Bài giảng thiết kế hệ thống mạng bài 4a ths nguyễn văn thành

Chuyển mạch Layer-2• Môi trường truyền dẫn đa truy cập • Môi trường truyền dẫn đa truy cập Multiple Access Environments là môi trường có nhiều thiết bị gởi / nhận dữ liệu trên đó đó...

Bài giảng môn học:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

MẠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Thành

MH – Thiết kế hệ thống mạng

Bài 1: Tổng quan về thiết kế mạng

Bài 2: Tiêu chuẩn thiết kế mạng cục bộ

Bài 3: Cấu hình thiết bị mạng Bài 4: Các kỹ thuật Layer-2 trong TKM Bài 5: Các kỹ thuật Layer-3 trong TKM Bài 6: Các kỹ thuật Layer-4 trong TKM

Bài 7: Ứng dụng Access-List trong TKM

2

Trung tâm đào tạo SmartPro

Bài 4a: Các kỹ thuật Layer-2 trong TKM

1 • Chuyển mạch Layer-2

2 • Giảm xung đột Layer-2 trong TKM.

3 • Virtual LAN (VLAN)

4 • VLAN trunking.

5 • Ứng dụng VLAN trong TKM.

3

Mô hình phân lớp mạng OSI

• Vai trò của các Layer trong OSI model:

Chuyển mạch Layer-2

• Môi trường truyền dẫn đa truy cập

• Môi trường truyền dẫn đa truy cập (Multiple Access Environments)

là môi trường có nhiều thiết bị gởi / nhận dữ liệu trên đó đó

Chuyển mạch Layer-2

• Khái niệm chuyển mạch (Switching)

• Trong môi trường mạng đa truy cập, chuyển mạch là kỹ thuật đưa

dữ liệu từ nguồn về đến đích theo một đường liên kết dữ liệu

(Data-link) duy nhất.

• Thiết bị tạo liên kết dữ liệu gọi là Switch

• Chuyển mạch bằng phương thức tạo liên kết giữa nguồn và đích được xếp vào Layer-2 (Data Link) của mô hình OSI

• Gói tin dùng chuyển mạch Layer-2 được gọi là Frame

• Trong môi trường Ethernet , các Frame sử dụng MAC address để xác định nguồn và đích của quá trình chuyển mạch

• Trong Frame-Relay , các Frame sử dụng định danh VC (Virtual

Channel) để xác định nguồn và đích của quá trình chuyển mạch.

6

• Ethernet Switch:

• Nguyên lý hoạt động:

• Giao thức ARP trong mạng Ethernet:

• Giao thức ARP : hỗ trợ máy nhận biết MAC Address của máy khác.

• ARP request : yêu cầu máy có Destination IP address (muốn giao tiếp với máy này) cung cấp MAC address

• ARP reply : máy Destination cung cấp MAC address theo yêu cầu

Giảm xung đột Layer-2 trong TKM

• Khái niệm xung đột ( Collision )

• Xung đột là sự cố xảy ra khi một thiết bị truy cập vào đường

truyền, nhưng tại đó đã có thiết bị khác truy cập

• Xung đột chỉ xuất hiện trong môi trường truyền dẫn đa truy cập

(Multiple Access Environments)

Giảm xung đột Layer-2 trong TKM

• Cơ chế tránh xung đột truy cập:

• CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect

• Collision Detect (nhận dạng xung đột):

Dễ trong mạng có dây: đo độ mạnh tín hiệu, so sánh tín hiệu nhận, truyền Khó trong mạng không dây LAN: bên nhận dừng trong khi truyền

Giảm xung đột Layer-2 trong TKM

• Cơ chế tránh xung đột truy cập:

• CSMA/CA : Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

• Collision Avoidance (tránh xung đột) thích hợp trong môi trường

không dây (Wireless).

• Bên gởi: phát ra gói ngắn RTS (Request

To Send) – yêu cầu được gởi Data.

• Bên nhận: nếu chấp nhận sẽ phản hồi

gói ngắn CTS (Clear to Send) Sau đó sẽ

dành “khe thời gian” cho bên gởi.

• Bên gởi: sau khi nhận được CTS, sẽ phát

dữ liệu ra cho bên nhận.

• Bên nhận: sau khi nhận đủ sẽ trả lời ACK

(Acknowledgement) và đóng “khe thời

gian”

Giảm xung đột Layer-2 trong TKM

• Vùng xung đột ( Collision Domain )

• Collision Domain là vùng xảy ra xung đột giữa các thiết bị truy cập

đường truyền

• Trong môi trường đa truy cập dùng thiết bị Layer-1 (như Bus

Topology, Ring Topo, Star Topo dùng Hub):

• Độ lớn của Collision Domain tỷ lệ thuận với số lượng thiết bị kết nối

vào môi trường truyền.

• Ảnh hưởng mạng khi Collision Domain càng lớn:

• Tỷ lệ truy cập đường truyền thành công càng giảm.

• Độ trễ của quá trình truyền càng tăng.

• Gia tăng khả năng tắc nghẽn đường truyền.

Giảm xung đột Layer-2 trong TKM

• Giảm độ lớn của Collision Domain

• Nguyên tắc: chia Collision Domain lớn thành nhiều Collision

Domain nhỏ.

• Sử dụng các thiết bị hoạt động ở Layer 2 & 3 trong mô hình OSI để

chia nhỏ Collision Domain.

• Mỗi port của Switch (Layer-2) có thể xem là một Collision

Domain.

