CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
b. Cấu trúc của địa chỉ IP và các lớp địa chỉ
1.4. Ethernet LAN
1.4.5. Cách thức hoạt động chuyển mạch của một Ethernet Switch trong một hệ
thống mạng LAN
Nhiệm vụ chính của một Ethernet switch là thực hiện hoạt động chuyển mạch. Khi frame đi vào một cổng của switch. Nó sẽ thực hiện chuyển tiếp để frame này đi đến được thiết bị nhận. Hoạt động chuyển mạch được switch dựa vào một bảng thông tin gọi là bảng MAC (MAC Address Table) hay bảng CAM (Content Addressable
Memory) để thực hiện. Để chuyển mạch được đúng, switch phải cập nhật được chính xác định chỉ MAC của các host trên các cổng của nó vào bảng MAC.
Khi lần đầu được bật lên, bảng MAC của switch chưa có thơng tin gì, khi đó nó sẽ thực hiện các bước sau để xây dựng một bảng MAC:
Học địa chỉ MAC và đưa vào bảng MAC: Thực hiện học địa chỉ MAC của các thiết bị end users và điền vào bảng MAC từ source MAC của Ethernet frame khi frame này đi vào một cổng nào đó của Switch.
Chuyển tiếp (forward) frame ra một cổng thích hợp: Switch sẽ thực hiện chuyển tiếp frame nhận được từ từ một cổng dựa vào destination MAC tương ứng của frame.
- Nếu destination MAC của frame là một địa chỉ unicast MAC (Địa chỉ unicast MAC là địa chỉ được gán trên card Ethernet LAN của các thiết bị - tức là địa chỉ physical address của thiết bị) có sẵn trong bảng MAC. Switch sẽ thực hiện chuyển tiếp frame này ra port tương ứng địa chỉ MAC trong bảng MAC.
- Nếu destination MAC của frame là một địa chỉ unicast MAC chưa có sẵn trong bảng MAC hoặc một địa chỉ broadcast MAC. Switch sẽ tự động nhân bản frame này và flood ra tất cả các port trừ port nhận vào.
Để dễ hình dung quá trình chuyển mạch của một Ethernet Switch, ta xét ví dụ như hình 1.37:
Hình 1.37. Hoạt dộng chuyển mạch của Ethernet Switch
Khi Host 1 gửi một frame cho host 2 với source MAC là MAC của host 1: 0050.7F27.4E21 và destination MAC là MAC của host 2: 0050.7F33.31F9. Khi nhận được frame này thì switch sẽ xử lý:
Switch sẽ tiến hành quan sát Destination MAC trong header của frame để đưa ra quyết định. Dị bảng MAC thì thấy rằng Destination MAC (MAC host 2) chưa có trong bảng MAC. Tiếp theo switch sẽ tiến hành nhân bản frame này và flood ra tất cả các port trừ port nhận vào. Khi đó host 2 và 3 đều nhận được frame này. Nhưng chỉ có host 2 tiến hành xử lí vì frame này được gửi đến nó, trong khi host 3 sẽ tiến hành drop frame này.
Switch cũng tiến hành học địa chỉ source MAC của thiết bị gửi frame này và cổng nhận frame vào, sau điền vào bảng MAC (hình 1.38).
Thiết bị Switch về cơ bản hoạt động cũng tương tự thiết bị Hub. Nhưng được nâng cấp hơn là có thể học địa chỉ source MAC và điền vào bảng MAC. Để tiến hành forward khi cần thiết. Làm giảm quá trình xử lí frame, nâng tốc độ truyền dữ liệu.
Hình 1.38. Switch học MAC của host 1 và forward frame đi tất cả các port còn lại
Khi host 2 nhận được một frame. Nó cũng tiến hành trao đổi thơng tin lại với host 1 bằng cách thiết lập một frame có source MAC là địa chỉ MAC host 2 và destination MAC là địa chỉ MAC host 1. Và khi switch nhận được frame này nó cũng tiến hành forward và học địa chỉ MAC này và điền vào MAC address table:
Switch tiến hành đọc Destination MAC của frame. Khi thấy Destination MAC là 0050.7F27.4E21. Switch sẻ quét dữ liệu trong bảng MAC và thấy nó là MAC của host 1 và nhận được từ cổng E0/1. Nên sẽ tự động forward frame này ra cổng E0/1 mà không tiến hành flood ra tất cả các port như lần xử lí frame trước đây.
Và Switch cũng tiến hành điền MAC host 2 (0050.7F33.31F9) nhận được từ host 2 port E0/2 vào bảng MAC.
Sau tất cả các quá trình trao đổi của các host. Tất cả các MAC sẽ được Switch học được và điền vào bảng MAC.
Hình 1.39.Switch học MAC của host 2