Mục lục
I. Giới thiệu về Loop trong Layer 2
II. Spanning Tree Protocol (STP)
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
V. Kết luận
I. Giới thiệu về Loop trong Layer 2
1.1 Khái niệm và tác động của loop trong mạng Layer 2
Loop là hiện tượng các gói tin được chuyển tiếp qua lại mà không bao giờ đi đến điểm đích
Loop có tác động lớn đến hệ thông mạng
Các gói tin broadcast bị lặp lại làm tăng lưu lượng mạng hoặc tệ hơn là làm tắt nghẽn mạng
MAC Table được cập nhật liên tục vì nhận các gói broadcast dẫn đến việc chuyển hướng dữ liệu sai
1.2 Tại sao cần giao thức ngăn chặn loop
Ngăn chặn loop để hệ thống mạng hoạt động bình thường không gây ra hiện tượng chậm hoặc tắt nghẽn mạng không mong muốn
II. Spanning Tree Protocol (STP)
2.1 Giới thiệu về STP
STP được sử dụng để ngăn chặn vòng lặp trong mạng. Khi chúng ta kết nối nhiều switch lại với nhau, có thể tạo ra các vòng lặp không mong muốn. STP xây dựng một cây cấu trúc không có vòng lặp, bao gồm các switch và các liên kết giữa chúng.
2.2 Cách thức hoạt động của STP
-Giao thức Spanning Tree sử dụng công nghệ Block Port hay còn gọi là ( Alternated Port) Port dự phòng để can thiệp vào quá trình Loop trên hạ tầng mạng. Chẳng hạn 3 thiết bị Switch hỗ trợ giao thức STP thì nó sẽ tự phối hợp tính toán với nhau để khóa cổng giao tiếp nào mà tránh được nguy cơ bị Loop trên hệ thống mạng.
+ Theo nguyên tắc hoạt động của thiết bị Switch thì khi Sw-03 nhận được lưu lượng Broadcast từ PC-A gởi tới thì nó sẽ Flush gói tin này ra tất cả các Port trừ Port nhận vào. Nhưng riêng với Port bị khóa thì nó sẽ không gởi lưu lượng Broadcast ra Interface này , đồng thời nếu Port Block này nhận được bất kỳ lưu lương nào được gởi tới thì nó cũng sẽ hủy lưu lượng đó và không bao giờ sử lý những cấu trúc Frame nhận được từ Block Port. Do đó khi Sw-03 nhận được lưu lượng từ PC-A gởi tới nó sẽ chỉ đẩy ra Port-02 mà thôi.
+ Tương từ khi Sw-01 nhận được cấu trúc Frame từ Sw-03 nó cũng sẽ đẩy ra Port-04 của nó hướng đến Sw-02. Sw-02 cũng Flush ra Port-06 nhưng khi đến Port-01 của Sw-03 thì lưu lượng Broadcast này sẽ bị Block Port hủy cấu trúc Frame và không Forward đi tiếp
2.3 Vai trò của Root Bridge và Bridge ID
• Root Bridge: Trong tất cả các Switch tham gia vào hạ tầng mạng thì chỉ có duy nhất 01 và chỉ 01 Switch được giữ vai trò là Root Bridge. Và tất cả lưu lượng của hệ thống mạng sẽ đổ về con Root Bridge này. Switch có số priority thấp nhất
• Root Port: Quá trình bầu chọn Root Port sẽ chỉ xảy ra trên các Sw-02 và Sw-03 , không bao giờ xảy ra trên Root Bridge. Root Port là Port sẽ gởi dữ liệu nhanh nhất đến Root Bridge
2.4 Các trạng thái của cổng (Port States)
Tính năng Interface Port Fast thường kích hoạt trên các Interface kết nối xuống máy tính , máy in, v…v… Tính năng này giúp bỏ qua các trạng thái Port State không cần thiết trong suốt quá trình xử lý tính toán của STP cho phép máy tính được truyền dữ liệu đi ngay lập tức mà không cần đợi khoảng thời gian 30 – 50 giây.
Các trạng thái khi Switch khởi động:
– Disable: down
– Blocking : nhận BDPU > không gửi BPDU > không học MAC > không chuyển tiếp Frame.
