. Tuy nhiên, tôi nhận ra rằng quy trình sẽ tương tự giữa các ISP ở các quốc gia khác (chỉ với các con số khác nhau), vì vậy tôi đã tìm hiểu những gì người khác đã làm và tìm thấy nhiều ví dụ về cách cấu hình hệ thống chính xác như vậy ở các quốc gia như Hà Lan, Đức và thậm chí cả Úc.
Mặc dù bạn có thể không tìm thấy chính xác vấn đề của mình trực tuyến, nhưng rất có thể đã có người từng gặp phải trải nghiệm tương tự. Nếu bạn chịu khó suy nghĩ một cách linh hoạt, bạn có thể tìm kiếm các vấn đề tương đồng với vấn đề của mình mà có thể giúp ích cho bạn. Giờ đây, tôi đã có chiếc router riêng do mình kiểm soát, và tôi có thể bật các tính năng như phát hiện xâm nhập mà tôi không bao giờ có thể mơ tới trên router của ISP.
2. Một Số Rủi Ro Tiềm Ẩn Có Thể Bị Cường Điệu Hóa
Nhưng hãy luôn nhận thức về chúng trước tiên
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm Sonoff Zigbee
Khi tôi xây dựng mạng Zigbee của mình, tôi đã rất cẩn thận tuân thủ tất cả các lời khuyên trực tuyến liên quan đến nhiễu sóng. Tôi đã sử dụng bộ mở rộng USB, đảm bảo rằng các kênh Wi-Fi của tôi không bị chồng chéo và tôi cũng đảm bảo rằng bộ mở rộng USB của mình là USB 2.0 chứ không phải USB 3.0. Điều thứ hai đơn giản là vì nhiều người trực tuyến nói rằng USB 3.0 gây nhiễu cho nhiều dongle Zigbee. Điều này dẫn đến một thiết lập khá phức tạp để đảm bảo dongle của tôi không ở gần bất kỳ nút mesh nào của tôi, và một mớ dây cáp khá lộn xộn để đảm bảo dongle cách xa máy tính và không cắm vào cổng USB 3.0.
Sau đó, tôi chuyển Home Assistant, Zigbee2MQTT và các máy chủ MQTT sang một máy chủ Proxmox riêng biệt trên một máy khác, nhằm mục đích tách các dịch vụ quan trọng nhất của tôi khỏi máy chủ chính, nơi tôi thường xuyên thử nghiệm các container và cấu hình mới. Điều đó bao gồm việc di chuyển dongle USB, và trong lúc vội vã, tôi chỉ đơn giản cắm nó vào một cổng USB 3.0 ở mặt sau của máy mới, và tệ hơn nữa, nó được đặt ngay bên cạnh một trong các nút mesh của tôi. Mãi một thời gian sau tôi mới nhận ra mình đã làm gì, thế nhưng mạng Zigbee của tôi vẫn tiếp tục hoạt động bình thường.
Mặc dù điều này không có nghĩa là bạn không nên tuân thủ các thực hành tốt nhất, nhưng sự thật là đôi khi những thực hành tốt nhất đó có thể cực kỳ bất tiện, và đáng để thử cách bạn muốn trước tiên. Mạng Zigbee cũng không gây hư hại khi nó ngừng hoạt động, vì vậy có một yếu tố đánh giá rủi ro ở đây. Bạn có thể chỉ cần cấu hình lại và xây dựng lại mạng của mình nếu có một vấn đề lớn, đặc biệt nếu thông tin từ các thiết bị của bạn đang được gửi đến máy chủ MQTT hoặc đang được xử lý và ghi lại bởi một công cụ khác như Home Assistant. Tôi đã thấy những người khác nói rằng việc sử dụng cổng USB 3.0 và đặt dongle Zigbee của họ bên cạnh router Wi-Fi cũng không phải là vấn đề đối với họ, vì vậy mặc dù tôi không nói rằng hãy cứ hành động nhanh và phá vỡ mọi thứ, nếu nó không làm hỏng mạng gia đình của bạn hoặc gây ra bất kỳ thiệt hại vĩnh viễn nào, thì đáng để thử cách “ít hoàn hảo” trước nếu nó phù hợp với bạn hơn.
3. Biết Khi Nào Nên Chấp Nhận Rủi Ro
Đôi khi, đó không phải là một ý hay
Tiếp nối từ điểm trước của tôi liên quan đến Zigbee, điều quan trọng vẫn là biết khi nào nên chấp nhận rủi ro. Khi tôi triển khai router OPNsense của mình, tôi biết rằng việc đảm bảo nó ổn định và dễ bảo trì là cực kỳ quan trọng. Mặc dù tôi có thể nhồi nhét một loạt các dịch vụ khác vào đó, tôi đã quyết định không làm vậy. Vấn đề là, nếu router OPNsense của tôi ngừng hoạt động, thì toàn bộ mạng của tôi cùng với quyền truy cập Internet cũng sẽ ngừng hoạt động.
