2.3.1 Giới thiệu
Trong môi trường mạng Campus thường gồm có nhiều switch kết nối bên trong, nên việc cấu hình và quản lý một số lượng lớn switch, VLAN và VLAN trunk phải được điều khiển ra ngoài nhanh. Cisco đã triển khai một phương pháp quản lý VLAN qua mạng Campus đó là VLAN Trunking Protocol – VTP.
VTP là một giao thức quảng bá cho phép duy trì cấu hình thống nhất trên một miền quản trị. Sử dụng gói trunk lớp 2 để quản lý sự thêm xóa và đặt tên cho VLAN trong một miền quản tri nhất định. Thông điệp VTP được đóng gói trong frame của ISL hay 802.1Q và được truyền trên các đường trunk.
Đồng thời, VTP cho phép tập trung thông tin về sự thay đổi từ tất cả các switch trong một hệ thống mạng. Bất kỳ switch nào tham gia vào sự trao đổi VTP đều có thể nhận biết và sử dụng bất cứ VLAN nào mà VTP quản lý. Sau đây ta sẽ nói đến hoạt động của giao thức VTP.
Bảng 2.1: Bảng tóm tắt một số tính năng ở các mode của VTP
2.3.2 Miền VTP
VTP được sắp sếp trong miền quản lý, hoặc khu vực với các nhu cầu thông thường của VLAN. Một switch có thể chỉ thuộc một miền VTP, và chia sẻ thông tin VLAN với các switch khác trong miền. Tuy nhiên các switch trong các miền VTP khác nhau không chia sẻ thông tin VTP.
Các switch trong một miền VTP quảng bá một vài thuộc tính đến các miền lân cận như miền quản lý VTP, số VTP, VLAN, và các tham số đặc trưng của VLAN. Khi một VLAN được
thêm vào một switch trong một miền quản lý, thì các switch khác được cho biết về VLAN mới này qua việc quảng bá VTP.
Tất cả switch trong một miền đều có thể sẵn sàng nhận lưu lượng trên cổng trunk sử dụng VLAN mới. Các chế độ (mode) VTP. Để tham gia vào miền quản lý VTP, mỗi switch phải được cấu hình để hoạt động ở chế độ nào. Chế độ VTP sẽ xác định quá trình chuyển mạch và quảng bá thông tin VTP như thế nào. Ta có các chế độ sau:
• Chế độ Server (Server Mode): các server VTP sẽ điều khiển việc tạo VLAN và thay đổi miền của nó. Tất cả thông tin VTP đều được quảng bá đến các switch trong miền, và các switch khác sẽ nhậnđồng thời. Mặc định là một switch hoạt động ở chế độ server. Chú ý là miền VTP phải có ít nhất một server để tạo, thay đổi hoặc xóa và truyền thông tin VLAN.
Trong chế độ VTP server, có thể tạo (Create) , chỉnh sửa (Modify), và xóa (Delete) VLAN và chỉ định cấu hình khác các thông số, chẳng hạn như VTP sersion và VTP pruning (cắt tỉa), cho toàn bộ miền VTP. VTP server quảng bá(broadcast) cấu hình VLAN của họ để chuyển mạch khác trong cùng một miền VTP và đồng bộ hóa cấu hình VLAN của họ với các thiết bị chuyển mạch khác dựa trên các quảng bá đã nhận được trên liên kết trunk. VTP server là chế độ mặc định.
• Chế độ Client (Client Mode): chế độ VTP không cho phép người quản trị tạo, thay đổi hoặc xóa bất cứ VLAN nào thay vì lắng nghe các quảng bá VTP từ các switch khác và thay đổi cấu hình VLANmột cách thích hợp. Đây là chế độ lắng nghe thụ động. Các thông tin VTP được chuyển tiếp ra liên kết trunk đến các switch lân cận trong miền, vì vậy switch cũng hoạt động như là một rờ le VTP (relay).
VTP Client cũng tương tự các VTP server, nhưng không thể tạo, thay đổi, hoặc xóa VLAN trên một Client VTP.
