MÔ HÌNH MẠNG LAN CHO tòa NHÀ 3 TẦNG (có code bên dưới)

ĐỒ ÁN 3

MÔ HÌNH MẠNG LAN CHO TÒA NHÀ
3 TẦNG


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BPDU

Bridge Protocol Data Unit

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol

IEEE

The Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP

Internet Protocol

ISL

Inter Switch Link

LACP

Link Aggregation Control Protocol

LAN

Local Area Network

MAC

Media Access Control

NAT

Network Address Translation

NIC

Network Interface Card

OSI

Open System Interconnection Model

PAgP

Port Aggregation Protocol

PVST+

Per VLAN Spanning Tree Plus

STP

Spanning Tree Protocol

STP

Shield Twisted Pair

SVI

Switched Virtual Interface

TCP

Transmission Control Protocol

UTP

Unshield Twisted Pair

VLAN

Virtual LAN

VTP

VLAN Trunking Protocol


ĐỒ ÁN 3
Trang 6/40

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ MẠNG, MẠNG LAN VÀ CÔNG NGHỆ
ETHERNET LAN

1.1 Giới thiệu
1.1.1 Tổng quan về mạng
Mạng là một tập hợp các thiết bị truyền dữ liệu và các hệ thống đầu cuối (máy tính,
server…) được kết nối với nhau để có thể truyền thông được với nhau.
Một mạng có thể truyền tải qua nó rất nhiều loại dữ liệu khác nhau từ nhiều ứng
dụng khác nhau của các đối tượng khác nhau.
Các thành phần cơ bản của 1 mạng:
-

Các PC đầu cuối
Các kết nối
Switch

Router

Các đặt tính kỹ thuật của một mạng:
-

Speed (tốc độ): cho biết mạng nhanh đến đâu trong hoạt động truyền dữ liệu.

-

Tốc độ này được đo bằng đơn vị bps (bits per second).
Cost (chi phí): chi phí để xây dựng và vận hành hệ thống mạng; có thể bao
gồm chi phí mua và lắp đặt thiết bị, chi phí nâng cấp, bảo trì, chi phí quản trị,

-

vận hành…
Security (tính bảo mật)
Availability (độ sẵn sàng): thể hiện tính liên tục trong việc đảm bảo truy

-

nhập và truyền dữ liệu qua mạng.
Reiability (độ tin cậy): thể hiện khả năng truyền dữ liệu ít lỗi nhất có thể,

-

đảm bảo sự tin cậy về chất lượng của dữ liệu khi truyền qua mạng.
Topology (sơ đồ mạng)

Ngày nay, các host đều thực hiện truyền dữ liệu theo các mô hình có tính chuẩn hóa

cao. Và hiện nay có hai mô hình phân lớp nổi tiếng đang được sử dụng là mô hình
OSI và mô hình TCP/IP.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 7/40

Hình 1-1: So sánh TCP/IP và OSI [2]

1.1.2 Mạng LAN
Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) là một hệ thống thông tin dữ liệu, truyền
thông với tốc độ cao, cho phép một số thiết bị độc lập thông tin với nhau trong một
vùng địa lý giới hạn như văn phòng hay tòa nhà.
Hệ thống mạng doanh nghiệp thường có nhiều chi nhánh (site). Các thiết bị đầu
cuối (host) trong nội bộ một site như PC, laptop… sẽ được kết nối với nhau qua hệ
thống mạng LAN. Tiếp theo mỗi LAN lại được kết nối vào đường truyền WAN
(Wide Area Network) thuê từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP – Internet
Service Provider) qua thiết bị định tuyến router. Với một hệ thống mạng kết nối
hoàn chỉnh, tất cả các thiết bị đều có thể trao đổi dữ liệu với nhau và truy nhập vào
Internet.

