TÌM HIỂU về VLAN(Vitrual local area network)

Switch kiểm tra địa chỉ nguồn trong frame nhận được và ghi vào bảng chuyển mạch: địa chỉ MAC của máy A tương ứng với cổng 3... Hình 2.3: Tại thời điểm này, bảng chuyển mạch của Switch c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CÁC TỪ VIẾT TẮT 3

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4

1.1 Tổng quan đề tài(Overview) 4

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4

1.3 Mục tiêu nghiên cứu (Research purpose) 5

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH-SWITCH 6

2.1 Định nghĩa chuyển mạch 6

2.2 Tìm hiểu hoạt động chuyển mạch-switch 6

2.2.1 Thời gian trễ của Ethernet switch 6

2.2.2 Chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3 9

2.2.3 Chuyên mạch đối xứng và bất đối xứng 10

2.2.4 Bộ đệm 11

2.2.5 Phương pháp chuyển mạch 12

2.2.6 Hoạt động của switch 13

2.2.7 Các chế độ chuyển mạch frame 14

2.2.8 Switch và miền đụng độ 16

2.2.9 Switch và miền quảng bá 17

2.2.10 Thông tin liên lạc giua switch và máy trạm 19

2.3 Các dòng sản phẩm chuyển mạch switch 19

CHƯƠNG III: MẠNG LAN ẢO (VLAN-Vitrual local area network) 21

3.1 Giới thiệu mạng VLAN 21

3.2 Khái niệm VLAN 23

3.2.1 Giới thiệu về VLAN 23

3.2.2 Miền quang bá với VLAN và router 24

3.2.3 Hoạt động của VLAN 26

3.2.4 Ưu điểm của VLAN 28

3.2.6 Phân loại VLAN 29

3.2.7 Cấu hình VLAN 31

3.3 VLAN Trunking Protocol (VTP) 34

3.3.2 Cấu hình một cổng là Trunk trên switch 35

3.4 VLAN Trunking Protocol-Giao thức mạch nối VLAN-VTP 35

3.4.1 Nguồn gốc của VTP 35

3.4.2 Khái niệm VTP 35

3.4.3 Lợi ích của VTP 36

3.4.4 Miền VTP 36

3.5 Các chế độ VTP 37

CHƯƠNG IV: BÀI TẬP THỰC HÀNH THIẾT KẾ VLAN TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG CISCO PACKET TRACER 40

4.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng mạng Cisco Packet Tracer 40

Hình 2.2 6

Hình 2.3 7

Hình 2.4 7

Hình 2.5: Chuyển mạch Lớp 2 9

Hình 2.6: Chuyển mạch Lớp 3 9

Hình 2.7: Chuyển mạch đối xứng 10

Hình 2.8: Chuyển mạch bất đối xứng 10

Hình 2.9: Chế độ chuyển mạch frame 14

Hình 2.10: Switch va miền đụng độ 15

Hình 2.11: Thiết lập kết nối ảo 16

Hình 2.12: Switch và miền quảng bá 17

Hình 2.13: Kết nối 2 Switch 17

Y Hình 3.1: Thiết lập VLAN 21

Hình 3.2: Phân nhóm VLAN 21

Hình 3.3: Phân đoạn mạng theo kiểu truyền thống 23

Hình 3.4: Phân đoạn mạng theo kiểu VLAN 23

Hình 3.5: 3 miền quảng bá trên 3 switch khác nhau 24

Hình 3.6: 3 VLAN và 3 miền quảng bá trên một switch 24

Hình 3.7: VLAN cố định 25

Hình 3.8: VLAN động 26

Hình 3.9: Chia VLAN theo cổng 27

Hình 3.10: 3 loại thành viên VLAN 29

Hình 3.11: Xác định thành viên VLAN theo địa chỉ MAC 29

Hình 3.12: Cấu hình VLAN cơ bản 30

Hình 3.13: VLAN từ đầu cuối - đến - đầu cuối 31

Hình 3.14: VLAN theo địa lý 32

Hình 3.15: Đóng gói VTP 36

Hình 3.16: Các chế độ VTP 37

Hình 4.1: Giao diện phần mềm Cisco Packet Tracer 7.0 39

LỜI MỞ ĐẦU

Có thể nói ngày nay trong khoa học máy tính không lĩnh vực nào có thể quantrọng hơn lĩnh vực nối mạng Mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kếtnối với nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qualại với nhau, dung chung hoặc chia sẽ dữ liệu thông qua việc in ấn hay sao chépqua đĩa mềm, CDroom…

