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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Bài giảng môn học: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG Số tín chỉ: Tổng số tiết: 60 tiết (30 LT + 30 TH) Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Thành Email : nvanthanh@ntt.edu.vn Phone : 09 1819 3131 MH – Thiết kế hệ thống mạng Bài 1: Tổng quan thiết kế mạng Bài 2: Tiêu chuẩn thiết kế mạng cục Bài 3: Cấu hình thiết bị mạng Bài 4: Các kỹ thuật Layer-2 TKM Bài 5: Các kỹ thuật Layer-3 TKM Bài 6: Các kỹ thuật TKM TrungLayer-4 tâm đào tạo SmartPro Bài 7: Ứng dụng Access-List TKM Bài 4b: Các kỹ thuật Layer-2 TKM • Vấn đề Switching loop • Spanning-tree Protocol (STP) • Per-VLAN Spanning Tree (PVST) • Ứng dụng STP Thiết kế mạng • Kỹ thuật Ether-channel • Ứng dụng Ether-channel TKM Vấn đề Switching loop • Vấn đề mở rộng băng thơng (Bandwidth scaling): • Ý tưởng: tăng băng thông Switch cách nối nhiều cáp Mỗi đường kết nối switch (link) có băng thơng 100Mbps Hy vọng: Tổng băng thông = x 100 = 400Mbps Vấn đề Switching loop • Dự phịng mơ hình dư thừa (Redundant Topology): • Ý tưởng: thêm Switch thứ dự phòng cho cố kết nối SW Vấn đề Switching loop • Switching loop: • Switching loop: tượng frame chạy lặp vịng Switch gây tình trạng “treo” switch • Một Frame S1 nhận Nếu Destination MAC address bảng MAC Table S1 => chuyển sang S2 qua F0/1 • S2 khơng tìm thấy Destination MAC address MAC Table => chuyển sang S3 qua F0/2 • S2 khơng tìm thấy Destination MAC address MAC Table => chuyển sang S1 qua F0/1 • Cứ thế, frame chạy vịng Switch Spanning Tree Protocol (STP) • Khái niệm Spanning Tree Protocol (STP): • Spanning Tree Protocol (STP): giải pháp tránh Switching loop (Loop Avoidance) cách tạm thời khóa (blocked hay nhiều port Switch để ngăn tượng frame chạy lặp vịng Switch Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Là giải thuật tự trị (autonomous) Switch nhằm lựa chọn blocked port cho tối ưu • Các switch tham gia SPT trao đổi gói BPDU (Bridge Protocol Data Units) chứa thông tin cho việc chọn Blocked port • Các thuật ngữ dùng giải thuật STP: • Root Bridge (hay Root Switch): nhóm STP có Root bridge Switch khơng có blocked port • Non-root Bridge : switch Root bridge • Root port: None-root bridge có Root port, ưu tiên dùng chuyển tiếp (forward) traffic sang switch khác • Designated Port: forward port cịn lại Designated port trở thành blocked port • Blocked port: Designated port bị khóa (blocked) Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Bước 1: Bình chọn Root Bridge: • Switch có Bridge ID nhỏ bầu chọn Root bridge • Bridge ID xác định cách kết hợp số: Bridge Priority: mặc định là: 32.768 Có thể thay đổi (bội số 4096) MAC address: địa vật lý switch – cố định Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Minh họa: bình chọn Root Bridge: Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Bước 2: Bình chọn Root Port Non-root bridge: • Mỗi Non-root bridge bầu chọn Root port • Ưu tiên 1: Root port port kết nối trực tiếp đến Root bridge (nếu có nhiều chọn port có ID nhỏ nhất) • Ưu tiên 2: Root port port có tổng chi phí phân đoạn (segment cost) Root bridge thấp (nếu chọn port có ID nhỏ nhất) • Bảng chi phí phân đoạn: Link Speed Cost (Revised IEEE Specification) Cost (Previous IEEE Specification) 10 Gb/s 1 Gb/s 100 Mb/s 19 10 10 Mb/s 100 100 Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Minh họa: bình chọn Root Port: Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Bước 3: Bình chọn Designated port Switch • Designated Port : port khơng phải Root port • Switch-port kết nối với Root port Switch khác ln Designated