– Leaning: nhận BDPU > gửi BPDU > học MAC > không chuyển tiếp frame.
– Learning: nhận BDPU > gửi BPDU > không học MAC > không chuyển tiếp frame
– Forwarding: nhận BDPU > gửi BPDU > học MAC > chuyển tiếp frame
Blocking - > Listening: mất 20 giây
Listening - > Leaning: mất 15 giây
Learning - > Forwarding: mất 15 giây
2.5 Cấu hình cơ bản STP trên Switch
Lệnh cấu hình
Đặt IOU1 thành Root Bright
Đổi IOU2 thành Root Brigde thay đổi số priority thành số thấp hơn IUO2, ở trường hợp này thì chỉ cần đổi số IOU1 nhỏ hơn là được
IOU1 spanning-tree vlan 1 priority 16384.
IOU2 đã trở thành root brigde
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
3.1 Giới thiệu về RSTP
RSTP là viết tắt của “Rapid Spanning Tree Protocol,” đây là một giao thức mạng được sử dụng để tạo ra một cây cấu trúc trong một mạng Ethernet chịu sự kỹ thuật chống loop. RSTP là phiên bản cải tiến của giao thức Spanning Tree Protocol (STP) ban đầu.
3.2 Sự khác biệt giữa STP và RSTP
3.3 Cách thức hoạt động của RSTP
Lựa chọn Root Bridge
Khi mới bắt đầu, tất cả các Switch sẽ tham gia với vai trò Root Bridge. Sau đó, chúng so sánh Bridge ID của mình để xác định Switch nào có Bridge ID nhỏ nhất thì sẽ thành Root.
Bridge ID gồm mức độ ưu tiên cổng và địa chỉ MAC. Nếu có cùng mức độ ưu tiên thì địa chỉ MAC của Switch nào nhỏ hơn thì Switch đó làm Root.
Vai trò của các cổng:
Root Bridge có tất cả các cổng ở trạng thái Fordwading (chuyển tiếp). Còn các Switch khác trong mạng sẽ xác định cổng gốc và cổng chỉ định. Trong đó cổng gốc là cổng gần nhất tới Root và sẽ được chọn làm cổng chuyển tiếp dữ liệu giữa Root và Switch đó. Các cổng chỉ định cho mỗi segment mạng, đùng để chuyển tiếp dữ liệu từ segment này sang segment khác.
Cơ chế chuyển đổi trạng thái cổng:
RSTP có ba trạng thái cổng: Discarding, Learning, và Forwarding.
3.4 Các trạng thái của cổng trong RSTP
Trong giao thức STP có 5 trạng thái cổng gồm: Disabled, Listening, Learning, Blocking và Forwarding. Nhưng trong giao thức RSTP, các trạng thái cổng Disabled, Blocking, Listening được hợp nhất thành 1 trạng thái Discarding. RSTP có 3 trạng thái
Các loại cổng trong RSTP
1. Root Port:
Cổng có chi phí đường dẫn tốt nhất được bầu làm cổng gốc. Một cầu nối không phải gốc chỉ có thể có một cổng gốc. Cổng gốc chuyển tiếp dữ liệu tới bridge. Cổng nhận gói tin BPDU tốt nhất sẽ là cổng gốc của Switch.
2. Designated Port:
Đây là cổng không phải root và được sử dụng làm cổng chuyển tiếp cho mọi phân đoạn mạng LAN. Một cổng được gọi là cổng chỉ định nếu nó có thể gửi BPDU tốt nhất trên phân đoạn mà nó được kết nối.
3. Back-up Port:
Đây là đường dẫn dự phòng đến một đoạn nơi một cổng cầu khác đã được kết nối. Các cổng này nhận BPDU từ switch nhưng chúng vẫn ở trạng thái bị Blocking. Một cổng dự phòng sẽ nhận được nhiều BPDU hữu ích hơn từ cùng một Bridge mà nó đang kích hoạt. Đây là cho tính năng Backbone Fast tích hợp sẵn trong RSTP.
4. Alternate Port:
Đây cũng là cổng dự phòng với chi phí đường dẫn ít hơn. Các cổng này đều ở trạng thái Blocking. Một cổng thay thế nhận được nhiều BPDU hữu ích hơn từ một Bridge khác. Và đây là tính năng Uplink Fast tích hợp trong RSTP.