Vì vậy hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức haycác công ty Trong điều kiện kinh tế hiện nay hầu hết đa số các tổ chức hay công

ty có phạm vi sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt bằng đều triển khai xâydựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội bộ cơ quan mình đượcthuận lợi, đảm bảo tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật dữ liệu mặt khácmạng VLan còn giúp các nhân viên trong tổ chức hay công ty truy nhập dữ liệumột cách thuận tiện với tốc độ cao Một điểm thuận lợi nữa là mạng VLAN còngiúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đốitượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện giúp cho những người cótrách nhiệm lãnh đạo dễ dàng quản lý nhân viên và điều hành công ty

Đồ án tìm hiểu về mạng VLAN và cách cầu hình cho mạng VLAN, bảo mật chomạng LAN ảo

Nội dung đồ án có cấu trúc như sau:

Chương I: Giới thiệu đề tài

Chương II: Tìm hiểu thiết bị chuyển mạch SWITCH

Chương III: Mạng Lan ảo(Vlan – Virtual local area network)

Chương IV: Bài tập thực hành thiết kế VLAN trên phần mềm Cisco PacketTracer

NHÓM THỰC HIỆN

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đồ án chuyên ngành kỹ thuật máy tính với đề tài :”Tìm hiểu về mạng VlAN” chúng em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên Ts.BồQuốc Bảo đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình để chúng em có thể hoàn thành tốt Đồ

án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy đã giảng dạy và cung cấp kiến thức

về mạng máy tính trong năm học vừa qua tại trường Đại học Công Nghiệp HàNội Do thời gian tìm hiểu còn ngắn, kiến thức của em còn hạn hẹp nên đồ áncòn nhiều thiếu sót Chúng em mong các thầy, cô chỉ bảo thêm để em có thểhoàn thiện tốt hơn đề tài này Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2019

CÁC TỪ VIẾT TẮT

1 VLAN Virtual local area network: mạng lan ảo

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan đề tài(Overview)

Trong công cuộc đổi mới không ngừng của khoa học kỹ thuật công nghệ,nhiều lĩnh vực đã và đang phát triển vượt bậc đặc biệt là lĩnh vực Công nghệthông tin Thành công lớn nhất có thể kể đến là sự ra đời của chiếc máy tính.Máy tính được coi là một phương tiện trợ giúp đăc lực cho con người trongnhiều công việc đặc biệt là công việc quản lý Mạng máy tính được hình thành

từ nhu cầu muốn chia sẻ nguồn tài nguyên và dùng chung nguồn dữ liệu Máytính cá nhân lả một công cụ tuyệt vời để tạo dữ liệu, bảng tính, Nếu không có

hệ thống mạng, dữ liệu phải in ra giấy rùi mới chỉnh sửa được rất tốn thời gian,công sức Vì vậy hạ tầng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức haycác công ty Trong điều kiện kinh tế hiện nay hầu hết đa số các công ty, tổ chức

bị giới hạn bởi diện tích, hay mặt bằng đều triển khai xây dựng mạng LAN đểquản lý dữ liệu nội bộ cơ quan mình được thuận lợi,đảm bảo tính an toàn dữliệu, cũng như tính bảo mật

Mặt khác mạng LAN còn cho phép các cá nhân trong tổ chức hay công tytruy câp dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao Để đáp ứng các nhu cầu củacông ty, tổ chức CISCO đã cho ra đời một công nghệ cho phép thiết lập một hệthống mạng lan ảo VIRTUAL – LAN

Vì vậy từ kiến thức có về mạng này, nhóm chúng em đã đăng kí chọn đề tàiTìm hiểu và mô phỏng mạng VLAN để thuận tiện cho người quản trị trong quátrình giám sát, vận hành hệ thống Tối ưu hóa các thiết bị mạng thông qua cácthiết bị như router, hub