Port • Bước 4: Bình chọn Blocked port Switch • Khi phân đoạn mạng nối Switch có đầu Designated Port có port trở thành Blocked port • Port có chi phí phân đoạn (segment cost) Root bridge cao chọn làm Blocked Port • Nếu cost => Bridge ID lớn sẽ chọn làm Blocked Port Spanning Tree Protocol (STP) • Giải thuật Spanning Tree Protocol (STP): • Minh họa: bình chọn Blocked port: Per VLAN Spanning Tree (PVST) • Spanning tree modes: • Per VLAN Spanning Tree (PVST): • Xây dựng STP dựa kết nối VLAN • Mặc định PVST chạy VLAN1 (default VLAN) • Rapid-STP (RSTP): • Cải tiến từ PVST • Rapid-STP có thời gian hội tụ nhanh Per VLAN Spanning Tree (PVST) • Cấu hình STP: • Cấu hình Spanning tree mode PVST Switch(config)#spanning-tree mode [pvst | rapid-pvst] • Cấu hình Switch trở thành Root Bridge VLAN Switch(config)#spanning-tree vlan root primary • Cấu hình Switch trở thành Root Bridge phụ VLAN Switch(config)#spanning-tree vlan root secondary • Cấu hình số Priority ID cho Switch (Bội số 4096) Switch(config)#spanning-tree vlan priority priority Ứng dụng STP Thiết kế mạng • Dự phịng cố cáp mạng: • Khi cáp nối khối nhà A trung tâm bị cố, traffic từ Nhà A Trung tâm qua SW-B 17 Ứng dụng STP Thiết kế mạng • Cân tải mạng theo VLAN: • Theo mơ hình dưới: • Các traffic Cơng ty A B Phòng IT Core Switch A • Các traffic Công ty C D Phòng IT Core Switch B 18 Kỹ thuật Ether-channel • Khái niệm Ether-channel: • Ether-channel phương pháp mở rộng bandwidth cách kết hợp (aggregating), hay bó (bundling) nhiều port switch thành port luận lý (gọi Port-channel) • Switch ứng xử Port-channel Switch-port đơn • Có thể bó từ 🡪 port FE, GE, 10GE thành logical link Kỹ thuật Ether-channel • Etherchannel tạo cân tải (load balance): • Các traffic chia tải physical link riêng biệt EtherChannel • Etherchannel tạo tính sẵn sàng: • Một port thành phần Etherchannel bị fail 🡪 port lại hội ý để tạo giải thuật chia tải • Điều kiện vật lý để tạo Etherchannel: • EtherChannel kết hợp physical ports khi: • Cùng mơi trường truyền (Media type) • Cùng tốc độ (Speed) • Cùng loại (full-duplex, half-duplex) • Cùng access port VLAN trunk port có chung native VLAN allowed VLAN Kỹ thuật Ether-channel • Giao thức tạo Ether-Channel: • 02 Switch kết nối nhiều đường link tiến hành thương lượng để thống port nhóm Ether-channel • Có giao thức thương lượng: PAgP LACP • Ether-channel thành lập switch đối tác dùng chung giao thức • Giao thức thương lượng PAgP: • PAgP (Ports Aggregation Protocol) giao thức độc quyền Cisco • PAgP có mode: On / Auto / Desirable • Giao thức thương lượng LACP: • LACP (Link Aggregation Control Protocol) giao thức chuẩn quốc tế IEEE 802.3ad • LACP có mode: On / Passive / Active Kỹ thuật Ether-channel • Giao thức tạo Ether-Channel: • Ý nghĩa mode PAgP LACP Switch: PAgP LACP Ý nghĩa On On Desirable Active Chủ động thương lượng switch bên Auto Passive Chờ thương lượng để lên EtherChannel – bị động Gán ports vào Channel mà không cần thương lượng • Các tình khơng thể / tạo Ether-channel: Kỹ thuật Ether-channel • Cấu hình Etherchannel: Chọn dãy port (interface) muốn cấu hình EtherChannel: 🡪Ví dụ : interface range f0/20-21 Chọn giao thức cho Etherchannel: (ví dụ chọn giao thức PAgP) 🡪(config-if)# channel-protocol pagp Chọn channel ID chọn mode cho Channel-group: 🡪(config-if)# channel-group mode {on | auto | desirable} ✔ số ID channel Cả Switch đối tác phải có Channel ID giống Cấu hình tương tự switch đối tác, phải đảm bảo đáp ứng khả hình thành Etherchannel Ứng dụng Ether-channel TKM • Tăng băng thơng kết nối Building Switch • Đảm bảo gia tăng băng thông lưu lượng mạng tồ nhà • Đảm bảo tính dự phịng cáp nối nhà 24