Bài giảng môn Thiết bị mạng - Chương 5: Switch (bộ chuyển mạch)
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Thiết bị mạng - Chương 5: Switch (bộ chuyển mạch)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tài liệu đính kèm:
- bai_giang_mon_thiet_bi_mang_chuong_5_switch_bo_chuyen_mach.pdf
Nội dung text: Bài giảng môn Thiết bị mạng - Chương 5: Switch (bộ chuyển mạch)
- CHƯƠNG 5 173
- SWITCH (bộ chuyển mạch) 1. Các khái niệm về chuyển mạch 2. Thiết kế mạng LAN 3. Cấu hình Switch 4. Giao thức Spanning Tree 5. VLANs và VTP 174
- Các khái niệm về chuyển mạch Mạng LAN ngày nay 175
- Các khái niệm về chuyển mạch Chức năng hoạt động theo lớp của các thiết bị mạng 176
- Các khái niệm về chuyển mạch Chức năng hoạt động theo lớp của các thiết bị mạng (routing) 177
- Các khái niệm về chuyển mạch Đụng độ xảy ra trong mạng 178
- Các khái niệm về chuyển mạch Kết nối user bằng Hub 179
- Các khái niệm về chuyển mạch Kết nối user bằng Bridge 180
- Các khái niệm về chuyển mạch Layer 2 Bridging (Bắc cầu ở lớp 2) Ethernet là một môi trường chia sẻ, chỉ một node có thể truyền số liệu vào một thời điểm Bảng bắc Tăng số lượng host trên cầu một segment, xác suất đụng độ tăng, đưa đến kết quả có nhiều hoạt động truyền lại hơn. Giải pháp: chia segment lớn thành nhiều segment nhỏ. 181
- Các khái niệm về chuyển mạch Kết nối user bằng Switch 182
- Các khái niệm về chuyển mạch Layer 2 Switching (chuyển mạch ở lớp 2) Một bridge chỉ có hai port và chia một miền đụng độ thành hai phần. Bridge hoạt động dựa trên địa chỉ MAC và không ảnh hưởng đến địa chỉ lớp 3. Bridge chia miền đụng độ chứ không ảnh hưởng đến miền quảng bá. 183
- Các khái niệm về chuyển mạch Layer 2 Switching Một Switch về cơ bản là một bridge nhiều port, nó thiết lập động và duy trì một bảng CAM (Content Addressable Memory) lưu trữ tất cả thông tin MAC cho mỗi port. Khi nhận được gói tin, Switch sẽ kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tin đã có trong bảng MAC chưa. Nếu chưa, nó sẽ thêm địa chỉ MAC này vào trong bảng MAC. Tiếp theo Switch sẽ kiểm tra địa chỉ đích của gói tin có trong bảng MAC chưa. Nếu chưa có thì nó sẽ gởi gói tin đi tất cả các cổng (ngoại trừ cổng gởi gói tin vào). Ngược lại Switch sẽ kiểm tra port đích và port nguồn, nếu trùng nhau thì nó sẽ loại bỏ gói tin, nếu khác nhau thì nó sẽ gởi gói tin đến port đích tương ứng. 184
- Các khái niệm về chuyển mạch Hoạt động chuyển mạch của Switch 185
- Các khái niệm về chuyển mạch Các phương pháp chuyển mạch Store-and-Forward: Một switch nhận toàn bộ frame trước khi gởi nó ra ngoài port đích nhằm đảm bảo frame nhận được là tốt trước khi chuyển ra ngoài. Cut-Through: Một switch có thể bắt đầu truyền frame ngay khi nhận được MAC addr đích. Fragment-Free: Dung hòa giữa chế độ cut- through và store-and-forward, đọc 64 byte đầu tiên, bao gồm cả frame header và bắt đầu chuyển mạch trước khi toàn bộ data và checksum được đọc. 186
- Các khái niệm về chuyển mạch Các phương pháp chuyển mạch 187
- Các khái niệm về chuyển mạch Chia sẻ băng thông 188
- Các khái niệm về chuyển mạch Các yếu tố tác động đến hiệu suất mạng 189
- Các khái niệm về chuyển mạch Chế độ song công và bán song công Simplex Transmission Half-duplex Transmission Full-duplex Transmission 190
- Các khái niệm về chuyển mạch Latency Latency là thời gian trễ tính từ thời điểm một frame bắt đầu rời khỏi nguồn cho đến thời điểm frame đi đến đích. Thời gian này bịảnh hưởng bởi: Trễ đường truyền. Trễ mạch điện tử. Trễ phần mềm. Trễ bởi nội dung của frame. 191
- Các khái niệm về chuyển mạch Miền đụng độ và miền quảng bá Miền đụng độ (Collision domain) Là các segment mạng vật lý được kết nối ở đócó các đụng độ có thể xảy ra. Mỗi khi một đụng độ xảy ra trên mạng, tất cả các hoạt động truyền dừng lại trong một khoảng thời gian. Thiết bị thuộc lớp 1 không chia tách miền đụng độ mà chỉ mở rộng miền đụng độ. Thiết bị thuộc lớp 2 và 3 chia tách miền đụng độ thành các miền đụng độ nhỏ hơn (sự phân đoạn mạng – segmentation). 192
- Các khái niệm về chuyển mạch Miền đụng độ và miền quảng bá Miền quảng bá (Broadcast domain) Một broadcast domain là một nhóm các miền đụng độ được kết nối bởi các thiết bị lớp 2. Các broadcast nếu quá mức có thể làm giảm hiệu suất của mạng LAN. Broadcast được kiểm soát bởi thiết bị lớp 3. Router có thể phân chia các broadcast domain. 193
- Các khái niệm về chuyển mạch Miền đụng độ và miền quảng bá Broadcast ở lớp 2 Khi một host cần truyền thông tới một host trên mạng, nó gởi một broadcast frame tới địa chỉ MAC đích là 0xFFFFFFFFFFFF. Sự tích lũy lưu lượng broadcast có thể làm tràn ngập mạng và không còn băng thông cho ứng dụng truyền số liệu -> bão broadcast. Các máy trạm broadcast để yêu cầu ARP khi cần định vị một địa chỉ MAC không có trong bảng ARP. Các giao thức định tuyến cũng có thể gây ra broadcast. Mỗi 30 giây, RIPv1 dùng broadcast để truyền lại toàn bộ bảng định tuyến RIP đến các router khác. 194
- Các khái niệm về chuyển mạch Miền đụng độ và miền quảng bá 195
- Các khái niệm về chuyển mạch Miền đụng độ và miền quảng bá 196
- Các khái niệm về chuyển mạch Phân đoạn mạng LAN 197
- Các khái niệm về chuyển mạch Phân đoạn mạng với Bridge 198
- Các khái niệm về chuyển mạch Phân đoạn mạng với Switch 199
- Các khái niệm về chuyển mạch Phân đoạn mạng với Switch switch Collision Domains 1111 3333 Abbreviated MAC addresses 2222 4444 200
- Các khái niệm về chuyển mạch Phân đoạn mạng với Router 201
- Các khái niệm về chuyển mạch Layer 2 Broadcast 202
- Các khái niệm về chuyển mạch Broadcast Domain Switch 1 172.30.1.21 255.255.255.0 172.30.2.16 172.30.2.10 172.30.1.23 172.30.2.12 Switch 2 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 •AllARP Switched Request Network - Two Networks y Two Subnets 172.30.1.25 y Several Collision Domains 255.255.255.0 y One per switch port 172.30.1.27 172.30.2.14 255.255.255.0 y One Broadcast Domain 255.255.255.0 203
- Các khái niệm về chuyển mạch Broadcast Domain 204
- Thiết kế mạng LAN Các mục tiêu: Khả năng hoạt động được Khả năng mở rộng Khả năng thích ứng Khả năng quản lý Những điều cần quan tâm: Chức năng và vị trí đặt server Phát hiện đụng độ Phân đoạn mạng Miền quảng bá 205
- Thiết kế mạng LAN Vị trí đặt server 206
- Thiết kế mạng LAN Sơ đồ mạng theo lớp OSI 207
- Thiết kế mạng LAN Sơ đồ luận lý Enterprise servers sẽ được đặt tại Main Distribution Facility (MDF). Workgroup servers sẽ được đặt tại Intermediate Distribution Facilities (IDFs) 208
- Thiết kế mạng LAN Sơ đồ vật lý 209
- Thiết kế mạng LAN Sơ đồ vật lý MDF IDF 210
- Thiết kế mạng LAN Sơ đồ địa chỉ 211
- Thiết kế mạng LAN Thiết kế Layer 1 212
- Thiết kế mạng LAN Thiết kế Layer 1 213
- Thiết kế mạng LAN Thiết kế Layer 1 214
- Thiết kế mạng LAN Thiết kế Layer 1 215
- Thiết kế mạng LAN Thiết kế Layer 2 216
- Thiết kế mạng LAN Thiết kế Layer 3 217
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Tầng truy cập: cung cấp kết nối vào hệ thống mạng cho user. Tầng phân phối: cung cấp các chính sách kết nối. Tầng trục chính: cung cấp sự vận chuyển tối ưu giữa các site. 218
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Chức năng của tầng truy cập: Chia sẻ băng thông. Chuyển mạch băng thông. Lọc lớp MAC. Microsegment 219
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Các dòng Switch của Cisco sử dụng ở tầng truy cập Catalyst 4000 Switch 220
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Chức năng của tầng phân phối: Xác định miền quảng bá hay miền multicast. Định tuyến VLAN. Bảo mật 221
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Các dòng Switch dùng ở tầng phân phối: Catalyst 2926G. Catalyst 5000. Catalyst 6000. Catalyst 6500 Switch Catalyst 2926G Switch 222
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Chức năng của tầng trục chính: Chuyển mạch tốc độ cao. Có thể sử dụng router riêng bên ngoài. Không cản trở gói để duy trì tốc độ. 223
- Thiết kế mạng LAN Mô hình thiết kế phân cấp trong mạng LAN vừa và lớn Các dòng Switch dùng ở tầng trục chính: Catalyst 6500. Catalyst 8500. IGX 8400. Catalyst 8540 Switch Switch đa dịch vụ IGX 8400 224
- Cấu hình Switch Cấu tạo vật lý Switch là một máy tính đặc biệt có: CPU RAM Hệ điều hành Ports 225
- Cấu hình Switch Đèn LED báo hiệu trên switch 226
- Cấu hình Switch Đèn LED báo hiệu trên switch Đèn System: Tắt: switch không được cấp nguồn Xanh: switch được cấp nguồn và hoạt động Vàng cam (Amber): hệ thống bị lỗi. Một hay nhiều lỗi xuất hiện trong quá trình power-on-selt-test (POST) 227
- Cấu hình Switch Đèn LED báo hiệu trên switch Đèn RPS (Redundant power supply) Tắt: module RPS không cài đặt. Xanh: module RPS đang hoạt động. Chớp xanh (Flashing green): RPS đã kết nối nhưng không hoạt động vì đang cấp nguồn cho thiết bị khác. Vàng cam (Amber): RPS đã cài đặt nhưng không hoạt động. Chớp vàng cam (Flashing Amber): nguồn nội bị hỏng và RPS đang cung cấp nguồn cho switch. 228
- Cấu hình Switch Đèn LED báo hiệu trên switch Đèn STAT: Tắt: không có link. Xanh: link có, không kích hoạt. Chớp xanh: có link, có dữ liệu truyền. Xen kẻ Xanh và Vàng cam: link có lỗi. Vàng cam (Amber): cổng không chuyển tiếp do không được kích hoạt vì lý do quản trị (vi phạm địa chỉ, bị khóa do Spanning Tree Protocol). 229
- Cấu hình Switch Đèn LED báo hiệu trên switch Đèn theo dõi tải (Bandwidth utilization – UTL LED): Xanh: hiện trang đang dùng tải. Vàng cam: số tải cực đại đang dùng. Đèn Full –duplex (FDUP LED on): Xanh: cổng được cấu hình full-duplex. Tắt: cổng được cấu hình half-duplex. Đèn 100: Tắt: đang hoạt động ở 10 Mbps. Xanh: đang hoạt động ở 100 Mbps. 230
- Cấu hình Switch Kết nối switch đến máy tính 231
- Cấu hình Switch Kết nối switch đến máy tính 232
- Cấu hình Switch Cài đặt thông số cho Hyper Terminal 233
- Cấu hình Switch Quá trình khởi động của switch 234
- Cấu hình Switch Quá trình khởi động của switch 235
- Cấu hình Switch Kết nối switch đến máy tính 236
- Cấu hình Switch Giao diện dòng lệnh (CLI) của switch 237
- Cấu hình Switch Một số thao tác trên dòng lệnh của switch 238
- Cấu hình Switch Một số lệnh Show trên switch 239
- Cấu hình Switch Một số lệnh Show trên switch 240
- Cấu hình Switch Chuyển đổi Mode 241
- Cấu hình Switch Xem phiên bản IOS 242
- Cấu hình Switch Kiểm tra cấu hình mặc định của switch 243
- Cấu hình Switch Đặc điểm mặc định của các port trên switch 244
- Cấu hình Switch Quản lý bảng địa chỉ MAC 245
- Cấu hình Switch Quản lý bảng địa chỉ MAC 246
- Cấu hình Switch Cấu hình mặc định của VLAN 247
- Cấu hình Switch Nội dung mặc định của flash 248
- Cấu hình Switch Xoá mọi cấu hình cũ trên switch 249
- Cấu hình Switch Đặt tên và mật khẩu cho đường console và vty 250
- Cấu hình Switch Cấu hình tốc độ và chế độ song công cho port 251
- Cấu hình Switch Cấu hình địa chỉ IP 252
- Cấu hình Switch Cấu hình Default Gateway 253
- Cấu hình Switch Copy IOS từ TFTP Server 254
- Giao thức Spanning-Tree Cấu trúc dự phòng (Redundancy) One Bridge Redundant Bridges 255
- Giao thức Spanning-Tree Cấu trúc chuyển mạch dự phòng 256
- Giao thức Spanning-Tree Trận bão quảng bá (Broadcast Storm) 257
- Giao thức Spanning-Tree Truyền nhiều lượt frame 258
- Giao thức Spanning-Tree Cơ sở dữ liệu MAC không ổn định 259
- Giao thức Spanning-Tree Cấu trúc dự phòng và Spanning-Tree 260
- Giao thức Spanning-Tree Cấu trúc dự phòng và Spanning-Tree 261
- Giao thức Spanning-Tree Cấu trúc dự phòng và Spanning-Tree 262
- Giao thức Spanning-Tree Giá trị chi phí mặc định tương ứng với tốc độ của đường kết nối 263
- Giao thức Spanning-Tree Kết quả tính toán của giao thức Spanning-Tree 264
- Giao thức Spanning-Tree Kết quả tính toán của giao thức Spanning-Tree 265
- Giao thức Spanning-Tree Chọn Root Bridge ALSwitch#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32768 Address 0003.e334.6640 Cost 19 Port 23 (FastEthernet0/23) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address 000b.fc28.d400 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Port ID Designated Port ID Name Prio.Nbr Cost Sts Cost Bridge ID Prio.Nbr Fa0/23 128.23 19 FWD 0 32768 0003.e334.6640 128.25 ALSwitch# 266
- Giao thức Spanning-Tree Chọn Root Porte 2950#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32768 Address 0003.e334.6640 Cost 19 Port 23 (FastEthernet0/23) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address 000b.fc28.d400 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Port ID Designated Port ID Name Prio.Nbr Cost Sts Cost Bridge ID Prio.Nbr Fa0/23 128.23 19 FWD 0 32768 0003.e334.6640 128.2 267
- Giao thức Spanning-Tree Trạng thái của các port trong Spanning-Tree 268
- Giao thức Spanning-Tree PortFast 269
- Giao thức Spanning-Tree cấu hình PortFast 270
- Giao thức Spanning-Tree Hoạt động của giao thức Spanning-Tree 271
- Giao thức Spanning-Tree Hoạt động của giao thức Spanning-Tree 272
- Giao thức Spanning-Tree Hoạt động của giao thức Spanning-Tree 273
- Giao thức Spanning-Tree Tính toán lại Spanning-Tree 274
- VLANs Phân đoạn mạng LAN truyền thống và theo VLAN 275
- VLANs Phân đoạn mạng LAN theo VLAN 276
- VLANs Miền quảng bá với VLAN 1) Without 10.0.0.0/8 2) With 10.1.0.0/16 VLANs VLANs 10.2.0.0/16 10.3.0.0/16 277
- VLANs Miền quảng bá với VLAN 278
- VLANs VLAN cố định 279
- VLANs VLAN động 280
- VLANs Chia VLAN theo port 281
- VLANs Ích lợi của VLAN Di chuyển máy trạm trong LAN dễ dàng. Thêm máy trạm vào LAN dễ dàng. Thay đổi cấu hình LAN dễ dàng. Kiểm soát giao thông mạng dễ dàng. Gia tăng khả năng bảo mật. 282
- VLANs Các loại VLAN 283
- VLANs Các loại VLAN 284
- VLANs Cấu hình VLAN cố định Số lượng VLAN tối đa phụ thuộc vào switch. VLAN 1 là VLAN mặc định. Switch phải ở chế độ VTP server để tạo, thêm hoặc xóa VLAN. Cấu hình VLAN: Switch#vlan database Switch(vlan)#vlan vlan_number Switch(vlan)#exit Gán port vào VLAN: Switch(config)#interface fastethernet 0/9 Switch(config-if)#switchport access vlan vlan_number 285
- VLANs Cấu hình VLAN cố định Default vlan Default vlan 1 10 vlan 1 Assign ports to the VLAN Switch(config)#interface fastethernet 0/9 Switch(config-if)#switchport access vlan 10 access – Denotes this port as an access port and not a trunk link (later) 286
- VLANs Cấu hình VLAN cố định Default vlan Default vlan 1 300 vlan 1 287
- VLANs Cấu hình VLAN cố định vlan 2 SydneySwitch(config)#interface fastethernet 0/5 SydneySwitch(config-if)#switchport access vlan 2 SydneySwitch(config-if)#exit SydneySwitch(config)#interface fastethernet 0/6 SydneySwitch(config-if)#switchport access vlan 2 SydneySwitch(config-if)#exit SydneySwitch(config)#interface fastethernet 0/7 SydneySwitch(config-if)#switchport access vlan 2 288
- VLANs Cấu hình VLAN cố định 289
- VLANs Cấu hình VLAN cố định 290
- VLANs Cấu hình VLAN cố định 291
- VLANs Kiểm tra cấu hình VLAN 292
- VLANs Kiểm tra cấu hình VLAN 293
- VLANs Lưu cấu hình VLAN 294
- VLANs Xoá VLAN 295
- VTP (VLAN Trunking Protocol) VLANs 296
- VTP (VLAN Trunking Protocol) Trunking operation 297
- VTP (VLAN Trunking Protocol) Trunking operation 298
- VTP (VLAN Trunking Protocol) Trunking operation 299
- VTP VLANs và Trunking Non-Trunk Links Trunk Link Non-Trunk Links Đường Trunk là một kết nối điểm nối điểm giữa một hay nhiều interface của switch và các thiết bị router hoặc switch khác. 802.1Q ISL 300
- VTP Cấu hình Trunking Lưu ý: Trên nhiều switches, lệnh switchport trunk encapsulation cần phải được thực hiện trước lệnh switchport mode trunk. 301
- VTP Cấu hình Trunking Switch(config-if)switchport trunk encapsulation [dot1q|isl] 302
- VTP Cấu hình Trunking 303
- VTP Tính năng của VTP 304
- VTP Cơ chế của VTP 305
- VTP Hoạt động của VTP 306
- VTP VTP Pruning 307
- VTP Cấu hình VTP 308
- VTP Cấu hình VTP 309
- VTP Cấu hình VTP 310
- VTP Cấu hình VTP 311
- VTP Cấu hình VTP 312
- VTP Cấu hình 802.1Q Trungking 313
- VTP Cấu hình VTP – Kiểm tra 314
- VTP Cấu hình VTP – Kiểm tra 315
- VTP Cấu hình VTP – Kiểm tra 316