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Với sự phát triển của CNTT trong nước và ngoài nước, việc áp dụng vào đờisống là tất yếu Việc áp dụng CNTT làm đơn giản hóa quản lý, giúp cho ngườidùng có nhiều công cụ thuận tiện trong quản lý và sử dụng Với sự phát triểntrong cũng như ngoài nước công nghệ mạng Lan ảo là sự lựa chọn hàng đầu Nó

phục vụ cho người dùng đơn giản hóa công việc nhưng vẫn tiết kiệm được chiphí xây dựng và quản lý Mô hình mạng Lan ảo giúp cho các đơn vị phát triểnchi nhánh một cách thuận tiện, nó giảm tối đa chi phí đầu tư mà vẫn mang lạithuận tiện cho người sử dụng Ngoài ra công nghệ mạng Lan ảo còn giúp tiếtkiệm băng thông Do đó, với sự phát triển CNTT thì việc áp dụng mô hình mạngLan ảo là rất cấp thiết.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu (Research purpose)

Mục tiêu cần đạt được(sản phẩm đầu ra): nắm bắt được công nghệ Vlan,nghiên cứu các đặc tính nổi bật của Vlan từ đó áp dụng vào mô phỏng hệ thốngmạng qua phần mềm Cisco Packet Tracer

Những công việc đã thực hiện:

- Báo cáo tìm hiểu về mạng VLAN

- Mô phỏng và cấu hình cho VLAN

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH-SWITCH

2.1 Định nghĩa chuyển mạch

Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin chongười sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông Nói cách khác, chuyển mạchtrong viễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năngchuyển tiếp thông tin Như vậy, theo khía cạnh thông tin thường khái niệmchuyển mạch gắn liền với mạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI của tổchức tiêu chuẩn quốc tế ISO

2.2Tìm hiểu hoạt động chuyển mạch-switch

2.2.1 Thời gian trễ của Ethernet switch

Chuyển mạch là một kỹ thuật giúp giảm tắc nghẽn trong mạng Ethenet,Token Ring và FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Chuyển mạch thực hiệnđược việc này bằng cách giả m giao thông và tăng băng thông LAN switchthường được sử dụng để thay thế cho Hub và vẫn hoạt động tốt với các cấu trúccáp có sẵn

Switch thực hiện hoạt động chính như sau:

- Chuyển mạch frame

- Bảo trì hoạt động chuyển mạch

- Khả năng truy cập riêng biệt trên từng port

- Loại trừ được đụng độ và tăng thông lượng đường truyền

- Hỗ trợ được nhiều phiên giao dịch cùng một lúc

- Chuyển frame dựa trên bảng chuyển mạch

- Chuyển frame dựa theo địa chỉ MAC (lớp 2)

- Hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI

- Hoạt động ở vị trí kết nối của từng máy trạm bằng cách ghi nhận địachỉ nguồn trên frame nhận vào

Hình 2.1: Hoạt động cơ bản của switch Máy A thực hiện gửi gói dữ liệu cho máy B

Hình 2.2: Switch nhận được frame từ máy A vào cổng 3 Switch kiểm tra địa chỉ

nguồn trong frame nhận được và ghi vào bảng chuyển mạch: địa chỉ MAC của máy A tương ứng với cổng 3.

Hình 2.3: Tại thời điểm này, bảng chuyển mạch của Switch chưa có thông tin gì về địa chỉ đích là đja chỉ MAC của máy B Do đó, Switch chuyển frame ra tất cả các cổng số

3 là cổng nhận frame.

Hình 2.4: Lúc này, Switch vào từ port số 4 gói dữ liệu của máy B gửi nó cho máy A Cũng bằng cách học địa chỉ nguồn trong frame nhận vào, Switch sẽ ghi nhận vào bảng chuyển mạch: địa chỉ MAC của máy B tương ứng với cổng số 4 Địa chỉ đích của frame này là địa chỉ MAC của máy A mad Switch đã học trước đó Do đó Switch chuyển frame đến cổng số 3.

