Report kiến thức ccna công nghệ ethernet, giao thức pppoe định tuyến và các giao thức định tuyến ospf, is is, bgp

SINH VIÊN CÔNG NGHỆ TẬP SỰ REPORT KIẾN THỨC CCNA NGƯỜI THỰC HIỆN MỤC LỤC 1 MÔ HÌNH OSI – TCP/IP 1 1.1 Mô hình OSI 1 1.1.1 Giới thiệu 1 1.1.2 Giao thức 2 1.1.3 Nguyên tắc hoạt động 2 1.2 Mô hình TCP/IP 3 2 CÔNG NGHỆ ETHERNET, GIAO THỨC PPPoE 5 2.1 Công nghệ Ethernet 5 2.1.1 Giới thiệu 5 2.1.2 Địa chỉ MAC 6 2.1.3 Collision Domain .6 2.1.4 Switch và hoạt động chuyển mạch Switch 7 2.2 Giao thức PPPoE 9 2.2.1 Giới thiệu 9 2.2.2 Hoạt động 9 3 ĐỊNH TUYẾN VÀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN: OSPF, IS-IS, BGP 10 3.1 Giao thức OSPF 10 3.1.1 Định nghĩa .10 3.1.2 Các tiến trình trong OSPF 10 3.2 Giao thức IS-IS .12 3.2.1 Khái niệm .12 3.2.2 Đánh địa chỉ cho IS-IS 12 3.2.3 Cấu trúc của ISIS 13 3.2.4 Nguyên lý định tuyến .14 3.3 Giao thức BGP 15 3.3.1 Giới thiệu .15 3.3.2 Các bảng dữ liệu của BGP .16 3.3.3 Các loại thông điệp của BGP 16 4 LAN – VLAN – VTP – STP 17 4.1 LAN .17 4.2 VLAN (Virtual Local Area Network) 17 4.3 VTP – VLAN Trunking Protocol 18 4.4 STP – Spanning Tree Protocol 19 5 MULTICAST, PIM, IGMP 21 5.1 Multicast .21 5.1.1 Giới thiệu .21 5.1.2 IP Multicasting .21 5.2 IGMP 22 5.2.1 Giới thiệu .22 5.2.2 Cách thức hoạt động 22 5.2.3 Những loại thông điệp IGMP 22 5.2.4 IGMP snooping 23 5.3 PIM .23 5.3.1 Giới thiệu .23 5.3.2 Hoạt động .24 6 MPLS Network 25 6.1 Định nghĩa: 25 6.2 Định tuyến trong MPLS 25 5.3 Cấu trúc một nút MPLS 25 5.4 Ví dụ minh họa .26 6.5 Những điểm hạn chế của MPLS 29 7 Công nghệ GPON 30 7.1 Giới thiệu 30 7.2 Các thành phần trong công nghệ GPON .31 7.3 Cách thức hoạt động .32 1 MÔ HÌNH OSI – TCP/IP 1.1 Mô hình OSI 1.1.1 Giới thiệu - Mô hình OSI (Open System Interconnection) thực hiện chia tác vụ truyền số liệu giữa hai host thành 7 lớp công việc và được đánh số từ 1 đến 7 Các lớp mô hình OSI được thể hiện trong hình dưới đây - Chức năng của từng lớp trong mô hình OSI có thể được tóm lược như sau: + Physical (Lớp vật lý) – Đơn vị truyền dữ liệu là bit: Định nghĩa các thủ tục cơ, điện, quang như các loại cáp được sử dụng, các đầu nối, các kỹ thuật điều chế tín hiệu trên đường truyền không dây Nhiệm vụ của lớp này đảm bảo truyền được các bit nhị phân qua một môi trường vật lý cụ thể nào đó + Data Link (Lớp liên kết dữ liệu) – Đơn vị truyền dữ liệu là frame: Định nghĩa cách thức đóng gói dữ liệu sao cho phù hợp với các loại đường truyền Lớp data link quy định cách thức mà dữ liệu đến từ các lớp trên truy nhập vào đường truyền vật lý Lớp Data link sử dụng một loại địa chỉ gọi là địa chỉ vật lý (physical address).Khi đóng gói sẽ thêm trường check lỗi FCS (Frame Check Sequence) để nhận biệt được lỗi xảy ra khi dữ liệu qua một đường truyền nào đó (Giao thức Ethernet, HDLC,…) + Network (Lớp mạng) – Đơn vị truyền dữ liệu là packet: Tác vụ chính của lớp network là định tuyến tìm đường đi tối ưu nhất từ điểm này đến điểm kia của mạng Một thiết bị chính của lớp network là router Lớp network sử dụng địa chỉ phục vụ cho việc định tuyến gọi là địa chỉ logic (logical address) 1 + Transport (Lớp truyền tải) – Đơn vị truyền dữ liệu là segment:Quản lý và thực hiện các tác vụ truyền dữ liệu từ đầu cuối đến đầu cuối (end – to – end hay host – to – host), đảm bảo hoạt động này diễn ra hiệu quả nhất (Giao thức TCP, UDP) + Session (Lớp phiên) – Đơn vị truyền dữ liệu là data: Chịu trách nhiệm trong việc thiết lập, duy trì và giải phóng các session trao đổi dữ liệu giữa hai host + Presentation (Lớp trình bày) – Đơn vị truyền dữ liệu là data: Chịu trách nhiệm thông dịch và diễn giải các định dạng dữ liệu của hai host đang truyền thông với nhau có thể hiểu được nhau + Application (Lớp ứng dụng) – Đơn vị truyền dữ liệu là data: Cung cấp các dịch vụ mạng và giao diện tương tác trực tiếp đến người dùng 1.1.2 Giao thức Các thiết bị muốn truyền dữ liệu với nhau thì chúng phải sử dụng cùng một giao thức: Mỗi lớp của mô hình OSI đều tồn tại nhiều giao thức trao đổi dữ liệu Ví dụ: giao thức truyền tải lớp 4 có thể là TCP hoặc UDP, giao thức lớp 3 có thể là IP, giao thức lớp 2 có thể là Ethernet, HDLC, hay Frame — relay, 1.1.3 Nguyên tắc hoạt động Sự tương tác giữa các lớp mô hình OSI được diễn ra theo nguyên tắc sau: - Các lớp dưới cung cấp dịch vụ trực tiếp cho các lớp ngay phía trên nó Các lớp trên sẽ gửi yêu cầu xuống lớp dưới và nhận lại kết quả, các lớp trên không cần biết hoạt động cụ thể diễn ra tại lớp dưới - Các lớp ngang hàng trên hai host tương tác trực tiếp với nhau nhưng dữ liệu trao đổi giữa hai thực thể ngang hàng này để đi đến được nhau phải thông qua hoạt động của các lớp bên dưới nó Cụ thể, quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI sẽ đi từ các lớp trên xuống các lớp dưới, qua đường truyền vật lý tới host đầu kia và đi ngược lại từ các lớp dưới lên các lớp trên - Đóng gói và mở gói (encapsulation and de-encapsulation): + Mỗi giao thức truyền dữ liệu của các lớp đều quy định các gói tin mà chúng sử dụng để đóng gói dữ liệu cần truyền Các gói tin này được gọi là các đơn vị thông tin (PDU – Protocol Data Unit) Các PDU sẽ gồm hai thành phần: heade và data Header chính là phần thông tin quản lý của gói tin còn data chính là phần dữ liệu thực sự của gói tin + Khi các PDU của các giao thức đi từ lớp trên xuống lớp dưới, chúng trở thành data của lớp bên dưới và được đóng thêm header của giao thức là dưới Cứ đi xuống một lớp, một header mới lại được thêm vào Một điểm đặc biệt là riêng với lớp thứ hai (Data Link), không chỉ header được thêm vào đầu của nội dung data mà còn có 2 thêm trường kiểm tra lỗi FCS được thêm vào phần đuôi của data Phần này còn được gọi là trailer Trailer sử dụng kỹ thuật kiểm tra lỗi FCS (Frame Check Sequence) để đảm bảo nhận biết được lỗi xảy ra khi truyền dữ liệu qua một đường truyền nào đó Đây là trường đặc thù của đóng gói dữ liệu lớp 2 + Tại đầu nhận, tiến trình lại diễn ra theo chiều