• Chế độ transparent (trong suốt): các switch VTP trong suốt không tham gia trong VTP. Ở chế độ trong suốt, một switch không quảng bá cấu hình VLAN của chính nó, và một switch không đồng bộ cơ sở dữ liệu VLAN của nó với thông tin quảng bá nhận được. Trong VTP phiên bản 1, switch hoạt động ở chế độ trong suốt không chuyển tiếp thông tin quảng bá VTP nhận được đến các switch khác, trừ khi tên miền và số phiên bản VTP của nó khớp với các switch khác. Còn trong phiên bản 2, switch trong suốt chuyển tiếp thông tin quảng bá VTP nhận được ra cổng trunk của nó, và hoạt động như rờ le VTP.
VTP transparent chuyển mạch không tham gia vào VTP. Một VTP transparent chuyển mạch không quảng bá cấu hình VLAN của nó và không đồng bộ hóa cấu hình VLAN của nó dựa trên các quảng bá nhận được. Nhưng transparent chuyển mạch thì chuyển (forward) VTP quảng bá mà nó nhận được ra cổng trunk của nó trong VTP phiên bản 2.
Chú ý: switch hoạt động ở chế độ trong suốt có thể tạo và xóa VLAN cục bộ của nó. Tuy nhiên các thay đổi của VLAN không được truyền đến bất cứ switch nào.
2.3.3 Các tiến trình VTP và chỉ số revision
Tiến trình cập nhật của VTP bắt đầu khi người quản trị thêm vào hoặc xóa cấu hình của VLAN trên VTP server. Khi cấu hình mới xuất hiện, VTP sẽ tăng giá trị revision number mới. Khái niệm chỉ số VTP cho phép các switch biết khi nào có sự thay đổi trong cơ sở dữ liệu VLAN. Khi nhận được một cập nhật VTP, nếu chỉ số VTP trong cập nhật VTP là
cao hơn chỉ số revision number hiện hành, switch sẽ cho rằng có một phiên bản mới của cơ sở dữ liệu VLAN.
Hình 2.8: Quá trình hoạt động của VTP
Mặc định switch Cisco dùng chế độ server VTP nhưng switch sẽ không gửi các cập nhật VTP cho đến khi nào nó được cấu hình thông tin về tên miền VTP. Ở thời điểm này, server bắt đầu gửi các cập nhật VTP với các phiên bản cơ sở dữ liệu khác nhau và các chỉ số revision number khác nhau khi có thông tin cấu hình cơ sở dữ liệu VLAN thay đổi. Tuy nhiên, các switch hoạt động chế độ client VTP thật sự không cần phải được cấu hình tên miền VTP. Nếu không được cấu hình, client sẽ giả sử nó sẽ dùng tên miền VTP trong gói tin cập nhật VTP đầu tiên mà nó nhận được. Tuy nhiên, client vẫn cần phải cấu hình các chế độ hoạt động VTP. Khi cấu hình VTP, để tăng tính dự phòng, các hệ thống mạng dùng tối thiểu hai switch hoạt động chế độ server VTP. Trong điều kiện bình thường một sự thay đổi về VLAN có thể chỉ thực hiện trên switch ở chế độ server và các server khác sẽ cập nhật sự thay đổi này. Sau khi cập nhật xong, server VTP sẽ lưu các thông tin các thông tin cấu hình VLAN thường trực ( ví dụ như trong NVRAM ) trong khi client không lưu thông tin này.
Việc hỗ trợ nhiều server VTP gây ra một khả năng khác là việc vô tình thay đổi cấu hình VLAN của hệ thống mạng. Khi một switch hoạt động ở chế độ client VTP hoặc một transparent VTP kết nối lần đầu vào một hệ thống mạng thông qua kết nối trung kế, nó không thể ảnh hưởng đến các cấu hình hiện tại bởi vì các chế độ hoạt động này không thể tạo ra các gói tin cập nhật VTP. Tuy nhiên, nếu một switch mới hoạt động ở chế độ VTP server được gắn vào mạng thông qua một kết nối trung kế, switch đó có khả năng thay đổi cấu hình VLAN của các switch khác bằng chính thông tin về VLAN của switch mới. Nếu switch mới có các đặc điểm sau, nó sẽ có thay đổi cấu hình các switch khác:
• Kết nối trung kế
• Chỉ số revision number cao hơn các switch hiện có
• Nếu mật khẩu của miền VTP đã được cấu hình và mật khẩu của switch mới thêm vào giống với mật khẩu này.