Thời gian trễ là thời gian từ lúc nhận frame vào cho đến khi switch đã chuyểnhết frame ra cổng đích Thời gian trễ này phụ thuộc vào cấu hình chuyển mạch

và lượng giao thông qua switch

Thời gian trễ được đo bằng đơn vị nhỏ hơn giây Đối với thiết bị mạng hoạtđộng với tốc độ cao thì mỗi nano giây(ns) trễ hơn là một ảnh hưởng lớn đến hoạtđộng của mạng

2.2.2 Chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3

Chuyển mạch là tiến trình nhận frame vào từ một cổng và chuyển frame ramột cổng khác Router sử dụng chuyển mạch Lớp 3 để chuyển các gói đã đượcđịnh tuyến xong Switch sử dụng chuyển mạch Lớp 2 để chuyển frame

Sử dụng khác nhau giữa chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3 là loại thông tin nằmtrong frame được sử dụng để quyết định chọn chọn cổng ra là khác nhau.Chuyển mạch Lớp 2 dựa trên thông tin là địa chỉ MAC Còn chuyển mạch Lớp 3

là dựa trên địa chỉ lớp mạng (ví dụ như: địa chỉ IP)

Chuyển mạch Lớp 2 nhìn vào địa chỉ MAC đích trong phần header của frame

và chuyển frame ra đúng cổng dựa theo thông tin địa chỉ MAC trên bảng chuyềnmạch Bảng chuyển mạch được lưu trong bộ nhớ địa chỉ CAM (ContentAddressable Memory – nhớ nội dung địa chỉ) Nếu switch Lớp 2 không biết gửiframe vào port nào, cụ thể thì đơn giản là nó quảng bá frame ra tất cả các portcủa nó Khi nhận được gói trả lời trở về, switch sẽ nhận địa chỉ mới vào CAM

Chuyển mạch Lớp 3 là một chức năng của Lớp mạng Chuyển mạch Lớp 3kiểm tra thông tin nằm trong phần header của Lớp 3 và đựa vào địa chỉ IP đó đểchuyển gói

Dòng giao thông trong mạng chuyển mạch ngang hàng hoàn toàn khác vớidòng giao thông trong mạng định tuyến hay mạng phân cấp Trong mạng phâncấp dòng giao thông trong mạng được uyển chuyển hơn trong mạng ngang hàng

Hình 2.5: Chuyển mạch Lớp 2

Hình 2.6: Chuyển mạch Lớp 3

2.2.3 Chuyên mạch đối xứng và bất đối xứng

Chuyển mạch LAN được phân loại thành loại thành đối xứng và bất đối xứngdựa trên bảng thông báo của mỗi cổng trên switch Chuyển mạch đối xứng làchuyển mạch giữa các cổng có cùng một băng thông Chuyển mạch bất đối xứng

là chuyển mạch giữa các cổng có băng thông khác nhau (ví dụ: giữa các cổng10/100Mb/s và cổng 100Mb/s)

Chuyển mạch bất đối xứng cho phép cho phép dành nhiều băng thông hơncho cổng nối vào server để tránh nghẽn mạch trên đường này khi có nhiều clienttruy cập server cùng một lúc Chuyển mạch bất đối xứng cần có bộ đệm để giữframe được liên tục giữa hai tốc độ khác nhau của hai cổng

- Chuyển mạch giữa hai cổng có cùng băng thông (10/10Mbs hay100/100 Mb/s)

- Thông lượng càng tăng khi số lượng thông ti liên lạc đồng thời tại mộtthời điểm càng tăng

Hình 2.7: Chuyển mạch đối xứng

- Chuyển mạch giữa hai cổng không cùng băng thông (10/100 Mb/s)

- Đòi hỏi phải có bộ đệm 100 Mbps

Hình 2.8: Chuyển mạch bất đối xứng

2.2.4 Bộ đệm

Ethernet switch sử dụng bộ đệm để giữ và chuyển frame Bộ đệm còn được

sử dụng khi cổng đích đang bận Có hai loại bộ đệm có thể sử dụng để chuyểnframe là bộ đệm theo cổng và bộ đệm chia sẻ

Trong bộ đệm theo cổng, frame được lưu thành từng đợt tương ứng với từngcổng nhận vào Sau đó frame sẽ được chuyển sang hàng đợi của cổng đích khitất cả các frame trước nó trong hàng đợi đã được chuyển hết Như vậy mộtframe có thể làm cho tất cả các frame còn lại trong trong hàng đợi phải hoãn lại

vì cổng đích của frame này đang bận Ngay khi cổng đích còn đang trống thìcũng phải chờ một khoảng thời gian để chuyển hết frame đó

Bộ được chia sẻ để tất cả các frame vào chung một bộ nhớ Tất cả các cổngcủa switch chia sẻ cùng một bộ đệm dung lượng bộ đệm phân bổ theo nhu cầucủa mỗi cổng tại mỗi thời điểm Frame được tự động đưa ra cổng phát Nhờ cơchế chia sẻ này, một frame nhận được từ cổng này không cần phải chuyển hàngđợi để phát ra cổng khác