1.2 Công nghệ Ethernet LAN
Trước khi công nghệ LAN được phát triển các máy tính độc lập với nhau nên việc
chia sẻ tài nguyên bị hạn chế. Theo nhu cầu phát triển, việc xuất hiện mạng LAN là
điều tất yếu và trải qua từng thời kỳ, đã có rất nhiều kiến trúc LAN tồn tại như
Token, FDDI, Ethernet… tương ứng với từng phương thức truy nhập đường truyền

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng

ĐỒ ÁN 3
Trang 8/40

riêng. Nhưng cuối cùng kiến trúc LAN còn tồn tại và được sử dụng rộng rãi đến
ngày nay chính là Ethernet LAN.

Hình 1-2: Các phương thức truyền dữ liệu trong LAN

Kiến trúc Ethernet ban đầu được đưa ra bởi sự kết hợp của 3 công ty: DEC, Intel và
Xerox nên có tên gọi ban đầu là “Ethernet DIX”. Sau đó, vào đầu thập niên 1980, tổ
chức IEEE đã thực hiện chuẩn hóa kiến trúc Ethernet, đưa ra định nghĩa chuẩn cho
các phần thuộc lớp 1 và 2 của loại mạng LAN nổi tiếng này.
Với layer 1 (physical), có rất nhiều chuẩn khác nhau quy định về loại cáp và tốc độ
của tầng vật lý trong truyền dẫn Ethernet với tên gọi các chuẩn đều bắt đầu bởi
IEEE 802.3.
Với layer 2 (data - link), IEEE định nghĩa hai chuẩn cho hai chức năng khác nhau
của layer này:
-

IEEE 802.3 Media Acess Control (MAC)
IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC)

1.1.3 Ethernet frame
Sau các sự thay đổi về trường dữ liệu và đưa thêm cách đóng frame DIX version 2
vào chuẩn 802.3 năm 1997 của IEEE đã dẫn đến có tổng cộng 3 cách đóng frame
Ethernet trong các mạng LAN ngày nay.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng

ĐỒ ÁN 3
Trang 9/40

Hình 1-3: Cấu trúc Ethernet frame

Trong các cấu trúc Ethernet fram hiện có thì cấu trúc Ethernet II được sử dụng phổ
biến cho các mạng IP ngày nay, các trường của cấu trúc này bao gồm:
-

Preamble – 8 byte: dùng cho việc đồng bộ frame trong hoạt động truyền dữ

-

liệu Ethernet.
Dest. Address (Destination MAC) – 6 byte: cho biết địa chỉ MAC của thiết bị

-

mà frame đang được gửi đến.
Source Address (Source MAC) – 6 byte: cho biết địa chỉ MAC của thiết bị đã

-

gửi frame đi.
Type/Length – 2 byte: cho biết chiều dài của phần data hoặc cung cấp giá trị

-

dùng để xác định phần data đang chứa dữ liệu của giao thức nào.
Data – 46 đến 1500 byte: phần dữ liệu được chuyển tải bởi Ethernet frame.
FCS – 4 byte: trường kiểm tra lỗi cho Ethernet frame.

1.1.4 MAC
Địa chỉ được sửa dụng trong Ethernet LAN, thường được gọi là địa chỉ phần cứng
(hardware) hay địa chỉ vật lý (physical).

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 10/40

Địa chỉ MAC trên một thiết bị là duy nhất không trùng lặp với địa chỉ MAC của bất
kỳ thiết bị nào trên toàn thế giới.
Địa chỉ MAC bao gồm 6 byte (tương đương 48 bit nhị phân) và thường được hiển
thị dưới dạng Hexa. Cấu trúc của địa chỉ MAC bao gồm 2 phần như hình:

Hình 1-4: Cấu trúc địa chỉ MAC

Trong đó bao gồm:
-

OUI – Organizationally Unique Identifier: gồm 3 byte đầu tiên, dùng để định

-

danh cho nhà cung cấp thiết bị (vendor).
Vendor – Assigned: do nhà sản xuất gán cho các thiết bị của mình.