ngược lại: dữ liệu sẽ được di chuyển từ lớp dưới lên lớp trên Cứ mỗi lần đi lên một lớp, header của lớp dưới lại được gỡ bỏ để trả lại PDU cho lớp trên Cuối cùng, khi đi lên đến lớp Application dữ liệu sẽ được mở gói hoàn toàn và gửi đến giao diện tương tác với người dùng + Quá trình encapsulation và de-encapsulation được mô tả trong hình: 1.2 Mô hình TCP/IP Ngoài mô hình OSI, một mô hình phân lớp khác cũng được sử dụng rất rộng rãi là mô hình TCP/IP, thực hiện chia tác vụ truyền số liệu giữa hai host thành 5 lớp thay vì 7 lớp Các lớp từ trên xuống dưới lần lượt là: Application Transport, Internet, Datalink và Physical 3 - Lớp Application sẽ kiêm vai trò của 3 lớp 5, 6, 7 trong mô hình OSI Lớp Application cũng cung cấp giao tiếp đến người dùng, cung cấp các ứng dụng cho phép người dùng trao đổi dữ liệu ứng dụng qua mạng Vì đảm nhận luôn vai trò của lớp 5 và lớp 6 trong OSI, các thực thể của lớp Application trong mô hình TCP/IP của cùng một giao thức đều thống nhất nhau về định dạng dữ liệu cũng như cách thiết lập và quản lý các session từ đó không cần phải có các phân lớp riêng cho các tác vụ này nữa - Lớp Transport đảm nhận nhiệm vụ giống như lớp Transport trong mô hình OSI Hai giao thức nổi tiếng của tầng Transport thuộc mô hình TCP/IP là TCP và UDP - Lớp Internet có nhiệm vụ giống với lớp Network trong mô hình OST, Một giao thực rất nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi của lớp Internet là giao thức IP - Lớp Data Link và Physical quy định các giao thức, điều kiện, yêu cầu giúp dữ liệu có thể truy nhập vào các loại đường truyền vật lý khác nhau và truyền tin hiệu trên đường truyền vật lý Hai lớp này hoạt động tương đối giống nhau, một số giao thức định nghĩa ra cách thức hoạt động bao gồm cả 2 lớp chúng với nhau nên trong một số tình huống có thể xem 2 lớp này là 1 và được gọi tên là lớp Network Access Mỗi mô hình phân lớp còn định nghĩa ra một hệ thống các giao thức cụ thể cho từng lớp của mô hình Hệ thống các giao thức đi kèm này được gọi là chồng giao thức (protocol stack) Cả hai mô hình OSI và TCP/IP đều có chồng giao thức riêng của mình nhưng trong các mạng ngày nay, gần như chỉ còn chồng giao thức TCP/IP được sử dụng Các giao thức của chồng giao thức OSI chỉ được sử dụng rất ít ỏi trong một số trường hợp đặc thị Tuy nhiên, khi tham chiếu một công nghệ, người ta vẫn có thói quen tham chiếu để mô hình 7 lớp OSI - Một số ứng dụng thường gặp của chồng giao thức TCP/IP (TCP/IP Applications): + FTP (File Transfer Protocol): Một giao thức chạy trên nền TCP cho phép truyền các file ASCII hoặc nhị phân theo hai chiều + TFTP (Trivial File Transfer Protocol): một giao thức truyền file chạy nền UDP phân + SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): đây là một giao thức dùng để thư điện tử chạy trên nền UDP + Telnet: Cho phép truy nhập từ xa để cấu hình thiết bị + SNMP (Simple Network Management Protocol): là một ứng dụng chạy trên nền UDP, cho phép