VMWare [CHAP 07&08] Layer2 & Layer 3 trong vPhere

Layer 2 (Data Link Layer): Trong mô hình OSI, Layer 2 là tầng liên kết dữ liệu, chịu trách nhiệm chuyển đổi các khung dữ liệu (data frames) giữa các thiết bị mạng dựa trên địa chỉ MAC. Trong vSphere, Layer 2 được sử dụng để tạo và quản lý các kết nối mạng nội bộ giữa các máy ảo thông qua các vSwitches (virtual switches).​

​

​

Layer 2:​

• vSwitch (Virtual Switch): Đây là thành phần chính của Layer 2 trong vSphere, đóng vai trò như một switch vật lý, chuyển tiếp gói tin giữa các máy ảo dựa trên địa chỉ MAC.
• Port Groups: Cấu trúc cho phép quản lý các cổng của vSwitch, bao gồm việc cấu hình VLAN và các chính sách liên quan đến bảo mật và hiệu suất.
• NIC Teaming: Kỹ thuật kết hợp nhiều NIC để tạo ra một kết nối mạng logic duy nhất, cung cấp khả năng dự phòng và tăng băng thông.

​

• VMkernel Adapters: Cung cấp địa chỉ IP và kết nối giữa ESXi host và các dịch vụ mạng, như vMotion và iSCSI.
• Routing: Trong vSphere, Layer 3 hỗ trợ định tuyến giữa các mạng khác nhau thông qua các thiết bị định tuyến ảo hoặc vật lý.
• VXLAN: Một công nghệ cho phép mở rộng mạng Layer 2 trên hạ tầng Layer 3, giúp các máy ảo trên các site khác nhau có thể giao tiếp như trong cùng một Layer 2.

​

Các giao thức ở tầng mạng Layer 2​

• Spanning Tree Protocol (STP): Một giao thức giúp ngăn chặn các vòng lặp trong mạng Layer 2 bằng cách vô hiệu hóa các kết nối dư thừa. STP đảm bảo rằng chỉ có một đường dẫn duy nhất tồn tại giữa hai thiết bị trong mạng, giúp duy trì sự ổn định của mạng.
• Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP): Một phiên bản nâng cao của STP, RSTP cung cấp thời gian hội tụ nhanh hơn khi xảy ra thay đổi trong mạng, giúp mạng phục hồi nhanh hơn sau các sự cố.
• Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP): Một mở rộng của STP, MSTP cho phép nhiều instance của STP hoạt động đồng thời trên một mạng, mỗi instance quản lý một nhóm VLAN khác nhau. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng đường truyền và cải thiện hiệu suất mạng.
• Link Aggregation Control Protocol (LACP): Một giao thức được sử dụng để gộp nhiều liên kết vật lý thành một liên kết logic duy nhất nhằm tăng băng thông và cung cấp khả năng dự phòng. LACP tự động phát hiện và quản lý các liên kết trong nhóm.
• Virtual Local Area Network (VLAN): Không phải là một giao thức mà là một kỹ thuật Layer 2, VLAN cho phép phân chia một mạng vật lý thành nhiều mạng logic độc lập, giúp tăng cường bảo mật và quản lý lưu lượng mạng hiệu quả hơn.
• Ethernet: Là giao thức chính của Layer 2, Ethernet định nghĩa cách các thiết bị trong cùng một mạng chia sẻ phương tiện truyền thông, xử lý việc đóng gói, truyền tải, và nhận các khung dữ liệu giữa các thiết bị trong một mạng LAN.

Các giao thức ở tầng mạng Layer 3​

• Open Shortest Path First (OSPF): Một giao thức định tuyến động giúp tìm đường đi ngắn nhất giữa các thiết bị mạng dựa trên thuật toán link-state. OSPF rất phổ biến trong các mạng doanh nghiệp lớn.
• Routing Information Protocol (RIP): Một giao thức định tuyến động dựa trên khoảng cách vector, sử dụng số hop để xác định đường đi tốt nhất. RIP đơn giản và dễ triển khai nhưng không phù hợp cho các mạng lớn do hạn chế về số hop.
• Network Address Translation (NAT): Dịch và quản lý một địa chỉ IP riêng thành một địa chỉ IP công cộng hoặc ngược lại, giúp tiết kiệm địa chỉ IP và tăng cường bảo mật.
• Internet Protocol Security (IPsec): Một bộ giao thức mạng an toàn sử dụng để bảo vệ các gói tin IP thông qua xác thực và mã hóa dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật của thông tin truyền qua mạng.
• Hot Standby Router Protocol (HSRP): Một giao thức dự phòng đường dẫn mạng, cho phép các router dự phòng lẫn nhau để đảm bảo mạng vẫn hoạt động bình thường khi có sự cố xảy ra với router chính.
• Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP): Một giao thức dự phòng đường dẫn mạng tương tự HSRP, cho phép nhiều router chia sẻ một địa chỉ IP ảo, giúp đảm bảo tính sẵn sàng và độ tin cậy của mạng