1.1.5 CSMA/CD

Hình 1-5: Phân loại giao thức đa truy nhập [5]

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acess with Collision Detection) – đa truy cập
nhận biết sóng mang phát hiện xung đột, đây là phương thức truy nhập dùng trong
công nghệ Ethernet, một phương thức truy cập ngẫu nhiên (random access).
Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 11/40

CSMA không kết thúc việc truyền dữ liệu nếu phát hiện xung đột, những máy đang
truyền sẽ tiếp tục truyền, những máy gây xung đột sau khi nhận được thông báo sẽ
dừng một khoảng thời gian trước khi cố gắng truyền tiếp. Được phát triển từ
CSMA, CSMA/CD sẽ dừng việc truyền tín hiệu ngay khi phát hiện xung đột, giảm
thiểu thời gian chờ để thực hiện việc truyền tiếp theo.
Cách thức hoạt động của CSMA/CD:
-

Một thiết bị trước khi truyền frame vào đường truyền sẽ phải lắng nghe
tín hiệu Carrier xem đường truyền có rảnh hay không (không có tín hiệu

-

truyền hay đường truyền không còn bị chiếm).
Nếu đường truyền không bận, thiết bị thực hiện truyền frame của mình.
Ngược lại nếu đường truyền bận thì việc truyền frame sẽ được thiết bị dời

-

lại.
Giả sử tại cùng một thời điểm cả hai thiết bị đều lắng nghe và xác định
đường truyền không bị chiếm và cùng tiến hành truyền frame, xung đột

-

(collision) sẽ xảy ra.
Khi có xung đột xảy ra, tất cả các thiết bị đều gửi vào đường truyền một
tín hiệu jamming để đảm bảo mọi thiết bị khác đều có thể nhận biết được

-

là xung đột đang xảy ra.
Sau khi gửi xong tín hiệu jamming, mỗi thiết bị khởi tạo một timer và
chờ hết timer này rồi mới bắt đầu xúc tiến truyền dẫn như bước 1. Vì mỗi
timer được khởi tạo với một giá trị ngẫu nhiên theo một cách thức đảm
bảo gần như chắc chắn khác nhau nên xác suất để lần đụng độ kế tiếp rất
khó xảy ra.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 12/40

Hình 1-6: CSMA/CD [2]

1.3 Các chuẩn hóa của Ethernet LAN

1.1.6 Standard Ethernet

Hình 1-7: Standard Ethernet [5]

10Base5:

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 13/40

-

Chuẩn vật lý đầu tiên được định nghĩa trong mô hình 802.3, còn được gọi là
10BaseS, thick Ethernet hay thicknet. Chuẩn này có tên gọi như vậy là từ
kích thước của cáp. 10Base5 là cấu hình bus, có chiều dài tối đa 500m. Để
giảm xung đột, không nên dùng quá 5 đoạn tương đương với 2500m. Chuẩn
yêu cầu mỗi trạm cách nhau 2,5m, như vậy với tối đa 5 đoạn sẽ có 1000
trạm.

-

Các kết nối vật lý và cáp trong 10Base5: cáp đồng trục dầy RG-8, card giao
tiếp mạng (NIC), cáp giao tiếp (AUI cables) và các bộ thu phát.

10base2:
-

Chuẩn vật lý thứ hai được gọi là 10Base2, thin Ethernet hay cheapernet. Tên

gọi cũng được xuất phát từ kích thước của cáp. Loại cáp nhỏ hơn, nhẹ hơn,
linh hoạt và có giá thành rẻ hơn tạo nhiều thuận lợi cho việc lắp đặt. 10Base2
cũng có cấu hình bus, cung cấp mạng cùng tốc độ với 10Base5. Song song
với ưu điểm giá thành rẻ thì hạn chế về độ dài (185m) và số trạm chính là
khuyết điểm của chuẩn này.

-

Các kết nối vật lý và cáp trong 10Base2: cáp đồng trục nhỏ RG-58, card giao
tiếp mạng, đầu nối BNC-T. Trong kỹ thuật này các mạch thu phát được
chuyển vào NIC và cũng loại bỏ được AUI cables.