Giảm xung đột Layer-2 trong TKM

• Vùng quảng bá ( Broadcast Domain )

• Broadcast Domain là vùng cho phép gói tin đi tới toàn bộ các node

trong môi trường truyền của nó

• Layer-2: gói tin Broadcast dùng MAC Address: 0xFFFFFFFFFFFF

• Layer-3: Broadcast là các gói tin của giao thức: ARP, DHCP, RIP.…

• Ảnh hưởng mạng khi Broadcast Domain càng lớn:

• Các node mạng mất nhiều thời gian cho xử lý các gói Broadcast.

• Môi trường truyền dẫn tồn tại lượng gói tin gây nhiễu lớn

• Làm gia tăng xung đột.

• Dễ gây nghẽn mạng.

• Giảm độ lớn của Broadcast Domain

• Dùng thiết bị Layer-3 để chia cắt vùng Broadcast

• Dùng VLAN (Virtual LAN) để cô lập, phân chia vùng Broadcast

Virtual LAN (VLAN)

• Khái niệm VLAN (Virtual LAN)

• Là một khái niệm logic đặt cho một vùng mạng (ảo) trên Switch (thiết bị Layer-2)

• Một vùng VLAN có thể bao gồm:

• Một hay nhiều port của một Switch.

• Một hay nhiều port của nhiều Switch kết hợp.

• VLAN mới được định nghĩa sẽ không có port nào.

• Một VLAN gồm có:

• Một VLAN-ID: mã định danh cho VLAN

• Một VLAN name: tên của VLAN (có thể có)

• Danh sách các Port (interface) trên Switch thuộc VLAN

Virtual LAN (VLAN)

• Các loại VLAN (VLAN types)

• Static VLAN (VLAN cố định):

• Các port của switch thuộc VLAN nào đó sẽ luôn được duy trì đến khi người quản trị thay đổi.

• Mặc định, tất cả các Switch-port thuộc về VLAN 1.

• VLAN tĩnh là cách phổ biến nhất để tạo VLAN.

• Dynamic VLAN (VLAN linh động)

• Switch-port thuộc VLAN nào đó sẽ thay đổi inh động dựa trên MAC address, protocol, application….

• Ví dụ: Định nghĩa MAC address 00C0AABBCCDD thuộc về VLAN-2 =>

node mạng dùng MAC trên sẽ luôn thuộc VLAN-2 dù kết nối bất kỳ port nào của Switch.

Virtual LAN (VLAN)

• Lợi ích của VLAN

• Bảo mật

• Giảm chi phí

• Hiệu suất cao

• Giảm thiểu tình trạng “Broadcast storm”

• Nâng cao hiệu suất làm việc của IT

17

Virtual LAN (VLAN)

• Cấu hình VLAN

• Tạo VLAN mới:

• Gán Port vào VLAN:

• Chọn interface (hoặc interface range) muốn gán vào VLAN

• Gán các port đã chọn vào VLAN

• Xem danh sách VLAN đã tạo:

SwX(config)# vlan vlan-ID

SwX(config-vlan)# name tên-vlan

SwX# show vlan [brief | vlan-id || name vlan-name]

Virtual LAN (VLAN)

• Cấu hình VLAN

• Ví dụ: tạo VLAN có vlan-id = 2 gán các switch-port từ Fa0/1 đến

Fa0/5 vào VLAN 2 (Fa ~ Fast Ethernet):

• Xem thông tin VLAN:

SwX(config)#vlan 2

SwX(config-vlan)#name P-KeToan

SwX(config-vlan)#exit

SwX(config)#interface range fa0/1-5

SwX(config-if-range)#switchport access vlan 2

VLAN Name Status Ports

- -

-1 default active Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9

Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13 Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17

2 P-KeToan active Fa0/1, Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4

Fa0/5

1002 fddi-default act/unsup

VLAN trunking

• Khái niệm Trunk

• Trunk là đường truyền dành cho nhiều loại dữ liệu khác nhau

• Trong VLAN, trunk là đường truyền dữ liệu cúa nhiều loại vlan-id

VLAN trunking

• Đóng gói cho dữ liệu chạy trên đường Trunk:

• Đường trunk truyền / nhận dữ liệu của nhiều vlan-id khác nhau

=> mỗi gói dữ liệu (frame) phải được nhận dạng vlan-id của nó.

• Có 2 chuẩn đóng gói vlan-id cho frame:

• Chuẩn Ethernet-802.1Q: chuẩn quốc tế

• Chuẩn ISL: chuẩn riêng của hãng Cisco.

• ISL đóng gói lại Frame Gói ISL dùng 28 Bytes cho Header.

VLAN trunking

• Đóng gói dữ liệu chạy trên đường Trunk:

• Ethernet 802.1Q (gọi tắt dot1Q) gắn thêm (tagged ) vào header của

Frame đoạn 32 bits (4 bytes).

• VLAN-ID chiếm 12 bits (tương đương 4096 IDs)

VLAN trunking

• Cấu hình Trunk cho Switchport

• Chọn interface (hoặc interface range) muốn cấu hình trunk

• Chuyển port sang Trunk mode:

• Kiểm tra mode của port (interface):

• Ví dụ:

SwX# show show tên-interface switchport | trunk

SwitchX# show interfaces fa0/11 trunk

Port Mode Encapsulation Status Native vlan Fa0/11 desirable 802.1q trunking 1

Port Vlans allowed on trunk

Fa0/11 1-4094

Port Vlans allowed and active in management domain

Fa0/11 1-13

Ứng dụng VLAN trong Thiết kế mạng

• Minh họa mô hình thiết kế mạng dùng VLAN và Trunk:

• Dùng VLAN để cô lập mạng của những máy tính của SALE hoặc HR

hoặc Eng.

• Các đường cáp Building Distribution là những đường Trunk

24