CHƯƠNG 2 : GIAO THỨC SPANNING TREE
3.2 Ứng dụng trong thiết kế, thi công hệ thống cáp mạng
Bước đầu tiên trong thiết kế, thi công hệ thống mạng là thiết lập và ghi lại các mục tiêu của việc thiết kế. Mỗi trường hợp hay mỗi một tổ chức có những mục tiêu
45 riêng. Còn những yêu c ầu sau là những yêu cầu thường gặp trong hầu hết các thiết kế mạng:
• Khả năng hoạt động được: đương nhiên yêu cầu trước nhất là mạng phải hoạt động được. Mạng phải đáp ứng được những yêu cầu công việc của người dùng, cung cấp kết nối giữa user với user, giữa user với các ứng dụng.
• Khả năng mở rộng: mạng phải có khả năng lớn hơn nữa. Thiết kế ban đầu có thể phát triển lớn hơn nữa mà không cần những thay đổi cơ bản của tồn bộ thiết kế.
• Khả năng thích ứng: mạng phải được thiết kế với một cái nhìn về những kỹ thuật phát triển trong tương lai. Mạng không nên có những thành phần làm giới hạn việc triển khai các công nghệ kỹ thuật mới về sau này.
• Khả năng quản lý: mạng phải được thiết kế để dễ dàng quản lý và theo dõi nhằm đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.[5]
Khi hệ thống mạng đưa vào vận hành, trong q trình phát triển có nhiều máy tính được thêm vào một hệ thống, khơng thể đặt tất cả các máy tính trong một mạng LAN duy nhất. Nói chung, hai hoặc nhiều mạng LAN riêng biệt được kết nối với nhau bằng các cầu nối, tạo thành một mạng LAN mở rộng. Do các cơ quan quản lý riêng biệt trong các mạng LAN này nên khơng dễ gì tránh khỏi việc tạo vòng lặp. Các vịng lặp có thể gây ra một số ảnh hưởng phá ho ại trong các mạng LAN mở rộng. Nếu một vòng lặp tồn tại trong mạng, các máy chủ có thể nhận được các gói tin trùng lặp. Do đó việc lựa chọn mơ hình mạng phù hợp, triển khai các thiết bị chuyển mạch, dẫn đường thơng minh, có hệ thống quản lý mạng hiệu quả và cuối cùng là xây dựng được quy trình vận hành và quản lý mạng.
Sau đây chúng tôi sẽ lần lược mô tả các ứng dụng trong thiết kế, thi công hệ thống cáp mạng.
3.2.1 Lựa chọn mơ hình mạng, kiến trúc liên kết phù hợp
Như đề tài thiết kế mạng của nhóm chúng tơi đã nêu, mơ hình mạng được chọn là mơ hình phân cấp ba tầng vì có nhiều tính năng ưu việt, trong đó tầng lõi là thiết bị DrayTek VigorRouter 2960, tầng phân phối là nhiệm vụ của ba thiết bị DrayTek VirgoSwitch G2280 và tầng truy cập do các thiết bị DrayTek VirgoSwitch G1280 đảm nhận.
Từ mơ hình phân c ấp ba tầng, thiết kế mạng logic như hình sau. (Chi tiết thiết kế mạng theo đề tài của nhóm chúng tơi năm 2020).[5]
46 Hình 3.4: Sơ đồ thiết kế mạng logic theo mơ hình ba tầng
Theo thiết kế này, đường trục hệ thống là đường cáp quang nối giữa 3 tòa nhà, hiện tại nhà trường đã chạy ba đoạn cáp quang, mỗi đoạn cáp quang có từ 4 đến 8 sợi quang nối giữa các tòa nhà nhưng đang sử dụng chỉ 1 sợi mà thôi, r ất dễ dàng để sử dụng thêm dây thứ 2 đến dây thứ 8 cho mục đích là đường dự phịng. Hơn nữa nếu áp dụng các tính năng LACP giúp gộp băng thơng đường truyền thì khơng những có tính dự phịng mà giúp tăng băng thông các đường trục lên rất cao. Các thiết bị mạng Draytek chúng tôi mô t ả ở trên đều hỗ trợ tính năng LACP. Vấn đề cần thiết là thi công và cài đặt các chế độ LACP cho chúng mà thơi. Mơ hình phân cấp ba tầng có tính hội tụ cao, đây là mơ hình cơ bản cho hầu hết các hệ thống mạng hiện nay.
3.2.2 Sử dụng Trunking cho đường trục
Trunk là một kết nối điểm điểm (point-to-point) sẽ tạo lưu thông truyền và nhận giữa Switch hay giữa Switch với Router. Trunk sẽ truyền tải các tín hiệu của nhiều VLAN và có thể mở rộng VLAN trên toàn bộ hệ thống mạng. 100BaseT và Gigabit Ethernet Trunk sử dụng Inter-Switch Link (ISL), đây là một giao thức mặc định, hoặc chuẩn công nghệ IEEE 802.1Q để mang tín hiệu VLAN trên đường kết nối đơn.[2]
Các thiết bị của hãng Draytek mà chúng tôi mô tả ở trên là VigorRouter2960, VirgoSwitch G2280 đều hỗ trợ mô hình nhiều lớp mạng/vlan 802.1q (Trunking).