10Base-T:
-

Chuẩn vật lý phổ biến nhất được định nghĩa trong dự án IEEE 802.3 là
10Base-T hay còn được gọi là twisted-pair Ethernet. Từ tên gọi ta có thể thấy
loại cáp sử dụng cho chuẩn này là cáp xoắn đôi, ngoài ra thì 10Base-T dùng
cho cấu hình star. Nó hỗ trợ tốc độ 10Mbps và có chiều dài tối đa 100m (từ
hub đến trạm).

-

Các kết nối vật lý và cáp trong 10Base-T: cáp UTP, hub, đầu nối RJ-45. Vì
dùng cấu hình star nên tất cả các hoạt động mạng của 10Base-T đều đặt vào
1 thiết bị trung tâm (hub) thay vì dùng các bộ thu phát khác nhau.

10Base-F: chuẩn vật lý sử dụng cáp quang, dùng cho cấu hình star. Ưu điểm của
10Base-F nằm ở chiều dài vượt trội so với các chuẩn khác, lên tới 2000m. Với cấu

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 14/40

hình star, các trạm sẽ được kết nối vào 1 thiết bị trung tâm nhưng mỗi kết nối cần
đến 2 cáp quang.
Bảng 1-1: Summary of standard Ethernet [5]

1.1.7 Fast Ethernet

Hình 1-8: Fast Ethernet [5]

100Base-TX: chuẩn vật lý IEEE 802.3u, dùng cáp STP (category 2) hay UTP
(category 5) để nối một trạm đến hub (hai cặp), một cặp dùng cho thu và một cặp
dùng cho phát. Mã hóa là 4B/5B để quản lý 100Mbps, tín hiệu NRZ-I. Khoảng cách
từ trạm đến hub hay switch phải nhỏ hơn 100m.
100Base-FX: Dùng hai sợi quang cho thu và phát. Mã hóa 4B/5B, tín hiệu NRZ-I.
Khoảng cách từ trạm đến hub hay switch phải nhỏ hơn 2000m.
100Base-T4: Dùng bốn cặp dây UTP (category 3 hay voice grade) từ dịch vụ điện
thoại, đa phần bên trong các tòa nhà đều có sẵn. Hai cặp dây truyền hai chiều và hai
cặp còn lại truyền một chiều. Vì cáp điện thoại UTP không thể quản lý được dữ liệu
100Mbps, nên đã quy định chia luồng 100Mbps thành ba luồng 33,66Mbps. Phương

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 15/40

pháp 8B/6T được dùng để giảm tốc độ baud truyền. Nghĩa là mỗi khối 8 bit sẽ được
biến đổi thành 6 baud của 3 mức điện áp (+, -, 0).
Bảng 1-2: Summary of Fast Ethernet [5]

1.4 Gigabit Ethernet

Hình 1-9: Gigabit Ethernet [5]

Tốc độ dữ liệu 1000Mbps hay 1Gbps. Gigabit Ethernet được thiết kế chủ yếu dùng
sợi quang. Có bốn chuẩn đã được thiết kế là: 1000Base-SX (IEEE 802.3z),
1000Base-LX (IEEE 802.3z), 1000Base-CX, 1000Base-T (802.3ab). Mã hóa
8B/10B.
Bảng 1-3: Summary of Gigabit Ethernet [5]

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 16/40

1.1.8 Switched Ethernet
Việc dùng một switch thay cho một hub làm tăng dung lượng và giảm xung đột của
một mạng. Nhiệm vụ chính của một Ethernet switch là thực hiện hoạt động chuyển
mạch. Những tác vụ chính trong hoạt động chuyển mạch bao gồm:
-

Học địa chỉ MAC vào bảng MAC: switch thực hiện học các địa chỉ MAC
của các thiết bị đầu cuối vào bảng MAC dựa vào trường source MAC của

-

Ethernet frame khi frame đi vào một cổng bất kỳ cùa switch.
Chuyển tiếp (foward) frame ra một cổng thích hợp: dựa vào trường
destination MAC của Ethernet frame nhận được, switch sẽ thực hiện chuyển
tiếp frame đó ra một cổng thích hợp.

