TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ
----------
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT
MÁY TÍNH
Đề tài: TÌM HIỂU VỀ VLAN(Vitrual Local Area
Network)
Giáo viên hướng dẫn: TS.Bồ Quốc Bảo
Nhóm thực hiện
: Nhóm 1
Lớp
: ĐH_KTMT1_K11
HÀ NỘI - 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ
----------
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT
MÁY TÍNH
Đề tài: TÌM HIỂU VỀ VLAN(Vitrual Local Area
Network)
Giáo viên hướng dẫn: TS.Bồ Quốc Bảo
Lớp
: ĐH_KTMT1_K11
HÀ NỘI - 2019
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................2
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
3.3.1
Giới thiệu 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
DANH MỤC HÌNH Ả
Hình 2.1.................................................................................................................6
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
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
LỜI MỞ ĐẦU
Có thể nói ngày nay trong khoa học máy tính không lĩnh vực nào có thể quan
trọng hơn lĩnh vực nối mạng. Mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết
nối với nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua
lại với nhau, dung chung hoặc chia sẽ dữ liệu thông qua việc in ấn hay sao chép
qua đĩa mềm, CDroom….
Vì vậy hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức hay
các 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 xây
dựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội bộ cơ quan mình được
thuận lợi, đảm bảo tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật dữ liệu mặt khác
mạng VLan còn giúp các nhân viên trong tổ chức hay công ty truy nhập dữ liệu
một cách thuận tiện với tốc độ cao. Một điểm thuận lợi nữa là mạng VLAN còn
giúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối
tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện giúp cho những người có
trách 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 cho
mạng 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 Packet
Tracer
NHÓM THỰC HIỆN
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[1]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
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.Bồ
Quốc 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 Hà
Nội. Do thời gian tìm hiểu còn ngắn, kiến thức của em còn hạn hẹp nên đồ án
còn nhiều thiếu sót. Chúng em mong các thầy, cô chỉ bảo thêm để em có thể
hoàn thiện tốt hơn đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2019
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[2]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
VIẾT TẮT
1
VLAN
Virtual local area network: mạng lan ảo
2
CNTT
Công nghệ thông tin
3
IP
4
OSI
5
MAC
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
DIỄN GIẢI
Internet Protocol
Open System Interconnection
Media Access Control
[3]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
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 nghệ
thông 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 trong
nhiều 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. Máy
tính 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 hay
các 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 để
quản lý dữ liệu nội bộ cơ quan mình được thuận lợi,đảm bảo tính an toàn dữ
liệu, cũng như tính bảo mật.
Mặt khác mạng LAN còn cho phép các cá nhân trong tổ chức hay công ty
truy câp dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao. Để đáp ứng các nhu cầu của
công ty, tổ chức CISCO đã cho ra đời một công nghệ cho phép thiết lập một hệ
thống mạng lan ảo VIRTUAL – LAN.
Vì vậy từ kiến thức có về mạng này, nhóm chúng em đã đăng kí chọn đề tài
Tìm hiểu và mô phỏng mạng VLAN để thuận tiện cho người quản trị trong quá
trình giám sát, vận hành hệ thống. Tối ưu hóa các thiết bị mạng thông qua các
thiết 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 đời
sống là tất yếu. Việc áp dụng CNTT làm đơn giản hóa quản lý, giúp cho người
dùng có nhiều công cụ thuận tiện trong quản lý và sử dụng. Với sự phát triển
trong cũng như ngoài nước công nghệ mạng Lan ảo là sự lựa chọn hàng đầu. Nó
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[4]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
phục vụ cho người dùng đơn giản hóa công việc nhưng vẫn tiết kiệm được chi
phí xây dựng và quản lý. Mô hình mạng Lan ảo giúp cho các đơn vị phát triển
chi nhánh một cách thuận tiện, nó giảm tối đa chi phí đầu tư mà vẫn mang lại
thuận tiện cho người sử dụng. Ngoài ra công nghệ mạng Lan ảo còn giúp tiết
kiệm băng thông. Do đó, với sự phát triển CNTT thì việc áp dụng mô hình mạng
Lan 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 thống