​

Layer 2: Chủ yếu được sử dụng trong các mạng nội bộ của trung tâm dữ liệu, nơi các máy ảo cần phải giao tiếp với nhau nhanh chóng và trực tiếp, chẳng hạn như trong các cụm máy chủ, hệ thống lưu trữ, và các ứng dụng yêu cầu băng thông cao.​

Layer 2: Đơn giản hóa việc triển khai mạng trong trung tâm dữ liệu, cung cấp hiệu suất cao và dễ quản lý. Nó cũng giúp giảm độ trễ và tối ưu hóa băng thông giữa các máy ảo.​

Layer 2 (Data Link Layer):​

• Chức năng chính:
  
  • Trong cả hai môi trường, Layer 2 chịu trách nhiệm chuyển đổi và truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong cùng một mạng vật lý hoặc ảo dựa trên địa chỉ MAC.
  • Quản lý các kết nối điểm-điểm, xử lý các khung dữ liệu, và đảm bảo truyền tải dữ liệu không lỗi giữa hai thiết bị gần nhau.
  • Các giao thức như STP, RSTP, và LACP đều được sử dụng trong cả vSphere và mô hình OSI để quản lý các kết nối Layer 2, ngăn ngừa vòng lặp và tăng băng thông qua link aggregation.

Layer 3 (Network Layer):​

• Chức năng chính:
  
  • Trong cả vSphere và mô hình OSI, Layer 3 chịu trách nhiệm định tuyến các gói tin giữa các mạng khác nhau dựa trên địa chỉ IP.
  • Sử dụng các giao thức định tuyến như OSPF, BGP, và RIP để đảm bảo rằng dữ liệu được truyền đi một cách hiệu quả giữa các mạng.
  • Các công nghệ như NAT và IPsec được áp dụng để quản lý địa chỉ IP và bảo mật lưu lượng mạng.

Layer 2 trong vSphere:​

• Ảo hóa:
  
  • Trong vSphere, Layer 2 không chỉ hoạt động trên phần cứng vật lý mà còn trên các thành phần ảo hóa như vSwitches. Các vSwitch này tạo ra một mạng ảo giữa các máy ảo, cho phép chúng giao tiếp với nhau như trong một mạng vật lý thực sự.
  • VLANs trong vSphere được quản lý thông qua các nhóm cổng (Port Groups) trong vSwitch, giúp phân chia và cô lập lưu lượng giữa các máy ảo một cách linh hoạt.
• Quản lý và bảo mật:
  
  • Layer 2 trong vSphere có thể tích hợp các tính năng bảo mật và quản lý tiên tiến như kiểm soát truy cập dựa trên danh tính máy ảo, cho phép quản trị viên quản lý các quy tắc truy cập chi tiết hơn so với mô hình OSI truyền thống.

Layer 3 trong vSphere:​

• Tính năng định tuyến ảo:
  
  • Layer 3 trong vSphere có thể bao gồm các tính năng định tuyến ảo, chẳng hạn như sử dụng VXLAN để mở rộng mạng Layer 2 trên cơ sở hạ tầng Layer 3. Điều này cho phép các máy ảo trên các datacenter khác nhau giao tiếp như trong cùng một mạng Layer 2, một khả năng không có trong mô hình OSI tiêu chuẩn.
  • VMkernel Adapters đóng vai trò quan trọng trong vSphere, cung cấp các dịch vụ mạng như vMotion và kết nối iSCSI giữa các host ESXi, một khía cạnh không tồn tại trong mô hình OSI truyền thống.
• Tính năng mở rộng:
  
  • Layer 3 trong vSphere hỗ trợ việc di chuyển linh hoạt các máy ảo giữa các host và datacenter khác nhau, điều này cần các giao thức định tuyến tiên tiến và khả năng mở rộng vượt trội so với Layer 3 trong mô hình OSI truyền thống.