Trong trường hợp này, router OPNsense của tôi chỉ chạy OPNsense. Nó được ảo hóa trong Proxmox (để giải quyết vấn đề với bộ chuyển đổi Ethernet không có driver FreeBSD) nhưng ngoài ra, không có gì “không cần thiết” chạy trên nó. Nó được triển khai như vốn có, với một tự động hóa để khởi động máy ảo OPNsense khi khởi động nếu máy chủ mà nó đang chạy bị lỗi hoặc mất điện. Tôi cũng có một cơ chế dự phòng (failover) để xử lý định tuyến mạng LAN nếu máy ảo OPNsense chính của tôi ngừng hoạt động (nhưng phần còn lại của mạng vẫn hoạt động), để tôi vẫn có thể kết nối dễ dàng và khắc phục sự cố.
Mặc dù tôi sẵn lòng chấp nhận rủi ro, nhưng tôi sẽ không mạo hiểm với các hệ thống quan trọng như thế này. Nếu có vẻ như thiệt hại tiềm tàng từ việc bạn chấp nhận rủi ro là cao, thì có lẽ đó là một ý tồi khi chấp nhận rủi ro đó, và tôi thường sử dụng điều đó làm tiêu chí để đưa ra quyết định liên quan đến mạng của mình. Tôi sẽ vui vẻ thử nghiệm với mạng Zigbee và một số container của mình, nhưng tôi rất, rất cẩn thận với OPNsense vì lý do này.
4. Tổ Chức Hợp Lý Là Chìa Khóa
Giúp bạn dễ dàng hơn trong tương lai
Switch mạng kết nối NAS và router trong hệ thống mạng gia đình
Nếu bạn muốn xây dựng mạng của mình một cách chính xác, bạn sẽ cần phải lập kế hoạch trước. Đánh giá những thiết bị bạn có, những gì sẵn có cho bạn và kết quả cuối cùng bạn muốn đạt được. Đối với tôi, tôi có một kế hoạch khá đơn giản:
- Xây dựng một router tùy chỉnh để tôi có nhiều quyền kiểm soát hơn đối với mạng của mình.
- Có tổ chức tốt hơn khi quản lý các thiết bị và địa chỉ IP tĩnh.
- Ngăn chặn các thiết bị IoT (thường dễ bị tấn công) truy cập Internet.
- Để lại không gian cho việc mở rộng trong tương lai.
Đây là một kế hoạch khá đơn giản, và tôi khá chắc rằng nó sẽ phát triển thành một hệ thống lớn hơn trong tương lai. Tôi có một switch mạng đơn giản được gắn vào hộp OPNsense của mình (một TP-Link SG108), sau đó xử lý các kết nối đến máy chủ home lab chính, máy tính và mạng mesh của tôi. Điều này khá khả năng mở rộng, và tôi không cần phải thay đổi quá nhiều trong tương lai nếu tôi muốn tiến thêm một bước với việc bổ sung một switch quản lý, chẳng hạn.
Mặt khác là tổ chức; mặc dù tôi có thể triển khai một instance Netbox và đi quá xa trong việc theo dõi các thiết bị, tôi chỉ đơn giản sử dụng một Google Sheet để quản lý các địa chỉ IP tĩnh của mình, được dành riêng bởi DHCP. Các phân đoạn của mạng của tôi được dành riêng cho các thiết bị cụ thể, ví dụ, 192.168.1.70 đến 192.168.1.100 dành cho các dịch vụ tự lưu trữ (self-hosted services). Điều này giúp tôi dễ dàng nhớ các dịch vụ ở đâu khi tôi cần truy cập chúng và giữ mọi thứ ngăn nắp.
5. Thực Hiện Bảo Mật Đúng Ngay Từ Đầu
Nếu bạn không thể tự xây dựng giải pháp bảo mật, một tùy chọn đóng gói sẵn sẽ tốt hơn
Giao diện người dùng web của Tailscale, giải pháp VPN an toàn
Bảo mật là cực kỳ quan trọng khi nói đến mạng máy tính. Theo Đại học Maryland, một máy tính trung bình có thể bị nhắm mục tiêu trong một cuộc tấn công tự động cứ sau 39 giây, chủ yếu cố gắng truy cập các dịch vụ được xác định bằng các tổ hợp đơn giản của tên người dùng và mật khẩu phổ biến. Mặc dù đây không phải là vấn đề đối với hầu hết mọi người, vì router của bạn sẽ lọc chúng, nhưng ngay khi bạn bước vào thế giới tự lưu trữ dịch vụ (self-hosting), đưa dịch vụ ra Internet, và thậm chí tự chạy router OPNsense hoặc pfSense, bảo mật đột nhiên trở thành trách nhiệm của bạn một cách rất lớn.