3.5 Cấu hình cơ bản RSTP trên Switch
Cấu hình chung để chuyển mode từ STP sang RSTP
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
4.1 Giới thiệu về MSTP
MSTP là viết tắt của Multiple Spanning Tree Protocol, là một giao thức mạng được sử dụng để quản lý và tạo các cây Spanning Tree trên các mạng Ethernet có nhiều switch
Giao thức này cho phép các chi nhánh của một mạng Ethernet được phân chia thành các vùng MSTP khác nhau với các tùy chọn cấu hình riêng biệt, giúp tối ưu hóa thông lượng và tăng độ tin cậy của mạng
4.2 Lợi ích của MSTP so với STP và RSTP
Tối ưu hóa tính sẵn sàng và tốc độ chuyển mạch
MSTP cho phép quản lý nhiều VLAN trong một mạng bằng cách tạo ra nhiều cây spanning tree (instances) cho các nhóm VLAN khác nhau.
Nó giảm tải cho thiết bị mạng và tối ưu hóa việc chuyển tiếp dữ liệu.
4.3 Cách thức hoạt động của MSTP
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) hoạt động bằng cách chia mạng thành các vùng MST (MST regions) khác nhau. Mỗi vùng MST có thể chứa nhiều VLAN và được quản lý bởi một cây spanning tree riêng biệt. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng và giảm tải cho các thiết bị mạng.
MSTP sử dụng các cơ chế tương tự như Spanning Tree Protocol (STP) để xác định và duy trì các đường dẫn có thể chuyển tiếp dữ liệu trong mạng. Tuy nhiên, MSTP cho phép nhóm các VLAN vào các instance khác nhau, mỗi instance có một cây spanning tree riêng. Điều này giúp giảm số lượng cây spanning tree cần duy trì và tối ưu hóa hiệu suất mạng.
4.4 Region, Instance
Instances
Mỗi instance trong MSTP đại diện cho một STP cụ thể trên mạng. Có thể hiểu instance như là một phiên bản của MSTP, với một cây ST duy nhất. MSTP hỗ trợ tối đa 65,535 instances. Tuy nhiên, số lượng instances thường được giới hạn để tránh gây ra tải lớn cho các thiết bị mạng.
Mỗi instance được ánh xạ với một hoặc nhiều VLAN. Các VLAN có thể được gom nhóm lại vào cùng một instance nếu chúng chia sẻ cùng một STP. Ta có thể cấu hình cho mỗi instance bao gồm các thông số như instance ID, VLAN mapping, và các thuộc tính khác như hello time, max age, forward delay.
Ta sử dụng Instances giúp tối ưu hóa việc triển khai MSTP bằng cách phân chia mạng thành các phân đoạn nhỏ, giảm bớt lưu lượng BPDU và tối ưu hóa việc chuyển tiếp dữ liệu.
Region
Region là một nhóm các switch MSTP mà chia sẻ cùng một cấu hình MSTP. Các switch trong cùng một region cần phải có cùng một cấu hình instance và các thông số khác như hello time, max age, forward delay.
Việc quản lý cấu hình trên các switch trong cùng một region là quan trọng để đảm bảo tính nhất quán và hiệu suất của mạng. Các switch trong cùng một region chia sẻ thông tin về Topology, bao gồm cấu trúc cây ST và các thông tin liên quan, nhưng không chia sẻ thông tin về VLAN.
4.5 Cấu hình cơ bản MSTP trên Switch
Câu lệnh
V. Kết luận
Giao thức STP, RSTP, và MSTP đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của mạng Ethernet, đặc biệt trong các môi trường mạng có nhiều switch kết nối phức tạp. STP là nền tảng cơ bản, ngăn chặn hiện tượng loop và đảm bảo mạng hoạt động mượt mà bằng cách xây dựng một cây cấu trúc không có vòng lặp. RSTP là phiên bản cải tiến của STP, giúp mạng hội tụ nhanh hơn và tăng khả năng khôi phục khi xảy ra sự cố. MSTP mở rộng tính năng của RSTP bằng cách cho phép quản lý nhiều VLAN một cách tối ưu thông qua việc tạo ra nhiều instance của spanning tree, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và giảm tải cho các thiết bị.