Có hai trường hợp sẽ xảy ra khi switch chuyển tiếp một frame:
-

Nếu destination MAC là một địa chỉ unicast MAC có sẵn trong bảng MAC,

-

switch chỉ cần chuyển tiếp frame ra cổng tương ứng với địa chỉ MAC này.
Nếu destination MAC là một địa chỉ unicast MAC nhưng chưa có trong bảng
MAC hoặc là một địa chỉ broadcast, switch sẽ thực hiện nhân bản (flood)
frame này ra tất cả các cổng ngoại trừ cổng nhận frame vào.
1.5 Các thiết bị dùng trong mạng LAN

1.1.9 Repeater
Đây là thiết bị phần cứng đơn giản nhất được dùng để liên kết trong mạng, nó hoạt
động ở lớp 1 (physical) trong mô hình OSI. Chức năng của repeater là tái tạo tín
hiệu đã yếu và đặt chúng lại trên đường truyên. Việc dùng repeater sẽ tăng thêm
chiều dài vật lý cho mạng. Tuy dùng repeater có thể mở rộng chiều dài cho mạng
nhưng vẫn có một giới hạn tối đa nào đó phụ thuộc vào độ trễ của tín hiệu.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng

ĐỒ ÁN 3
Trang 17/40

Repeater không xử lý tín hiệu, nó chỉ loại bỏ các tín hiệu nhiễu, méo gây ảnh hưởng
đến tín hiệu để khôi phục lại tín hiệu ban đầu và khuếch đại tín hiệu do những suy
hao trên đường truyền.
Repeater không thay đổi bất cứ chức năng nào của mạng, hai kiến trúc mạng khác
nhau không thể kết nối với nhau qua repeater.
Khi lực chọn repeater cần lưu ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận tương thích với
tốc độ của mạng để đảm bảo được hiệu năng.
Có 2 loại repeater:
-

Repeater điện: kết nối với đường dây cáp truyền tín hiệu điện ở cả hai phía

-

của nó, thu và phát tín hiệu điện.
Repeater điện quang: kết nối với cáp tín truyền hiệu điện ở một đầu và cáp
truyền tín hiệu quang ở đầu còn lại, thiết bị này có thể chuyển đổi giữa hai
loại tín hiệu điện và quang để thực hiện việc truyền phát.

Hình 1-10: Repeater

1.1.10 Hub
Đây là bộ tập trung, thường được dùng làm thiết bị trung tâm kết nối các thiết bị
đầu cuối trong mạng.
Hub cũng là thiết bị hoạt động ở lớp 1 trong mô hình OSI và về bản chất thì hub
đơn giản là bộ khuếch đại tín hiệu. Khi tín hiệu đi vào một cổng, hub sẽ nhân bản ra
các cổng còn lại. Có thể xem hub như một repeater có nhiều port.

Dễ dàng nhận thấy mô hình đấu nối sử dụng hub chính là mô hình mạng hình sao.
Các đấu nối LAN này hỗ trợ sử dụng cáp xoắn đôi, đây chính là chuẩn LAN

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 18/40

10BASE-T. Chuẩn LAN này đã khắc phục được nhược điểm của việc sử dụng cáp
đồng trục như giá thành cao hay khó lắp đặt trong sơ đồ mạng bus.

Hình 1-11: Hub

1.1.11 Bridge
Đây là loại thiết bị kết nối mạng có khả năng xử lý tín hiệu và kết nối hai mạng có
kiến trúc khác nhau. Bridge có thể chia một mạng lớn thành nhiều đoạn nhỏ và
chuyển tiếp frame giữa các LAN cách biệt.
Vì có khả năng xử lý dữ liệu nên thiết bị này hoạt động ở cả lớp 1 và lớp 2 (datalink) trong mô hình OSI. Bridge không truyền phát hết những gì mà nó nhận được,
mà trước hết nó sẽ đọc và xử lý các frame của lớp 2 trước khi quyết định có truyền
đi hay không. Để thực hiện được điều này bridge sẽ phải cần đến cơ chế đánh địa
chỉ, đọc địa chỉ của nơi gửi và nơi nhận và tra chúng trong bảng địa chỉ của mình,
nếu chưa có thì sẽ phải bổ sung thêm.
Có 3 loại bridge:
-