Swicth giữ một sơ đồ cho biết frame nào tương ứng với cổng nào và sơ đồnày sẽ xóa đi sau khi đã truyền frame thành công Bộ đệm được sử dụng theodạng chia sẻ Do đó lượng frame trong bộ đệm bị giới hạn bởi tổng dung lượngcủa bộ đệm chứ không phụ thuộc vào vùng đệm của từng cổng như dạng bộ đệmtheo cổng Do đó frame lớn có thể chuyển đi được và ít bị rớt gói hơn Điều nàyrất quan trọng đố với chuyển mạch bất đồng bộ vì frame được chuyển giữa haicổng có hai tốc độ khác nhau

- Bộ đệm theo cổng lưu các frame theo hàng đợi tương ứng với từngcổng nhận vào

- Bộ đệm chia sẻ lưu tất cả các frame vào chung một bộ nhớ Tất cả cáccổng trên switch chia sẻ cùng một vùng nhớ này

2.2.5 Phương pháp chuyển mạch

Có hai phương chuyển mạch:

- Store – and – forward: nhận vào toàn bộ frame xong rồi mới bắt đầuchuyển đi Switch đọc địa chỉ nguồn, đích và lọc frame nếu cần trướckhi quyết định chuyển frame ra Vì switch phải nhận xong toàn bộframe rồi mới bắt đầu tiến trình chuyển mạch frame nên thời gian trễcàng lớn đối với frame càng lớn Tuy nhiên nhờ vậy switch mới kiểmtra lỗi cho toàn bộ frame giúp khả năng phát hiện lỗi cao hơn

- Cut – through: frame được chuyển đi trước khi nhận xong toàn bộframe Chỉ cần địa chỉ đích có thể đọc được rồi là có thể chuyển frame

ra Phương pháp này làm giảm thời gian trễ nhưng đồng thời làm giảmkhả năng phát hiện lỗi frame

Sau đây là hai chế độ chuyển mạch cụ thể theo phương pháp cut – through:

- Fast – forward: Chuyển mạch nhanh có thời gian gian trễ thấp nhất.Chuyển mạch nhanh sẽ chuyển frame ra ngay sau khi đọc được địa chỉđích của frame mà không cần phải chờ nhận hết frame Do đó cơ chếnày không kiểm tra được frame nhận vào có bị lỗi hay không dù điềunày không xảy ra thường xuyên và máy đích sẽ hủy gói tin nếu gói tin

đó bị lỗi Trong cơ chế chuyển mạch nhanh, thời gian trễ được tính từlúc switch nhận vào bit đầu tiên cho đến khi switch phát ra bit đầu tiên

- Fragment – free: cơ chế chuyển mạch này sẽ lọc bỏ các mảnh gãy dodụng độ gây ra trước khi bắc đầu chuyển gói Hầu hết các frame bị lỗitrong mạng là những gãy của frame do bị đụng độ Trong mạng hoạtđộng bình thường, một mảnh frame gãy do đụng độ gây ra phải nhỏhơn 64 byte Bất kỳ trong frame nào lớn hơn 64 byte đều xem là hợp lệ

và thường không có lỗi Do cơ chế chuyển mạch không mảnh gãy sẽchờ nhận đủ 64byte đầu tiên của frame để bảo đảm frame nhận đượckhông phải là một mảnh gãy do bị đụng độ rồi mới bắt đầu chuyểnframe đi Trong chế độ chuyển mạch này, thời gian trễ cũng được tính

từ switch nhận được bit đầu tiên cho đến khi switch phát switch phát đibit đầu tiên đó

Thời gian trễ của mỗi chế độ chuyển mạch phụ thuộc vào cách mà switchchuyển frame như thế nào Để chuyển frame được nhanh hơn, switch đã bớt thờigian kiểm tra lỗi frame đi nhưng làm như vậy lại làm tăng dữ liệu cần truyềnlại

2.2.6 Hoạt động của switch

Chức năng của switch

Switch là một thiết bị chọn lựa đường dẫn để gửi frame đến đích, switch hoạtđộng ở Lớp 2 của mô hình ISO