mạng 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
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[5]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
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 cho
người sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông. Nói cách khác, chuyển mạch
trong viễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng
chuyển tiếp thông tin. Như vậy, theo khía cạnh thông tin thường khái niệm
chuyển mạch gắn liền với mạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI của tổ
chức 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 hiện
được việc này bằng cách giả m giao thông và tăng băng thông. LAN switch
thường được sử dụng để thay thế cho Hub và vẫn hoạt động tốt với các cấu trúc
cáp 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 địa
chỉ nguồn trên frame nhận vào.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[6]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
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.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[7]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
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.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[8]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
Thời gian trễ là thời gian từ lúc nhận frame vào cho đến khi switch đã chuyển
hết 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 hoạt
động với tốc độ cao thì mỗi nano giây(ns) trễ hơn là một ảnh hưởng lớn đến hoạt
động 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 ra
một cổng khác. Router sử dụng chuyển mạch Lớp 3 để chuyển các gói đã được
định 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 nằm
trong 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 chuyền
mạch. Bảng chuyển mạch được lưu trong bộ nhớ địa chỉ CAM (Content
Addressable Memory – nhớ nội dung địa chỉ). Nếu switch Lớp 2 không biết gửi
frame vào port nào, cụ thể thì đơn giản là nó quảng bá frame ra tất cả các port
của 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 3
kiểm tra thông tin nằm trong phần header của Lớp 3 và đựa vào địa chỉ IP đó để
chuyển gói.
Dòng giao thông trong mạng chuyển mạch ngang hàng hoàn toàn khác với
dòng giao thông trong mạng định tuyến hay mạng phân cấp. Trong mạng phân
cấp dòng giao thông trong mạng được uyển chuyển hơn trong mạng ngang hàng.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[9]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
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 xứng
dựa trên bảng thông báo của mỗi cổng trên switch. Chuyển mạch đối xứng là
chuyển 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 cổng
10/100Mb/s và cổng 100Mb/s).
Chuyển mạch bất đối xứng cho phép cho phép dành nhiều băng thông hơn
cho cổng nối vào server để tránh nghẽn mạch trên đường này khi có nhiều client
truy cập server cùng một lúc. Chuyển mạch bất đối xứng cần có bộ đệm để giữ
frame được liên tục giữa hai tốc độ khác nhau của hai cổng.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[ 10 ]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
- Chuyển mạch giữa hai cổng có cùng băng thông (10/10Mbs hay
100/100 Mb/s).
- Thông lượng càng tăng khi số lượng thông ti liên lạc đồng thời tại một
thời 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 chuyển
frame là bộ đệm theo cổng và bộ đệm chia sẻ.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[ 11 ]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
Trong bộ đệm theo cổng, frame được lưu thành từng đợt tương ứng với từng
cổng nhận vào. Sau đó frame sẽ được chuyển sang hàng đợi của cổng đích khi
tất cả các frame trước nó trong hàng đợi đã được chuyển hết. Như vậy một
frame 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 thì
cũng 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 cổng
của switch chia sẻ cùng một bộ đệm dung lượng bộ đệm phân bổ theo nhu cầu
của mỗi cổng tại mỗi thời điểm. Frame được tự động đưa ra cổng phát. Nhờ cơ
chế chia sẻ này, một frame nhận được từ cổng này không cần phải chuyển hàng
đợi để phát ra cổng khác.
Swicth giữ một sơ đồ cho biết frame nào tương ứng với cổng nào và sơ đồ
này sẽ xóa đi sau khi đã truyền frame thành công. Bộ đệm được sử dụng theo
dạng chia sẻ. Do đó lượng frame trong bộ đệm bị giới hạn bởi tổng dung lượng
của bộ đệm chứ không phụ thuộc vào vùng đệm của từng cổng như dạng bộ đệm
theo cổng. Do đó frame lớn có thể chuyển đi được và ít bị rớt gói hơn. Điều này
rất quan trọng đố với chuyển mạch bất đồng bộ vì frame được chuyển giữa hai
cổng có hai tốc độ khác nhau.
- Bộ đệm theo cổng lưu các frame theo hàng đợi tương ứng với từng
cổng nhận vào.