quản lý và giám sát các thiết bị mạng từ xa 4 + Domain Name System (DNS): là giao thức phân giải tên miền, rất thường sử dụng trong hỗ trợ truy nhập Internet 2 CÔNG NGHỆ ETHERNET, GIAO THỨC PPPoE 2.1 Công nghệ Ethernet 2.1.1 Giới thiệu - Trong lịch sử phát triển, có rất nhiều kiến trúc LAN đã từng tồn tại như Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), Ethernet, Tuy nhiên, cuối cùng kiến trúc LAN còn lại và được sử dụng rộng rãi ngày nay là Ethernet LAN Do đó, khi nói đến mạng LAN, người ta thường nghĩ ngay đến Ethernet LAN - Tổ chức IEEE đã thực hiện chuẩn hóa kiến trúc Ethernet, đưa ra định nghĩa chuẩn cho các phần thuộc lớp 1 và lớp 2 của loại mạng LAN nổi tiếng này - Với lớp 1, có rất nhiều chuẩn khác nhau quy định về loại cấp và tốc độ của tầng vật lý trong truyền dẫn Ethernet Các chuẩn này đều sử dụng tên gọi bắt đầu bởi IEEE 802.3 Bảng sau giới thiệu một số chuẩn vật lý của kiến trúc Ethernet LAN và các đặc tính kỹ thuật đi kèm Ký tự “T” và “TX” trong các chuẩn được dùng để kí hiệu cho cáp xoắn đôi (twisted pair) - Với lớp data link của kiến trúc Ethernet, IEEE định nghĩa hai chuẩn cho hai chức năng khác nhau của lớp 2: IEEE 802.3 Media Access Control (MAC) và IEEE 802.2 Logical Link Control - Tuy có nhiều cấu trúc của Ethernet frame nhưng thông dụng và phổ biến nhất và IEEE 802 3 được trình bày trong hình sau: + Mở đầu (Preamble) – 7 bytes: được sử dụng cho hoạt động đồng bộ frame trong hoạt động truyền dữ liệu Ethernet + SFD (Start Frame Delimiter) – 1 byte: cho biết byte tiếp theo sẽ bắt đầu phải địa chỉ MAC đích + Địa chỉ đích (Destination MAC) – 6 bytes: cho biết địa chỉ MAC của thiết bị mà frame này đang được gửi đến + Địa chỉ nguồn (Source MAC) – 6 bytes: cho biết địa chỉ MAC của thiết bị đã gửi đi frame này 5 + Kiểu gói (Type) – 2 bytes: cho biết giá trị dùng để xác định phần data đang chứa dữ liệu của giao thức nào Ví dụ: nếu trường này nhận giá trị hexa là 0x0800, phần đơn đang đóng gói một gói IP; nếu trường này là 0x0806, phần data đang đóng gói một gói ARP + Dữ liệu và Pad – 46 đến 1500 bytes: đây là phần dữ liệu được chuyển tải bởi Ethernet frame Dữ liệu này có thể là gói tin lớp trên như IP hoặc gỏi ARP + FCS (Frame Check Sequence) – 4 bytes: trưởng này được sử dụng để kiểm tra lỗi cho Ethernet frame 2.1.2 Địa chỉ MAC - Địa chỉ được sử dụng trong Ethernet LAN thường được gọi là địa chỉ phần cứng (hardware address), địa chỉ vật lý (physical address), hay thông dụng nhất là địa chỉ MAC Địa chỉ MAC gồm 48 bit nhị phân (6 byte) và thường được hiển thị dưới dạng Hexa Địa chỉ MAC trên một thiết bị là địa chỉ duy nhất không trùng lặp với địa chỉ MAC của bất kỳ thiết bị nào trên toàn thế giới - Cấu trúc của địa chỉ MAC gồm hai phần OUI và NICS Trong đó: + OUI – Organizationally Unique Identifier: gồm 3 byte đầu, được sử dụng để định danh cho nhà cung cấp thiết bị + NICS – Network Interface Controller Specific: do nhà sản xuất gán cho các thiết bị của mình 2.1.3 Collision Domain - Hai mô hình mạng LAN Bus và Hub được gọi là các đường truyền LAN chia sẻ (shared media LAN) Với đường truyền chia sẻ, tại một thời điểm chỉ có thể xuất hiện tín hiệu điện do một thiết bị phát ra Nếu hai thiết bị đồng thời gửi tín hiệu điện vào đường truyền này, các tín hiệu của hai thiết bị sẽ gây nhiều cho nhau dẫn đến lỗi bit và mất frame Hiện tượng này được gọi là sự xung đột tín hiệu (collision) Như vậy, để tránh collision xảy ra, tại một thời điểm chỉ có một thiết bị được phép truyền dữ liệu vào mạng LAN, các thiết bị khác trong lúc này chỉ được phép lắng nghe và tiếp 6 nhận dữ liệu, không được phép truyền dữ liệu Từ đó ta có thể rút ra một số đặc điểm như sau về kiến trúc mạng LAN kiểu cũ sử dụng cáp đồng trục hoặc hub: + Với kiến trúc này, một thiết bị chỉ có thể truyền hoặc nhận dữ liệu tại một thời điểm, không thể truyền nhận đồng thời Việc truyền dữ liệu theo cách thức như vậy được gọi là half duplex + Chính vì các thiết bị không thể truyền dữ liệu đồng thời nên băng thông tổng cộng của hệ thống LAN có thể được coi như chia đều cho các thiết bị kết nối Ví dụ: nếu băng thông tổng cộng của hệ thống hub là 10Mbps với 3 thiết bị đầu cuối kết nối vào, thì mỗi thiết bị này chỉ có thể truyền với tốc độ là 10/3 = 3,33Mbps Với hệ thống LAN sử dụng hub hoặc cáp đồng trục, cùng nhiều thiết bị kết nối vào, tốc độ dành riêng cho mọi thiết bị càng giảm xuống + Hệ thống Hub/cấp đồng trục kết nối các thiết bị tạo thành một miền trong đó mọi thiết bị đều có khả năng xung đột tín hiệu với nhau nếu truyền dữ liệu đồng thời Miền này được gọi là miền xung đột (collision domain) - CSMA/CD: Để giảm thiểu số lượng collision có thể xảy ra, các thiết bị kết nối đến một collision domain phải chạy một giải thuật có tên gọi là CSMA/CD – Carrier Sense Multiple access with Collision Detection CSMA/CD hoạt động như sau: 1 Một thiết bị trước khi truyền frame vào đường truyền sẽ phải lắng nghe xem đường truyền có rãnh không (không có tín hiệu truyền trên đó) 2 Nếu đường truyền không bận, thiết bị thực hiện truyền frame của mình, nếu đường truyền bận, thiết bị dời lại việc truyền frame 3 Giả thiết tại thời điểm thiết bị này đang kiểm tra đường truyền, thiết bị khác cũng lắng nghe đường truyền và cả hai thiết bị đều xác định rằng đường truyền không bận và cùng xúc tiến truyền frame, collision xảy ra 4 Khi xung đột xảy ra, tất cả các thiết bị gửi vào đường truyền một tín hiệu jamming (gây nhiễu) để đảm bảo mọi thiết bị khác đều có thể nhận biết được là collision đang xảy ra 5 Sau khi gửi xong tín hiệu jamming, mỗi thiết bị khởi tạo một timer có giá trị ngẫu nhiên và chờ hết timer này rồi bắt đầu xúc tiến việc truyền lại như ở bước 1 Vì các timer (định thời) được khởi tạo ngẫu nhiên theo một cách thức đảm bảo gần như chắc chắn rằng chúng có giá trị khác nhau nên xác suất để hai thiết bị có thể cùng lúc truyền lại là rất thấp và trong lần kế tiếp collision rất khó xảy ra 7