Switch quyết định chuyển frame dựa trên địa chỉ MAC, do đó switch đượcxếp vào thiết bị hoạt động ở Lớp 2 Chính nhờ switch lựa chọn đường dẫn đểquyết định chuyển frame lên mạng LAN có thể hoạt động hiệu quả hơn Switchnhận biết máy nào kết nối vào cổng của nó bằng cách đọc địa chỉ MAC nguồntrong frame mà nó nhận được Khi hai máy thực hiện liên lạc với nhau, switchchỉ thiết lập một mạch ảo giữa hai cổng tương ứng mà không làm ảnh hưởng đếnlưu thông trên các cổng khác Do đó, mạng LAN có hiệu suất hoạt động caothường sử dụng chuyển mạch toàn bộ

Switch tập trung các kết nối và quyết định chọn đường dẫn để truyền dữ liệuhiệu quả Frame được chuyển mạch từ cổng nhận vào đến cổng phát ra Mỗicổng là một kết nối cung cấp chọn băng thông cho máy

Để chuyển frame hiệu quả giữa các cổng, switch lưu giữ một bảng địa chỉ.Khi switch nhận vào một frame, nó sẽ ghi địa chỉ MAC của máy gửi tương ứngvới cổng mà nó nhận frame đó vào

Các đặc điểm chính của switch:

- Tách biệt giao thông trên từng đoạn mạng

- Tăng nhiều hơn lượng băng thông dành cho mỗi người dùng bằng cáchtạo ra miền đụng độ nhỏ hơn

Đặc điểm đầu tiên: Tách biệt giao thông trên từng đoạn mạng switch chia hệ

thống mạng ra thành các đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment Các segment nhưvậy cho phép các người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể giử dữ liệucùng một lúc mà không làm chậm các hoạt động của mạng

Bằng cách chia nhỏ hệ thống mạng, sẽ làm giảm lượng người dùng và thiết bịcùng chia sẻ một băng thông Mỗi segment là một miền đụng độ riêng biệt.switch giới hạn lưu lượng băng thông chỉ chuyển gói tin đến đúng cổng cần thiếtdựa trên địa chỉ MAC Lớp 2

Đặc điểm thứ hai: Switch là bảo đảm cung cấp băng thông nhiều hơn cho người

dùng bằng cách tạo ra các miền đụng độ nhỏ hơn Switch chia nhỏ mạng LANthành nhiều đoạn mạng (segment) nhỏ Mỗi segment này là một kết nối riênggiống như một làn đường riêng 100 Mb/s Mỗi server có thể đặt trên một kết nối

100 Mb/s riêng Trong các hệ thống mạng hiện nay Fast Ethernet switch được sửdụng làm đường trục chính cho mạng LAN, còn Ethernet switch hoặc FastEthernet hub được sử dụng kết nối xuống máy tính

2.2.7 Các chế độ chuyển mạch frame

Có ba chế độ chuyển mạch frame:

- Fast – forwad: switch đọc được địa chỉ của frame là bắt đầu chuyển

frame đi luôn mà không cần nhận được hết frame Như vậy, frameđược chuyển đi trước nhận hết toàn bộ frame Do đó thời gian trễ giảmxuống nhưng khả năng phát hiện lỗi kém Fast - Forwad là một thuậtngữ được sử dụng để chỉ switch đang ở chế độ chuyển mạch cut -through

- Store – and – forwad: nhận vào toàn bộ frame rồi mới bắt đầu chuyển

frame đi Switch đọc địa chỉ nguồn và thực hiện lọc bỏ frame nếu cầnrồi mới quyết định chuyển frame định Thời gian switch nhận framevào sẽ gây ra thời gian trễ Frame càng lớn thì thời gian trễ càng lớn, vìswitch phải nhận xong hết toàn bộ frame rồi mới tiến hành chuyểnmạch cho frame Nhưng vậy thì switch có đủ thời gian và dữ liệu đểkiểm tra lỗi frame, nên khả năng phát hiện lỗi cao hơn