- Bộ đệm chia sẻ lưu tất cả các frame vào chung một bộ nhớ. Tất cả các
cổng 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 đầu
chuyển đi. Switch đọc địa chỉ nguồn, đích và lọc frame nếu cần trước
khi quyết định chuyển frame ra. Vì switch phải nhận xong toàn bộ
frame rồi mới bắt đầu tiến trình chuyển mạch frame nên thời gian trễ
càng lớn đối với frame càng lớn. Tuy nhiên nhờ vậy switch mới kiểm
tra lỗi cho toàn bộ frame giúp khả năng phát hiện lỗi cao hơn.
- Cut – through: frame được chuyển đi trước khi nhận xong toàn bộ
frame. 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 giảm
khả năng phát hiện lỗi frame.
Sau đây là hai chế độ chuyển mạch cụ thể theo phương pháp cut – through:
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[ 12 ]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
- 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 chỉ
đích của frame mà không cần phải chờ nhận hết frame. Do đó cơ chế
này không kiểm tra được frame nhận vào có bị lỗi hay không dù điều
này 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 từ
lúc 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 do
dụng độ gây ra trước khi bắc đầu chuyển gói. Hầu hết các frame bị lỗi
trong mạng là những gãy của frame do bị đụng độ. Trong mạng hoạt
động bình thường, một mảnh frame gãy do đụng độ gây ra phải nhỏ
hơn 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 sẽ
chờ nhận đủ 64byte đầu tiên của frame để bảo đảm frame nhận được
không phải là một mảnh gãy do bị đụng độ rồi mới bắt đầu chuyển
frame 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 đi
bit đầu tiên đó.
Thời gian trễ của mỗi chế độ chuyển mạch phụ thuộc vào cách mà switch
chuyển frame như thế nào. Để chuyển frame được nhanh hơn, switch đã bớt thời
gian kiểm tra lỗi frame đi nhưng làm như vậy lại làm tăng dữ liệu cần truyền
lại.
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 hoạt
động ở Lớp 2 của mô hình ISO.
Switch quyết định chuyển frame dựa trên địa chỉ MAC, do đó switch được
xếp vào thiết bị hoạt động ở Lớp 2. Chính nhờ switch lựa chọn đường dẫn để
quyết định chuyển frame lên mạng LAN có thể hoạt động hiệu quả hơn. Switch
nhận biết máy nào kết nối vào cổng của nó bằng cách đọc địa chỉ MAC nguồn
trong frame mà nó nhận được. Khi hai máy thực hiện liên lạc với nhau, switch
chỉ thiết lập một mạch ảo giữa hai cổng tương ứng mà không làm ảnh hưởng đến
lưu thông trên các cổng khác. Do đó, mạng LAN có hiệu suất hoạt động cao
thường sử dụng chuyển mạch toàn bộ.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[ 13 ]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
Switch tập trung các kết nối và quyết định chọn đường dẫn để truyền dữ liệu
hiệu quả. Frame được chuyển mạch từ cổng nhận vào đến cổng phát ra. Mỗi
cổng 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 ứng
với 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 cách
tạo 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 như
vậy cho phép các người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể giử dữ liệu
cùng 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 bị
cùng 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 thiết
dựa 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 LAN
thành nhiều đoạn mạng (segment) nhỏ. Mỗi segment này là một kết nối riêng
giống 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 sử
dụng làm đường trục chính cho mạng LAN, còn Ethernet switch hoặc Fast
Ethernet 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, frame
được chuyển đi trước nhận hết toàn bộ frame. Do đó thời gian trễ giảm
xuống nhưng khả năng phát hiện lỗi kém. Fast - Forwad là một thuật
ngữ được sử dụng để chỉ switch đang ở chế độ chuyển mạch cut
-through.
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[ 14 ]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KTMT
GVHD: TS.Bồ Quôc Bảo
- 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 cần
rồi mới quyết định chuyển frame định. Thời gian switch nhận frame
vào sẽ gây ra thời gian trễ. Frame càng lớn thì thời gian trễ càng lớn, vì
switch phải nhận xong hết toàn bộ frame rồi mới tiến hành chuyển
mạch cho frame. Nhưng vậy thì switch có đủ thời gian và dữ liệu để
kiểm 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 quá
mức ngưỡng thì khi đó switch sẽ chuyển sang dùng chuyển mạch
Store – and – forward.
Hình 2.9: Chế độ chuyển mạch frame
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1
[ 15 ]
LỚP: ĐH_KTMT1_K11
- Xem thêm -