47 Hình 3.4 mơ tả sơ đồ ứng dụng VLAN cơ bản dùng chuẩn IEEE 802.1q. Trong đó thiết bị là cặp router và smart switch đều của hãng Draytek. Giả sử ta có sơ đồ sau
Hình 3.5: Hoạt động của cổng Trunk trên VLAN
Yêu c ầu đặt ra:- Tạo 4 VLAN 110, 120, 130, 140 và 4 lớp mạng tương ứng
như trên sơ đồ.- Dùng cổng 1 trên Vigor để trunk 4 vlan này xuống switch bên dưới. Để có thể trunk được các VLAN này đòi hỏi switch phải hỗ trợ chuẩn 802.1Q VLAN.
Tóm tắt các bước tiến hành
Bước 1. Cắm máy tính vào cổng LAN 2. Do ta dùng Cổng LAN 1 để làm cổng
TRUNK rồi. Cắm máy tính vào cổng LAN2 sẽ thuận tiện hơn cho việc cấu hình.
Bước 2. Tạo các VLAN mới với tag tương ứng theo yêu cầu và áp dụng lên cổng
LAN1. Vào mục LAN => Switch để làm bước này
Bước 3. Khai báo địa chỉ IP và DHCP server cho các VLAN này.
Ở đây trong báo cáo này chúng tôi không mô tả chi tiết các bước khai báo trên. Nếu các bước thiết lập đúng đắn, phần cấu hình VLAN 802.1Q trên Router DrayTek đã hồn tất. Ta có thể kết nối cổng LAN1 của Vigor2960 xuống switch layer2 của hệ thống và khai báo các VLAN tương ứng để sử dụng.[6]
3.2.3 Cấu hình High Availability tăng khả năng chịu tải cho hệ thống.
Từ mơ hình mạng phân c ấp 3 tầng, với cấu hình High Availability. Chúng ta sẽ cho chạy song song 2 thiết bị Vigor2960 để tăng khả năng chịu tải (Active - Standby mode) giúp đảm bảo sự hoạt động liên tục internet trong hệ thống mạng. Theo hình 3.5 chúng ta sẽ cấu hình thiết bị vigor (2960,3900) kết nối internet và một thiết bị vigor (2960,3900) cùng loại dự phòng cho thiết bị chạy chính. Ngồi ra để sử dụng hết sự hoạt động của cả hai router vigor cùng một lúc, theo mơ hình mạng bên dưới, chúng ta sẽ cấu hình cho phép VLAN 10,20 ra internet trên Vigor 2960A và VLAN 30,40 ra internet trên Vigor 2960B. Ngoai ra có thể dùng Virtual IP (172.16.x.254) cho cả 2 thiết bị.[6]
48 Hình 3.6: Mơ hình High Availability tăng khả năng chịu tải
Trường hợp Vigor 2960A lỗi , mất kết nối internet từ ISP1, hệ thống sẽ cho VLAN 10,20 đi qua 2960 B để kết nối internet như hình 3.6. Trường hợp Vigor 2960B lỗi, mất kết nối internet từ ISP2, hệ thống sẽ cho VLAN 30,40 đi qua 2960A để kết nối internet. Trong cả hai trường hợp khả năng mất kết nối internet sẽ rất khó xảy ra cho hệ thống. Bình thường cả hai đường truyền internet từ ISP1 và ISP2 đều được kết nối, lúc này khả năng chịu tải cho đường truyền internet sẽ đảm bảo cho nhu cầu cao của người dùng trong mạng.
Hình 3.7: Mơ hình High Availability lúc ISP1 hỏng
3.2.4 Cấu hình High Availability tăng khả năng dự phòng cho hệ thống
Nhằm gia tăng tính sẳn sàng cho hệ thống, DrayTek cung cấp tính năng HA trên dòng sản phẩm Vigor2960/3900 giúp hệ thống mạng luôn trong trạng thái sẳn sàng cao nhất ngay cả khi router chính bị lỗi.
Phương pháp này dự phòng theo Router, 1 router sẽ chạy chính, 1 router ở trạng thái nghỉ. Khi router chạy chính (Master) bị gặp sự cố thì router phụ (Bakup) sẽ tự động được bật lên thay thế. Sơ đồ logic như hình 3.6 [6]
49 Hình 3.8: Mơ hình logic High Availability tăng khả năng dự phịng
Hình 3.9: Mơ hình thực tế High Availability tăng khả năng dự phòng Theo sơ đồ 3.6 là sơ đồ thực tế HA có cân bằng tải 2 đường truyền
50
Các bước triển khai
Bước 1. Cấu hình hồn chỉnh các tham số LAN, WAN, Firewall, NAT v.v… trên 1
Router 2960/3900 (Làm master)
Bước 2. Backup c ấu hình và restore lên con Backup. Quá trình này khơng c ắm dây cho BACKUP. Chỉ cắm dây sau khi hồn tất việc cấu hình HA
Bước 3. Quy hoạch IP
Cấu hình Virtual IP (VIP): 192.168.111.254 (đây sẽ là default GW cho máy tính đi internet) Địa chỉ IP thật của Master: 192.168.111.1/24. Địa chỉ IP thật của Backup: 192.168.111.2/24 DHCP pool sẽ cấp từ 192.168.111.10->250
Bước 4. Cấu hình trên Master: