455

Hình 7.2.5.a. Các trạng thái port Spanning - Tree. Khi kết nối bắt đầu đợc mở lên,
trạng thái đầu tiên của port là trạng thái khoá (Blocking). Sau khi thuật toán
Spanning - Tree tính toán xong và chọn port đó là port gốc hay là port chỉ định của
một segment LAN thì port sẽ đợc lần lợt chuyển sang trạng thái nghe
(Listenning), trạng thái học (Learning) và cuối cùng trạng thái truyền dữ liệu
(Forwarding).

ở trạng thái nghe, switch chỉ xác định xem port này có kết nối về gốc với chi phí
thấp nhất hay không, có tạo vòng lặp hay không. Nếu kết quả port này không đợc
chọn làm port gốc và cũng không đợc chỉ định làm port nối vào một segment
LAN nào thì port sẽ đợc đa trở về trạng thái khoá. Trạng thái nghe kéo dài
khoảng 15 giây, khoảng thời gian này gọi là thời gian chờ chuyển trạng thái
(Forward delay). Trong trạng thái nghe, port vẫn không chuyển gói dữ liệu, cha
học địa chỉ MAC, vẫn chỉ xử lý gói BPDU thôi.
Sau đó, port chuyển từ trạng thái nghe sang trạng thái học. ở trạng thái này,
port cha chuyển dữ liệu của user nhng đã bắt đầu học địa chỉ MAC từ các gói dữ
liệu nhận đợc và vẫn xử lý gói BPDU. Trạng thái học kéo dài khoảng 15 giây và
khoảng thời gian này cũng đợc gọi thời gian chờ chuyển trạng thái (Forward
delay).
Sau cùng, port chuyển từ trạng thái học sang trạng thái truyền dữ liệu. ở
trạng thái này, port thực hiện truyền dữ liệu của user, học địa chỉ MAC đồng thời
vẫn xử lý gọi BPDU.

456
Một port có thể rơi vào trạng thái không hoạt động (disable). Trạng thái này
là do ngời quản trị cài đặt cho port bằng lệnh shutdown hoặc do chính bản thân
port không có kết nối hoặc bị h, không hoạt động đợc.
Khoảng thời gian của mỗi trạng thái nh đã nêu ở trên là khoảng thời gian

mặc định đợc tính cho một hệ thống mạng có tối đa 7 switch trên một nhánh tính
từ gốc.
7.2.6. Spanning - Tree tính toán lại.
Sau khi hệ thống mạng chuyển mạch đã hội tụ, tất cả các port trên mọi
switch và bridge đều ở trạng thái truyền dữ liệu hoặc trạng thái khoá. Port truyền
dữ liệu là port có thể truyền , nhận dữ liệu và BPDU. Port khoá là port chỉ nhận gói
BPDU mà thôi.
Khi cấu trúc mạng có sự thay đổi, switch và bridge sẽ tính toán lại cấu trúc
hình cây và có thể gây cản trở cho giao thông mạng của user khi đang trong quá
trình tính toán.
Thời gian hội tụ theo chuẩn IEEE 801.1D cho cấu trúc hình cây mới là
khoảng 50 giây. Khi cấu trúc mạng có sự thay đổi xảy ra, sau thời gian chờ tối đa
(max - age) là 20 giây để xác định sự thay đổi đó, Spanning - Tree mới bắt đầu tính
lại và chuyển trạng thái cho port. Từ trạng thái khoá, port đợc chuyển sang trạng
thái nghe. Sau đó ở trạng thái nghe 15 giây rồi mới chuyển sang trạng thái học và ở
trạng thái học 15 giây rồi mới chuyển sang trạng thái truyền dữ liệu. Nh vậy tổng
cộng là 50 giây để cấu trúc mạng chuyển sang cấu hình cây mới đáp ứng theo sự
thay đổi.

457

Hình 7.2.6.a
Ví dụ một cấu trúc mạng chuyển mạch đã hội tụ nh trên. Theo chu kỳ mặc
định, cứ 20 giây các switch lại thực hiện trao đổi gói BPDU một lần. Giả sử kết nối
trên port 1/1 của Cat - B bị đứt. Khi đó Cat - B không còn nhận đợc gói BPDU
theo định kỳ trên port 1/1 nữa. Trong khi đó Cat - B vẫn nhận đợc gói BPDU đều
đặn trên port 1/2. Cat - B đợi hết thời gian chờ tối đa (max - age) là 20 giây mới xác
định kết nối trên port 1/1 đã chết và bắt đầu chuyển sang trạng thái cho port 1/2.
Port 1/2 không thể chuyển ngay từ trạng thái khoá sang trạng thái chuyền dữ liệu
đợc mà phải trải qua 2 trạng thái trung gian là trạng thái nghe và trạng thái học,

mỗi trạng thái trung gian này kéo dài 15 giây. Nh vậy tổng cộng là 50 giây kể từ
lúc kết nối trên port 1/1 của Cat - B bị đứt, mạng mới chuyển xong sang cấu trúc
mới để đáp ứng theo sự cố này.

458


Hình 7.2.6.b. Kết quả tính lại là cấu trúc mới nh hình vẽ.

7.2.7. Giao thức Rapid Spanning - Tree.
Giao thức Rapid Spanning - Tree đợc định nghĩa trong chuẩn IEEE 802.1w.
Giao thức này giới thiệu các vấn đề mới sau:
Làm rõ hơn vai trò và trạng thái của port.
Định nghĩa các loại kết nối có thể chuyển nhanh sang trạng thái truyền dữ
liệu.
Cho phép các switch trong mạng đã hội tụ tự gửi các gói BPDU của nó chứ
không chỉ riêng gói BPDU của bridge gốc.
Trạng thái khoá (bloocking) đợc đổi tên thành trạng loại bỏ (discarding).
Port loại bỏ đóng vai trò là một port dự phòng. Trong mỗi segment có một port
đợc chỉ định (designated port) để kết nối vào segment đó. Nếu port chỉ định này bị
sự cố thì port loại bỏ tơng ứng sẽ đợc thay thế ngay cho port đó.

459

Hình 7.2.7.a. Port 1 trên Switch Y là port thay thế cho port 1 trên Switch X.

Các kết nối đợc phân thành các loại nh kết nối điểm - đến - điểm, kết nối chia
sẻ và kết nối biên cuối (edge - link). Kết nối điểm - đến - điểm là kết nối giữa hai
switch. Kết nối chia sẻ là kết nối có nhiều switch cùng kết nối vào. Kết nối biên
cuối là kết nối từ switch xuống host, không còn switch nào khác xen giữa. Phân

biệt thành nhiều loại kết nối cụ thể nh vậy, việc nhận biết sự thay đổi cấu trúc
mạng sẽ nhanh hơn.
Kết nối điểm - đến - điểm và kết nối biên cuối sẽ đợc chuyển vào trạng thái
truyền dữ liệu ngay lập tức vì không hề có vòng lặp trên những kết nối dạng này.

460

Hình 7.2.7.b. Các loại kết nối trong Rapid Spanning - Tree.

Thời gian hội tụ sẽ không lâu hơn 15 giây kể từ khi có sự thay đổi.
Giao thức Rapid Spanning - Tree, hay IEEE 802.1w sẽ thực sự thay thế cho
giao thức Spanning - Tree, hay IEEE 802.1D.
TổNG kết
Sau khi hoàn tất chơng này, bạn cần nắm đợc các ý quan trọng sau:
Sự dự phòng và vai trò quan trọng của nó trong hệ thống mạng.
Các thành phần chính trong cấu trúc mạng dự phòng.
Trận bão quảng bá và tác hại của nó trong mạng chuyển mạch.
Truyền nhiều lợt frame và tác hại của nó lên mạng chuyển mạch.
Nguyên nhân và hậu quả của việc cơ sở dữ liệu địa chỉ MAC không ổn
định.
Lợi ích và nguy cơ của cấu trúc mạng dự phòng.

461
Vai trò của Spanning - Tree trong cấu trúc mạng dự phòng.
Các hoạt động cơ bản của Spanning - Tree.
Quá trình bầu bridge gốc.
Các trạng thái Spanning - Tree.
So sánh giao thức Spanning - Tree và giao thức Rapid Spanning - Tree.



462
CHNG 8 : VLAN
GII THIU
Một đặc tính quan trọng của mạng chuyển mạch Ethernet là mạng LAN
ảo(VLAN).VLAN là một nhóm lôgic các thiết bị mạng hoặc các usur. Các thiết bị
mạng hoặc user đợc nhóm lại theo chức năng, phòng ban hoặc theo ứng dụng chứ
không theo vị trí vật lý nữa. Các thiết bị trong một VLAN đợc giới hạn chỉ thông
tin liên lạc với các thiết bị trong cùng VLAN. Chỉ có router mới cung cấp kết nối
giữa các VLAN khác nhau. Cisco đang cố gắng hớng tới sự tơng thích với các
nhà sản xuất khác nhau nhng mỗi nhà sản xuất đã phát triển sản phẩm VLAN
riêng độc quyền của họ cho nên chúng có thể không hoàn toàn tơng thích với
nhau.
VLAN với cách phân nguồn tài nguyên và user theo lôgic đã làm tăng hiệu
quả hoạt động của toàn bộ hệ thống mạng. Các công ty, tổ chức thờng sử dụng
VLAN để phân nhóm user theo lôgic mà không cần quan tâm đến vị trí vật lý của
họ. Nhờ đó, user trong phòng Maketing sẽ đợc nhóm vào Maketing VLAN, user
trong phòng Kĩ thuật đợc đặt vào VLAN kĩ thuật.
Với VLAN,mạng có khả năng phát triển, bảo mật và quản lý tốt hơn vì
router trong cấu trúc VLAN có thể ngăn gói quảng bá, bảo mật và quản lý dòng lu
lợng mạng.
VLAN là một công cụ mạnh trong thiết kế và cấu hình mạng. Với VLAN
các công việc thêm bớt, chuyển đổi trong cấu trúc mạng khi cần thiết trở nên đơn
giản hơn rất nhiều. VLAN còn giúp gia tăng bảo mật và kiểm soát quảng bá Lớp 3.
Tuy nhiên nếuVLAN đợc cấu hình không đúng sẽ làm cho mạng hoạt động kém
hoặc có khi không hoạt động đợc. Do đó, khi thiết kế mạng, việc nắm đợc cách
triển khai VLAN trên nhiều switch khác nhau là rất quan trọng.
Sau khi hoàn tất chơng trình này, các bạn có thể thực hiện đợc những việc
sau:
+Định nghĩa VLAN
+Liệt kê các ích lợi của VLAN

+Giải thích VLAN đợc sử dụng để tạo miền quảng bá nh thế nào.

463
+Giải thích router đợc sử dụng để thông tin liên lạc giữa các VLAN nh thế
nào.
+Liệt kê các loại VLAN
+Định nghĩa ISL và 802.1Q
+Giải thích các khái niệm VLAN theo địa lý.
+Cấu hình VLAN có cố định trên dòng Catalyst 29xx switch.
+Kiểm tra và lu cấu hình VLAN
+Xoá VLAN khỏi cấu hình switch.
8.1 Khái niệm về VLAN
8.1.1 Giới thiệu về VLAN
VLAN là một nhóm các thiết bị mạng không bị giới hạn theo vị trí vật lý
hoặc theo LAN switch mà chúng kết nối vào.
VLAN là một segment mạng theo lôgic dựa trên chức năng, đội nhóm hoặc
ứng dụng của một tổ chức chứ không phụ thuộc vị trí vật lý hay kết nối vật lý trong
mạng. Tất cả các máy trạm và server đợc sử dụng bởi cùng một nhóm làm việc sẽ
đợc đặt trong cùng VLAN bất kể vị trí hay kết nối vật lý của chúng.
Mọi công việc cấu hình VLAN hoặc thay đổi cấu hình VLAN đều đợc thực
hiện trên phần mềm mà không cần thay đổi cáp và thiết bị vật lý.
Một máy trạm trong một VLAN chỉ đợc liên lạc với file server trong cùng
VLAN với nó. VLAN đợc nhóm theo chức năng lôgic và mỗi VLAN là một miền
quảng bá, do đó gói dữ liệu chỉ đợc chuyển mạch trong cùng một VLAN.
VLAN có khả năng mở rộng, bảo mật và quản lý mạng tốt hơn. Router trong
cấu trúc VLAN thực hiện ngăn chặn quảng bá, bảo mật và quản lý nguồn giao
thông mạng. Switch không thể chuyển mạch giao thông giữa các VLAN khác nhau.
Giao thông giữa các VLAN phải đợc định tuyến qua router.

464


Hình 8.1.1 Phân đoạn mạng LAN theo kiểu truyền thống và theo VLAN.
8.2.1 Miền quảng bá với VLAN và router
Một VLAN là một miền quảng bá đợc tạo nên bởi một hay nhiều switch.
Hình 8.1.2.a cho thấy tạo 3 miền quảng bá riêng biệt trên ba switch nh thế nào.
Định tuyến Lớp 3 cho phép router chuyển gói giữa các miền quảng bá với nhau.

Hình 8.1.2.a.3 miền quảng bá trên 3 switch khác nhau.
Trong hình 8.1.2.b chúng ta thấy 3 VLAN tức là 3 miền quảng bá khác nhau
đợc tạo ra trên một switch và một router. Router sẽ sử dụng định tuyến Lớp 3 để
chuyển giao thông giữa 3 VLAN.

465

Hình 8.1.2.b. 3 VLAN 3 miền quảng bá trên một switch.

Switch trong hình 8.1.2.b sẽ truyền frame lên cổng giao tiếp của router khi:
+Gói dữ liệu là gói quảng bá.
+Gói dữ liệu có địa chỉ MAC đích là một trong các địa chỉ MAC của router.
Nếu máy trạm 1 trong VLAN kĩ thuật muốn gửi dữ liệu cho máy trạm 2 trong
VLAN Bán hàng, hai máy này nằm trong hai miền quảng bá khác nhau, thuộc hai
mạng khác nhau, do đó địa chỉ MAC đích trong gói dữ liệu sẽ là địa chỉ MAC của
default gateway của máy trạm 1. Vì vậy địa chỉ MAC đích của gói dữ liệu này sẽ là
địa chỉ MAC của tổng Fa0/0 trên router. Gói dữ liệu đợc chuyển đến router, bằng
định tuyến IP, router sẽ chuyển gói đến đúng VLAN Bán hàng.
Nếu máy trạm 1 trong VLAN kĩ thuật muốn gửi gói dữ liệu cho máy trạm 2
trong cùng VLAN thì địa chỉ MAC đích của gói dữ liệu sẽ chính là địa chỉ MAC
của máy trạm 2.
Tóm lại, switch sẽ xử lý chuyển mạch gói dữ liệu khi có chia VLAN nh sau:
+Đối với mỗi VLAN switch có một bảng chuyển mạch riêng tơng ứng


466
+Nếu switch nhận đợc gói dữ liệu từ một port nằm trong VLAN 1 chẳng
hạn, thì switch sẽ chỉ tìm địa chỉ MAC đích trong bảng chuyển mạch của VLAN 1
mà thôi.
+Đồng thới switch sẽ học địa chỉ MAC nguồn trong gói dữ liệu và ghi vào
bảng chuyển mạch của VLAN 1 nếu địa chỉ MAC này cha đợc biết.
+Sau đó switch quyết định chuyển gói dữ liệu.
+Switch nhận frame vào từ VLAN nào thì switch chỉ học địa chỉ nguồn của
frame và tìm địa chỉ đích cho frame trong một bảng chuyển mạch tơng ứng với
VLAN đó.
8.1.3 Hoạt động của VLAN
Mỗi port trên switch có thể gán cho một VLAN khác nhau. Các port nằm
trong cùng một VLAN sẽ chia sẻ gói quảng bá với nhau. Các port không nằm trong
cùng VLAN sẽ không chia sẻ gói quảng bá với nhau. Nhờ đó mạng LAN hoạt động
hiệu quả hơn.


Hình 8.1.3.a VLAN cố định.
Thành viên cố định của VLAN đợc xác định theo port. Khi thiết bị kết nối
vào một port của switch, tuỳ theo port thuộc loại VLAN nào thì thiết bị sẽ nằm
trong VLAN đó.
Mặc định, tất cả các port trên một switch đều nằm trong VLAN quản lý.
VLAN quản lý luôn luôn là VLAN 1 và chúng ta không thể xoá VLAN này đợc.

467
Sau đó chúng ta có thể cấu hình gán port vào các VLAN khác. VLAN cung cấp
băng thông tin nhiều hơn cho user so với mạng chia sẻ. Trong mạng chia sẻ, các
user cùng chia sẻ một băng thông trong mạng đó, càng nhiều user trong một mạng
chia sẻ thì lợng băng thông càng thấp hơn và hiệu suất hoạt động càng giảm đi.

Thành viên động của VLAN đợc cấu hình bằng phần mềm quản lý mạng.
Bạn có thể sử dụng CiscoWorks 2000 hoặc CiscoWorks for Switch Internetworks
để tạo VLAN động. VLAN động cho phép các định thành viên dựa theo địa chỉ
MAC của thiết bị kết nối vào switch chứ không còn xác định theo port nữa. Khi
thiết bị kết nối vào switch, switch sẽ tìm trong cơ sở dữ liệu của nó để xác định
thiết bị này thuộc loại VLAN nào.

Hình 8.1.3.b VLAN động
*Cấu hình VLAN bằng các phần mềm VLAN quản lý tập trung.
*Có thể chia VLAN theo địa chỉ MAC, địa chỉ lôgic hoặc theo loại giao
thức.
*Không cần quản lý nhiều ở các tủ nối dây nữa vì thiết bị kết nối vào mạng
thuộc VLAN nào là tuỳ theo địa chỉ của thiết bị đó đã đợc gán vào VLAN.
*Có khả năng thông báo cho quản trị mạng khi có một user lạ, không có
trong cơ sở dữ liệu kết nối vào mạng.
Xác định thành viên VLAN theo port tức là port đã đợc gán vào VLAN nào
thì thiết bị kết nối vào port đó thuộc VLAN đó, không phụ thuộc vào thiết bị kết
nối là thiết bị gì, địa chỉ bao nhiêu. Với cách chia VLAN theo port nh vậy, tất cả
các user kết nối vào cùng một port sẽ nằm trong cùng một VLAN. Một user hay
nhiều user có thể kết nối vào một port và sẽ không nhận thấy là có sự tồn tại của

468
VLAN. Cách chia VLAN này giúp việc quản lý đơn giản hơn vì không cần tìm
trong cơ sở dữ liệu phức tạp để xác định thành viên của mỗi VLAN.
Ngời quản trị mạng có trách nhiệm cấu hình VLAN bằng tay và cố định.
Mỗi một port trên switch cũng hoạt động giống nh một port trên bridge. Bridge sẽ
chặn luồng lu lợng nếu nó không cần thiết phải đi ra ngoài segment. Nếu gói dữ
liệu cần phải chuyển qua bridge và switch không biết địa chỉ đích hoặc gói nhận
đợc là gói quảng bá thì mới chuyển ra tất cả các port nằm trong cùng miền quảng
bá với port nhận gói dữ liệu vào.


Hình 8.1.3.c. Chia VLAN theo port.
8.1.4 ích lợi của VLAN
Lợi ích của VLAN là cho phép ngời quản trị mạng tổ chức mạng theo lôgíc
chứ không theo vật lý nữa. Nhờ đó những công việc sau có thể thực hiện dễ dàng
hơn:
*Di chuyển máy trạm trong LAN dễ dàng.
* Thêm máy trạm vào LAN dễ dàng.
*Thay đổi cấu hình LAN dễ dàng.