Chỉ số revision number và tên miền VTP có thể lấy thông tin qua các phần mềm do thám. Để ngăn ngừa kiểu tấn công DoS dùng VTP, hãy cài đặt mật khẩu cho VTP. Mật khẩu này thường được mã hóa dạng MD5. Ngoài ra, vài nơi triển khai chỉ đơn giản dùng chế độ hoạt động của switch là transparent VTP trên tất cả các switch, ngăn ngừa switch khỏi việc lo lắng nghe các cập nhật VTP từ các switch khác.
2.3.4 Broadcast VTP
Mỗi Cisco switch tham gia vào VTP phải quảng bá số VLAN (chỉ các VLAN từ 1 đến 1005), và các tham số VLAN trên cổng trunk của nó để báo cho các switch khác trong miền quản lý. Quảng bá VTP được gửi theo kiểu muilticast. Switch chặn các frame gửi đến địa chỉ VTP multicast và xử lý nó. Các frame VTP được chuyển tiếp ra ngoài liên kết trunk như là một trường hợp đặc biệt.
Bởi vì tất cả switch trong miền quản lý học sự thay đổi cấu hình VLAN mới, nên một VLAN phải được tạo và cấu hình chỉ trên một VTP server trong miền.
Mặc định, miền quản lý sử dụng quảng bá không bảo mật (không có mật khẩu). Ta có thể thêm mật khẩu để thiết lập miền ở chế độ bảo mật. Mỗi switch trong miền phải được cấu hình với cùng mật khẩu để tất cả switch sử dụng phương pháp mã hóa đúng thông tin thay đổi của VTP.
Quá trình quảng bá VTP bắt đầu cấu hình với số lần sửa lại là 0. Khi có sự thay đổi tiếp theo, số này tăng lên trước khi gửi quảng bá ra ngoài. Khi swich nhận một quảng bá với số lần sửa lại lớn hơn số lưu trữ cục bộ thì quảng bá sẽ được ghi đè lên thông tin VLAN, vì vậy thêm số 0 này vào rất quan trọng. Số lần sửa lại VTP được lưu trữ trong NVRAM và switch không được thay đổi. Số lần sửa lại này chỉ được khởi tạo là 0 bằng một trong cách sau:
• Thay đổi chế độ VTP của switch thành transparent, và sau đó thay đổi chế độ thành server.
• Thay đổi miền VTP của switch thành tên không có thực (miền VTP không tồn tại) và sau đó thay đổi miền VTP thành tên cũ.
• Tắt hay mở chế độ pruning (cắt xén) trên VTP server.
Nếu số lần sửa lại VTP không được thiết lập lại 0, thì một server switch mới, phải quảng bá VLAN không tồn tại, hoặc đã xóa. Nếu số lần sửa lớn hơn lần quảng bá liền trước, thì switch lắng nghe rồi ghi đè lên toàn bộ sơ sở dữ liệu của VLAN với thông tin trạng thái VLAN là null hoặc bị xóa. Điều này đề cập đến vấn đề đồng bộ VTP.
Việc quảng bá có thể bắt đầu khi yêu cầu từ switch (client-mode) muốn học về cơ sở dữ liệu VTP ở thời điểm khởi động, và từ switch (server-mode) khi có sự thay đổi cấu hình VLAN. Việc quảng bá VTP có thể xảy ra trong ba hình thức sau:
• Thông báo tổng kết (Summary Advertisement): các server thuộc miền VTP gửi thông báo tổng kết 300s một lần và mỗi khi có sự thay đổi sơ sở dữ liệu của VLAN. Thông tin của thông báo tổng kết gồm có miền quản lý, phiên bản VTP, số lần sửa lại cấu hình, đánh dấu thời gian (timestamp), mã hóa hàm băm MD5, và số tập con của quảng bá đi theo. Đối với sự thay đổi cấu hình VLAN, có một hoặc nhiều tập con quảng bá với nhiều dữ liệu cấu hình VLAN riêng biệt trong thông báo tổng kết :
Bảng 2.2: Bảng thông báo tổng kết broadcast VTP
• Thông báo tập hợp con (Subset Advertisement): các server thuộc miền VTP quảng bá tập con sau khi có sự thay đổi cấu hình VLAN. Thông báo này gồm có các thay đổi rõ ràng đã được thực thi, như tạo hoặc xóa một VLAN, tạm ngưng hoặc kích hoạt lại một VLAN, thay đổi tên VLAN, và thay đổi MTU của VLAN (Maximum Transmission Unit). Thông báo tập con có thể gồm có các thông số VLAN như: trạng thái của VLAN, kiểu VLAN (Ethernet hoặc Token Ring), MTU, chiều dài tên VLAN, số VLAN, giá trị nhận dạng kết hợp với bảo mật SAID (Security Association Identifer), và tên VLAN. Các VLAN được ghi vào thông báo tập hợp con một cách tuần tự và riêng lẻ :
Bảng 2.3: Thông báo tập hợp con VTP
• Thông báo yêu cầu từ client: một client VTP yêu cầu thông VLAN như xác lập lại, xóa cở sở dữ liệu của VLAN, và thay đổi thành viên miền VTP, hoặc nghe thông báo tổng
kết VTP với số lần sửa lại cao hơn số hiện tại. Sau thông báo client yêu cầu, thì các server đáp ứng bằng thông báo tổng kết và thông báo tập con :
Bảng 2.4:
Các Catalyst switch (server-mode) lưu trữ thông tin VTP không liên quan đến cấu hình switch trong NVRAM VLAN và dữ liệu VTP được lưu trong file vlan.dat trên hệ thống file bộ nhớ Flash của switch. Tất cả thông tin VTP như số lần cấu hình lại VTP được lưu lại khi tắt nguồn điện của switch. Switch có thể khôi phục cầu hình VLAN từ cơ sở dữ liệu VTP sau khi nó khởi động.
2.3.5 VTP prunning
Như ta đã biết swit ch chuyển tiếp các frame broadcast ra tất cả các port sẵn có trong miền broadcast, còn các frame multicast thì được chuyển tiếp theo nghĩa thông minh hơn, nhưng cũng cùng một kiểu. Khi switch không tìm thấy địa chỉ MAC đích trong bảng chuyển tiếp thì nó phải chuyển frame ra tất cả các port để cố gắng tìm đến đích.
Khi chuyển tiếp frame ra tất cả các port trong miền broadcast hoặc VLAN, thì kể cả các port của trunk nếu có VLAN. Thông thường, trong mạng có một vài switch, các liên kết trunk giữa các switch và VTP được sử dụng để quản lý việc truyền thông tin VLAN. Điều này làm cho các liên kết trunk giữa các switch mang lưu lượng từ tất cả VLAN. Do đó VTP pruning sẽ sử dụng hiệu quả băng thông bằng cách giảm bớt việc lưu lương không cần thiết. Các frame broadcast hoặc các frame unicast không xác định trên một VLAN chỉ được chuyển tiếp trên liên kết trunk nếu switch nhận trên đầu cuối của trunk có port thuộc VLAN đó. VTP pruning là sự mở rộng trên phiên bản 1 của VTP, sử dụng kiểu message VTP bổ sung. Khi một Catalyst Switch có một port với một VLAN, thì switch gửi quảng bá đến các switch lân cận mà có port hoạt động trên VLAN đó. Các lân cận của nó sẽ giữ thông tin này để giải quyết nếu có lưu lượng tràn từ một VLAN có sử dụng port trunk hay không.