Mặc dù một số người sẽ lập luận rằng các công cụ như Tailscale đã loại bỏ thái độ “tự mình làm lấy” khỏi việc xây dựng home lab, nhưng sự thật là không phải ai cũng cần, muốn hoặc quan tâm đến việc tìm hiểu một số khía cạnh cụ thể của việc xây dựng home lab và tự lưu trữ, và điều đó hoàn toàn ổn. Nếu ai đó không quan tâm, hoặc không có kiến thức về cách triển khai OpenVPN, Wireguard, hoặc một reverse proxy để truy cập dịch vụ của họ từ xa một cách an toàn và bảo mật, thì một công cụ như Tailscale đơn giản là tốt hơn. Ngay cả khi bạn lập luận rằng việc giới thiệu một dịch vụ dựa trên đám mây như Tailscale vào mạng của bạn làm mất đi mục đích tự lưu trữ, nó vẫn an toàn hơn đáng kể so với việc triển khai một hệ thống bảo mật kém cỏi mà bạn cảm thấy mình phải tự lưu trữ mọi thứ. Một giải pháp đóng gói sẵn được thực hiện đúng cách sẽ tốt hơn một triển khai kém cỏi thực sự làm cho mạng của bạn kém an toàn hơn.
Đó là lý do tại sao, khi xây dựng mạng của mình lần đầu tiên, bạn nên tuân thủ các nguyên tắc không tin tưởng (zero-trust). Điều đó có nghĩa là “không bao giờ tin tưởng, luôn xác minh”. Nếu bạn lưu trữ các dịch vụ chỉ có thể truy cập được thông qua VPN Wireguard tự lưu trữ, chẳng hạn, điều đó không có nghĩa là bạn không nên có mật khẩu để đăng nhập vào các dịch vụ tự lưu trữ của mình. Bạn cũng không nên chỉ hiển thị hoàn toàn các thư mục chia sẻ dữ liệu qua mạng của mình. Luôn giả định rằng một tác nhân độc hại đang cố gắng xâm nhập vào mạng của bạn, và sau đó luôn giả định rằng họ đã ở trong mạng của bạn. Sau đó, hãy suy nghĩ về các bước bạn sẽ thực hiện để ngăn chặn thiệt hại tiềm tàng.
Kết Luận
Việc xây dựng một hệ thống mạng gia đình vững chắc, đặc biệt là với xu hướng smart home ngày càng phát triển, đòi hỏi không chỉ kiến thức kỹ thuật mà còn là sự linh hoạt và tư duy chiến lược. Qua những chia sẻ về kinh nghiệm cá nhân, hy vọng bạn đã thu thập được những bài học quý giá: từ việc tận dụng nguồn lực cộng đồng khi đối mặt với các vấn đề kỹ thuật, đến việc đánh giá rủi ro một cách thông minh, tổ chức hệ thống một cách khoa học, và trên hết là đặt nền móng bảo mật vững chắc ngay từ ban đầu.
Hãy nhớ rằng, mỗi bước đi trong hành trình xây dựng mạng gia đình của bạn đều là một cơ hội để học hỏi và cải thiện. Bằng cách áp dụng những nguyên tắc này, bạn không chỉ tạo ra một mạng lưới ổn định, hiệu quả mà còn an toàn hơn cho mọi hoạt động kết nối của mình.
Bạn có những bài học nào khác khi xây dựng mạng gia đình hoặc smart home của mình không? Hãy chia sẻ kinh nghiệm của bạn trong phần bình luận bên dưới, hoặc tìm đọc thêm các thủ thuật công nghệ hữu ích khác tại 123thuthuat.com để nâng cấp hệ thống của bạn nhé!
Tài liệu tham khảo
- Home Assistant: Nền tảng tự động hóa nhà nguồn mở cho phép bạn kiểm soát các thiết bị smart home cục bộ.
- OPNsense / pfSense: Các hệ điều hành tường lửa nguồn mở mạnh mẽ, thường được sử dụng để thay thế router gia đình nhằm tăng cường kiểm soát và bảo mật.
- Zigbee: Một chuẩn không dây được sử dụng rộng rãi cho các thiết bị IoT năng lượng thấp, phổ biến trong smart home.
- Proxmox: Nền tảng ảo hóa nguồn mở cho phép bạn chạy nhiều máy ảo và container trên một máy chủ vật lý.
- PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet): Giao thức mạng thường được các ISP sử dụng để cung cấp kết nối Internet băng thông rộng.
- VLAN (Virtual Local Area Network): Mạng LAN ảo giúp phân chia mạng vật lý thành nhiều mạng con logic.
- MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Giao thức truyền tin nhắn nhẹ, thường dùng cho IoT.
- Tailscale: Giải pháp VPN dựa trên Zero-trust, giúp kết nối các thiết bị một cách an toàn và dễ dàng trên nhiều mạng.
- Zero-Trust Security: Nguyên tắc bảo mật “không bao giờ tin tưởng, luôn xác minh”, yêu cầu xác thực chặt chẽ cho mọi người dùng và thiết bị trước khi cấp quyền truy cập.