- Fragment – free: nhận vào hết 64 byte đầu tiên của frame rồi mới bắt

đầu chuyển frame đi Fragment – free là một thuật ngữ được sử dụng

để chỉ switch đang sử dụng một dạng cải biên của chuyển mạch cut

-through Một chế độ chuyển mạch khác được kết hợp giữa cut –

through và Store – and – forwad Kiểu kết hợp này gọi là cut – through thích nghi (adaptive cut –through) Trong chế độ này, switch

sẽ sử dụng chuyển mạch cut –through cho đến khi nào nó phát hiện ra

một lượng frame bị lỗi nhất định Khi số lượng frame bị lỗi vượt quámức ngưỡng thì khi đó switch sẽ chuyển sang dùng chuyển mạch

Store – and – forward

2.2.8 Switch và miền đụng độ

Nhược điểm lớn nhất của mạng Ethernet 802.3 là đụng độ Đụng độ xảy rakhi hai máy tính truyền dữ liệu đồng thời Khi đụng độ xảy ra, mọi frame đangđược truyền bị phát hủy Các máy đang truyền sẽ ngưng việc truyền dữ liệu lại

và chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên theo quy luật CMSA/CD Nếu đụng độnhiều quá mức sẽ làm không hoạt động được

Miền đụng độ là khu vực mà frame được phát hiện ra có thể bị đụng độ Khikết nối một máy vào một cổng của Switch, Switch sẽ tạo một kết nối riêng biệtbăng thông 10Mb/s cho máy đó Kết nối này và một miền đụng độ riêng (ví dụ:nếu ta nối máy vào một cổng của một switch 12 cổng thì ta sẽ tạo ra 12 miềnđụng độ riêng biệt

Hình 2.10: Switch va miền đụng độ

Switch xây dựng bảng chuyển mạch bằng cách lấy địa chỉ MAC của các hostkết nối trên mỗi port của switch Khi hai host kết nối vào switch muốn liên lạcvới nhau, switch sẽ tìm trong bảng chuyển mạch của nó và thiết lập kết nối ảogiữa hai cổng của hai host đó Kết nối ảo này được duy trì cho đến khi phiêngiao dịch kết thúc

Ví dụ trong hình 11 máy B và máy C muốn liên lạc với nhau, switch sẽ thiếtlập một kết nối ảo giữa hai cổng của máy B và máy C tạo thành microsegment(một đoạn mạng siêu nhỏ) Microsegment hoạt động như một mạng chỉ có haimáy duy nhất, một máy gửi và một máy nhận, do đó hai nó sử dụng được toàn

bộ băng thông khả dụng trong mạng

Switch giảm đụng độ và tăng băng thông mạng vì nó cung cấp băng thôngdành riêng cho mỗi đoạn mạng (segment)

Hình 2.11: Thiết lập kết nối ảo

2.2.9 Switch và miền quảng bá

Thông tin liên lạc trong mạng được thực hiện theo 3 cách Cách thông dụngnhất gửi trực tiếp từ một máy phát đến một máy thu

Cách hai truyền Multicast Truyền multicast được thực hiện khi một máymuốn gửi gói tin đến cho một mạng con, hay một nhóm nằm trong segment

Khi một thiết bị gửi một gói tin quảng bá đến Lớp 2 thì địa chỉ MAC đíchcủa frame đó sẽ là FF:FF:FF:FF:FF:FF theo số thập lục phân Với địa chỉ đíchnhư vậy mọi thiết bị đều phải nhận và xử lý gói quảng bá

Miền quảng bá Lớp 2 còn được xem là miền quảng bá MAC Miền quảng báMAC bao gồm tất cả các thiết bị trong LAN có thể nhận được frame quảngquảng bá từ một máy trong trong LAN đó

Switch là thiết bị Lớp 2 Khi switch nhận được goi quảng bá thi nó sẽ gửi ratất cả tất cả các cổng trừ cổng nhận gói vào Mỗi thiết bị nhận được gói quảng

bá đều phải xử lý thông tin nẳm trong đó Điều này làm giảm hiệu quả hoạt độngcủa mạng vì tốn băng thông cho mục đích quảng bá

Hình 2.12: Switch và miền quảng bá

Khi hai switch kết nối với nhau, kích thước miền quảng bá tăng lên (ví dụnhư hình 13 gói quảng bá được ra tất cả các cổng của switch 1 mà switch 1 kếtnối với switch 2 Do đó gói quảng bá cũng truyền cho các thiết bị kết nối vàoswitch 2

Hậu quả là lượng băng thông khả dụng giảm xuống vì các thiết bị trong cùngmột miền quảng bá đều phải nhận và xử lý gói quảng bá