Tweet
Tác giả:
Võ Thị Hà
Võ Thị Hà
HOẠT ĐỘNG CHUYỂN MẠCH LỚP 2
- Trong các mạng Ethernet sử dụng hub, nhiều host được kết nối đến một miền đụng độ và một miền broadcast, và môi trường truyền hoạt động ở lớp 1. Mỗi host phải chia sẻ băng thông với các host khác được kết nối đến. Khi có nhiều hơn một host có nhu cầu truyền thì xảy ra đụng độ, và các host phải ngưng truyền và chờ trong khoảng thời gian rồi mới được truyền lại. Điều này làm các host hoạt động trong chế độ bán song công (half-duplex) bởi vì tại một thời điểm hoặc nó lắng nghe, hoặc nó truyền. Khi một frame bị lỗi thì mọi host đều nghe thấy nó. Ethernet Switch khắc phục được hạn chế này trong vài cách sau:
• Miền đụng độ được giới hạn, trên mỗi port của switch, miền đụng độ bao gồm chính port đó và thiết bị kết nối trực tiếp vào port đó (có thể là một host hoặc một hub).
• Các kết nối có thể hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn (full-duplex) vì không có sự tranh chấp đường truyền. Mỗi host có thể vừa truyền, vừa lắng nghe tại một thời điểm.
• Băng thông cũng không bị chia sẻ.
• Các frame lỗi không được truyền, switch sẽ kiểm tra các frame nhận được trên mỗi port, và chỉ có frame tốt mới được chuyển tiếp. Như vậy switch hoạt động theo kiểu lưu trữ là chuyển tiếp, nghĩa là lưu lại để kiểm tra và sau đó mới chuyển tiếp.
• Ta cũng có thể giới hạn được lưu lượng broadcast ở một ngưỡng nào đó.
• Đây là khả năng khác của hoạt động lọc thông minh và chuyển tiếp.
1. Trong suốt tính cầu nối:• Các kết nối có thể hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn (full-duplex) vì không có sự tranh chấp đường truyền. Mỗi host có thể vừa truyền, vừa lắng nghe tại một thời điểm.
• Băng thông cũng không bị chia sẻ.
• Các frame lỗi không được truyền, switch sẽ kiểm tra các frame nhận được trên mỗi port, và chỉ có frame tốt mới được chuyển tiếp. Như vậy switch hoạt động theo kiểu lưu trữ là chuyển tiếp, nghĩa là lưu lại để kiểm tra và sau đó mới chuyển tiếp.
• Ta cũng có thể giới hạn được lưu lượng broadcast ở một ngưỡng nào đó.
• Đây là khả năng khác của hoạt động lọc thông minh và chuyển tiếp.
- Switch được gọi là multi-bridge, mỗi port sở hữu một đoạn mạng LAN, riêng biệt với các port khác. Việc chuyển tiếp frame dựa vào địa chỉ MAC chứa trong mỗi frame, switch không thể chuyển các fraem mà không biết được địa chỉ đích. Hình 7.1 biểu diễn sự phát triển từ bridge 2 port, lên bridge nhiều port và sau đó là switch.
- Toàn bộ quá trình chuyển tiếp các frame sẽ được thực hiện sau biết được địa chỉ MAC nào kết nối đến port nào của switch. Switch biết được vị trí rõ ràng của các host hoặc nó học các thông tin này. Ta có thể cấu hình địa chỉ MAC khắp interface của switch, nhưng việc điều khiển khi có nhiều trạm nối hoặc di chuyển trong mạng thì nhanh.
- Để học một cách tự động về các vị trí của trạm, một switch sẽ lắng nghe các frame vào và giữ thông tin địa chỉ trong một bảng. Vì frame được nhận trên một port, nên switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC. Nếu địa chỉ đó không có trong bảng, thì địa chỉ MAC, số port, và VLAN trên frame sẽ được ghi vào bảng. Việc học địa chỉ từ các gói vào thì dễ dàng và dễ hiểu.
- Các frame vào cũng có địa chỉ MAC đích, một lần nữa, switch sẽ tìm địa chỉ này trong bảng của nó, hi vọng tìm thấy số port và VLAN. Nếu nó được tìm thấy,thì frame sẽ được chuyển tiếp trên port đó. Ngược lại, frame sẽ được chuyển tiếp theo kiểu "nổ lực tối đa" (best effort) bằng cách truyền qua tất cả các port thuộc về VLAN nguồn. Điều này được gọi là tràn unicast không được biết (Unknown Unicast Flooding) .Hình 7.2 mô tả quá trình này, và chỉ sử dụng một VLAN để đơn giản hóa.
- Các frame chứa địa chỉ MAC đích là broadcast hay multicast cũng bị tràn vì các địa chỉ đích này không được biết. Switch đã xác định từ trước các vị trí multicast, nên việc tràn này sẽ thực hiện bằng cách mặc định.
2. Quá trình một frame đi trong mạng switch lớp:
- Ta đã biết về các frame chuyển qua một switch lớp 2 như thế nào, điều này sẽ giúp ta cấu hình switch cho các chức năng phức tạp. Hình 7.3 biểu diễn một Catalyst switch lớp 2 và quá trình quyết định chuyển tiếp mỗi frame.
- Vì hàng được phục vụ và frame đưa vào đó, nên switch không chỉ tính toán chuyển tiếp frame đi đâu, mà còn chuyển tiếp nó như thế nào. Có hai bước giải quyết cơ bản là :thứ nhất là tìm port vào, và thứ hai liên quan đến cách chuyển tiếp. Tất cả điều này xảy ra một lúc vì các phần cứng chuyển mạch độc lập với nhau và được mô tả như sau:
• Bảng chuyển tiếp lớp 2: địa chỉ MAC đích của frame được sử dụng như là một khóa trong bảng bộ nhớ nội dung địa chỉ CAM (Content Addressable Memory) hoặc bảng địa chỉ. Nếu tìm thấy địa chỉ, thì port ra và định danh VLAN (VLAN ID) thích hợp sẽ được đọc từ bảng. Ngược lại frame sẽ được tràn qua tất cả các port trong VLAN đó.
• Bảo mật danh sách điều khiển truy cập ACL (Access Control List): ACL đựơc dùng để nhận dạng frame theo địa chỉ MAC, các kiểu giao thức (đối với các frame không phải IP), địa chỉ IP, các giao thức, và số port lớp 4. Bộ nhớ địa chỉ ba bậc TCAM (Ternary Content Access Addressable Memory) chứa các ACL.
• QoS ACL: các ACL khác có thể sắp xếp các frame vào theo tham số chất lượng dịch vụ QoS, để điều khiển tốc độ luống lưu lượng, và đánh dấu tham số QoS trong frame ra. TCAM cũng được dùng để đưa ra quyết định trong bảng tìm kiếm.
- Sau khi tìm kiếm trong bảng CAM và TCAM, frame được đặt vào trong hàng đợi trên port ra thích hợp. Hàng đợi ra xác định bằng giá trị QoS chứa trong frame hoặc đi qua cùng với frame. Giống như hàng đợi vào, hàng đợi ra được phục vụ theo tính quan trọng của thời gian, nên các frame được gửi ra ngoài mà không bị trễ do lưu lượng ra khác.
(hết)
Comment