Simple bridging (cầu nối đơn)
Multiport bridging (cầu nối nhiều cổng)
Transparent bridging (cầu nối trong suốt)

1.1.12 Switch
Thiết bị chuyển mạch hoạt động ở lớp 2 trong mô hình OSI, thực hiện chuyển tiếp
frame tốc độ cao dựa vào địa chỉ MAC của frame. Mỗi cổng của switch là một
collision domain độc lập với nhau. Việc sử dụng switch trong mạng LAN sẽ làm
giảm kích thước các collision domain, từ đó làm tăng thêm băng thông đấu nối cho
các thiết bị đầu cuối.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 19/40

Hình 1-12: Switch

1.1.13 Router
Router là thiết bị hoạt động ở ba lớp đầu tiên của mô hình OSI. Nó có khả năng
chuyển tiếp các gói tin giữa nhiều mạng kết nối với nhau. Nó dẫn các gói tin từ một
mạng đến bất kỳ mạng nào.
Chức năng đơn giản nhất của các router là nhận các các gói tin của một mạng được
nối và chuyển chúng đến một mạng khác được nối đến. Tuy nhiên nếu gói nhận
được có địa chỉ đích không thuộc mạng mà router là thành viên thì router vẫn có
khả năng xác định con đường nào là tốt nhất để lưu chuyển gói tin. Khả năng này
được gọi là định tuyến. Router sẽ dựa vào giải thuật định tuyến chi phí nhỏ nhất,
chọn đường đi đáp ứng được các thông số như rẻ nhất, nhanh nhất, ngắn nhất, đáng
tin cậy nhất…

Hình 1-13: Router

1.6 Cáp trong mạng LAN

1.1.14 Cáp xoắn đôi
Gồm nhiều sợi cáp đồng được xoắn lại với nhau theo từng cặp nhằm mục đích
chống nhiễu. Có hai loại:

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 20/40

-

Cáp UTP (Unshield Twisted Pair): không có vỏ bảo vệ kim loại quanh đoạn
cáp dẫn đến khả năng chống nhiễu không cao, thường được kết nối bằng đầu
nối RJ45.

Hình 1-14: Cáp UTP

Hình 1-15: RJ45
-

Cáp STP (Shield Twisted Pair): do có lớp vỏ kim loại bảo vệ nên có khả năng
chống nhiễu tốt hơn, từ đó độ dày của cáp và giá thành cũng cao hơn. Tốc độ
và chiều dài tối đa đạt được như cáp UTP.

Hình 1-16: Cáp STP

1.1.15 Cáp quang

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng

ĐỒ ÁN 3
Trang 21/40

Do dùng tín hiệu ánh sáng để truyền dữ liệu nên cáp quang cung cấp băng thông lớn
hơn cáp đồng rất nhiều. Có 2 loại:
-

Multimode: loại cáp có nhiều mode (nhiều bước sóng) truyền trong sợi cáp
và mỗi bước sóng lan truyền theo một đường khác nhau. Loại cáp này chủ
yếu dùng truyền ở khoảng cách ngắn.

-

Single mode: loại cáp chỉ cho một mode ánh sáng truyền qua. Loại cáp này
thường dùng truyền khoảng cách dài hơn và các đáp ứng cần tốc độ cao.

CHƯƠNG 2.

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

1.7 VLAN
Mạng LAN ảo VLAN (Virtual LAN) là kỹ thuật cho phép tạo lập các mạng
LAN độc lập một cách logic trên cùng một kiến trúc hạ tầng vật lý. Việc tạo lập
nhiều VLAN trong cùng một mạng LAN giúp giảm thiểu miền quảng bá
(broadcast – domain) cũng như tạo thuận lợi cho việc quản lý. Có thể xem mỗi
VLAN như 1 mạng con (subnet).
Tóm lại, xét trên khía cạnh 1 switch, mỗi VLAN giống như 1 logical switch.
Còn khi xét trên tổng thể mạng LAN, mỗi VLAN là 1 broadcast – domain gồm

nhiều logical switch kết nối với nhau.
Sau khi được đấu nối với nhau, các host trên các VLAN có cùng số hiệu thuộc
các switch khác nhau có thể đi đến nhau.
1.8 Trunking

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 22/40

Như đã biết, để các host thuộc cùng VLAN trên hai switch khác nhau có thể đi đến
nhau thì cần có đường kết nối vật lý. Nhưng số lượng đường kết nối không thể cứ
gia tăng theo số lượng VLAN. Từ đó một giải pháp được đưa ra là chỉ cần sử dụng
một đường kết nối giữa hai switch mà vẫn đảm bảo thông suốt giữa các VLAN trên
hai switch này. Đường kết nối này sẽ đảm bảo lưu lượng của các VLAN ở một đầu
đều có thể đi qua nó và đến được VLAN tương ứng ở đầu kia. Đây được gọi là
đường trunk.

Hình 2-1: Trunking

Các cổng tương ứng với hai đầu đường trunk trên hai switch gọi là các cổng trunk.
Ngược lại những cổng thuộc về một VLAN nào đó được dùng để kết nối đến các
end – user được gọi là các cổng access.
Mấu chốt của kỹ thuật trunking là việc đánh dấu để phân biệt các frame của những
VLAN khác nhau khi chúng đi cùng trên đường trunk. Để biết được frame đến từ
VLAN nào, cần phải đánh dấu để nhận biết. Có 2 kỹ thuật chèn thêm thông tin vào
Ethernet Frame khi nó đi vào đường trunk, đó là Dot1q và ISL.
1.1.16 Dot1q
IEEE 802.1Q (thường gọi tắt là dot1Q): kỹ thuật trunking chuẩn quốc tế của IEEE.

Kỹ thuật trunking dot1Q thực hiện chèn thêm 4 byte thông tin trunking vào ngay
sau trường source MAC của Ethernet Frame khi nó đi vào đường trunk. Điều này
dẫn đến việc phải tính toán lại trường FCS của Ethernet Frame một lần nữa.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 23/40

Hình 2-2: 802.1Q Tag

Thông tin chèn vào được gọi là Dot1Q Tag bao gồm một số trường như:
-

Tag Protocol Identifier (TFI) – 16 bit: nội dung trường này luôn được thiết

-

lập là 0x8100
Class of Service (CoS) – 3 bit: được sử dụng cho kỹ thuật QoS trên switch,

-

việc sử dụng các bit này được tuân theo chuẩn classification IEEE 802.1p.
Canonical Format Indicator (CFI) – 1 bit: cho biết các địa chỉ MAC được sử
dụng ở định dạng Ethernet hay Token Ring. Bit này dùng trong trường hợp

-

mạng LAN có giao tiếp với loại mạng Token Ring.
VLAN Identifier – 12 bit: cho biết frame đang chạy trên đường trunk đến từ

VLAN nào (xuất phát từ VLAN nào).
Chỉ khi di chuyển trên đường trunk, Ethernet Frame mới được tag thêm thông tin.
Sau khi ra khỏi đường trunk và di chuyển trong nội bộ VLAN, tag được gở bỏ và
frame ở dạng Ethernet Frame bình thường. Việc đọc tag thông tin Dot1Q khi nhận
frame đến từ đường trunk để biết được farme đến từ VLAN nào và thực hiện gở bỏ
tag để trả lại định dạng frame ban đầu rồi chuyển frame vào đúng VLAN tương ứng
đều được thực hiện bởi switch.
802.1Q hỗ trợ tối đa 4095 VLAN.
Chuẩn trunking 802.1Q cũng đưa ra khái niệm native VLAN. Frame thuộc về native
VLAN khi đi vào đường trunk sẽ không bị tag thêm bất cứ thông tin gì về trunking
và vẫn sẽ được giữ nguyên dạng Ethernet Frame thông thường. Để đảm bảo đường
trunk có thể hoạt động, hai switch ở hai đầu đường trunk phải thống nhất với nhau
về native VLAN được dùng.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 24/40

Native VLAN được dùng để cho phép các thiết bị hiện đại tương thích với các thiết
bị cũ không có khả năng trunking. Mặc định trên các switch Cisco, native VLAN
được sử dụng là VLAN 1 và chúng ta có thể cấu hình để thay đổi.
1.1.17 ISL
ISL (Inter Switch Link): kỹ thuật trunking riêng được phát triển bởi Cisco, chỉ chạy
trên các thiết bị của Cisco.
Kỹ thuật này thực hiện đóng gói toàn bộ Ethernet Frame giữa 1 header 26 byte và 1

trường kiểm tra lỗi CRC dài 4 byte. Do 4 byte CRC của ISL ko liên quan đến FCS
của Ethernet Frame nên không cần phải tính toán lại FCS.

Hình 2-3: ISL header

Trong 26 byte của ISL header có 2 trường quan trọng mà ta cần biết là:
VLAN – 15 bit: quy định thông tin VLAN mà gói tin cần chuyển đến.
Brigde Protocol Data Unit (BPDU): chứ thông tin sẽ được sử dụng cho việc bầu
chọn Root Swicth khi có cấu hình chạy Spanning – Tree Protocol (STP).
Kỹ thuật này không sử dụng native VLAN.
1.9 VTP
VTP (VLAN Trunking Protocol), một giao thức được đưa ra bởi Cisco hoạt động
trên các switch, cho phép chúng có thể tự đồng bộ cấu hình VLAN với nhau mà
không cần tới sự can thiệp của quản trị viên. Giao thức này giúp giảm nhẹ rất nhiều
gánh nặng trong việc quản trị về cấu hình VLAN trong mạng chuyển mạch.

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng


ĐỒ ÁN 3
Trang 25/40

Một số đặc điểm chính của VTP:
-

Cần phải thiết lập đường trunk layer 2 giữa các switch để trao đổi thông tin,
từ đó chúng mới có thể chạy được VTP.

-

VTP domain: các switch chạy VTP với nhau được tổ chức thành các domain.
Mỗi domain được đặc trưng bởi domain – name. Chỉ khi cùng domain các
switch mới có thể trao đổi thông tin với nhau. Do đó phải cấu hình thiết lập
domain – name giống nhau trên các switch cùng domain. VTP domain –
name được xây dựng bởi các ký tự và số, có phân biệt ký tự hoa và thường.

-

VTP mode: khi một switch đã chạy giao thức VTP, nó sẽ hoạt động ở một
trong các mode sau:
+ Server: switch ở mode này có toàn quyền thao tác trên cấu hình VLAN.
Nó có thể tạo, sửa và xóa VLAN; nó có thể đồng bộ thông tin VLAN từ
switch khác và forward thông tin đã học cho các switch khác có thể cập
nhật
+ Client: ở mode này switch chỉ có thể đồng bộ cấu hình và forward thông
tin VLAN.
+ Transparent: switch ở mode này có thể tạo, sửa và xóa VLAN một các
độc lập với các switch khác. Tuy không đồng bộ với cấu hình VLAN từ
switch khác cũng như không gửi thông tin đi, switch transparent vẫn thực
hiện trung chuyển lưu lượng VTP đi ngang qua nó để các switch khác có
thể đồng bộ với nhau.
+ VTP prunning: tính năng giúp switch giảm thiểu việc phải forward những
lưu lượng không cần thiết.

-

Revision:
+ Mỗi switch khi tham gia VTP sẽ duy trì một giá trị revision. Giá trị này
trên mỗi switch đều bằng 0 ở chế độ mặc định. Với mỗi lần switch thực
hiện thay đổi liên quan đến VLAN, giá trị này sẽ tăng lên 1 đơn vị.

+ Nếu hai switch trao đổi cấu hình VLAN với nhau, cấu hình VLAN với
giá trị revision cao hơn sẽ đè lên cấu hình có giá trị thấp. Nghĩa là switch

Mô Hình Mạng LAN Cho Tòa Nhà 3 Tầng