I. Giới thiệu về Loop trong Layer 2
II. Spanning Tree Protocol (STP)
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
V. Kết luận
[LAB 04] Tìm hiểu giao thức ngăn chặn Layer2 Loop (STP, RSTP, MSTP)
1.1 Khái niệm và tác động của loop trong mạng Layer 2
Loop là hiện tượng các gói tin được chuyển tiếp qua lại mà không bao giờ đi đến điểm đích
Loop có tác động lớn đến hệ thông mạng
Các gói tin broadcast bị lặp lại làm tăng lưu lượng mạng hoặc tệ hơn là làm tắt nghẽn mạng
MAC Table được cập nhật liên tục vì nhận các gói broadcast dẫn đến việc chuyển hướng dữ liệu sai
1.2 Tại sao cần giao thức ngăn chặn loop
Ngăn chặn loop để hệ thống mạng hoạt động bình thường không gây ra hiện tượng chậm hoặc tắt nghẽn mạng không mong muốn
II. Spanning Tree Protocol (STP)
2.1 Giới thiệu về STP
STP được sử dụng để ngăn chặn vòng lặp trong mạng. Khi chúng ta kết nối nhiều switch lại với nhau, có thể tạo ra các vòng lặp không mong muốn. STP xây dựng một cây cấu trúc không có vòng lặp, bao gồm các switch và các liên kết giữa chúng.
2.2 Cách thức hoạt động của STP
-Giao thức Spanning Tree sử dụng công nghệ Block Port hay còn gọi là ( Alternated Port) Port dự phòng để can thiệp vào quá trình Loop trên hạ tầng mạng. Chẳng hạn 3 thiết bị Switch hỗ trợ giao thức STP thì nó sẽ tự phối hợp tính toán với nhau để khóa cổng giao tiếp nào mà tránh được nguy cơ bị Loop trên hệ thống mạng.
+ Theo nguyên tắc hoạt động của thiết bị Switch thì khi Sw-03 nhận được lưu lượng Broadcast từ PC-A gởi tới thì nó sẽ Flush gói tin này ra tất cả các Port trừ Port nhận vào. Nhưng riêng với Port bị khóa thì nó sẽ không gởi lưu lượng Broadcast ra Interface này , đồng thời nếu Port Block này nhận được bất kỳ lưu lương nào được gởi tới thì nó cũng sẽ hủy lưu lượng đó và không bao giờ sử lý những cấu trúc Frame nhận được từ Block Port. Do đó khi Sw-03 nhận được lưu lượng từ PC-A gởi tới nó sẽ chỉ đẩy ra Port-02 mà thôi.
+ Tương từ khi Sw-01 nhận được cấu trúc Frame từ Sw-03 nó cũng sẽ đẩy ra Port-04 của nó hướng đến Sw-02. Sw-02 cũng Flush ra Port-06 nhưng khi đến Port-01 của Sw-03 thì lưu lượng Broadcast này sẽ bị Block Port hủy cấu trúc Frame và không Forward đi tiếp
2.3 Vai trò của Root Bridge và Bridge ID
• Root Bridge: Trong tất cả các Switch tham gia vào hạ tầng mạng thì chỉ có duy nhất 01 và chỉ 01 Switch được giữ vai trò là Root Bridge. Và tất cả lưu lượng của hệ thống mạng sẽ đổ về con Root Bridge này. Switch có số priority thấp nhất
• Root Port: Quá trình bầu chọn Root Port sẽ chỉ xảy ra trên các Sw-02 và Sw-03 , không bao giờ xảy ra trên Root Bridge. Root Port là Port sẽ gởi dữ liệu nhanh nhất đến Root Bridge
2.4 Các trạng thái của cổng (Port States)
Tính năng Interface Port Fast thường kích hoạt trên các Interface kết nối xuống máy tính , máy in, v…v… Tính năng này giúp bỏ qua các trạng thái Port State không cần thiết trong suốt quá trình xử lý tính toán của STP cho phép máy tính được truyền dữ liệu đi ngay lập tức mà không cần đợi khoảng thời gian 30 – 50 giây.
Blocking: Cổng không chuyển dữ liệu, chỉ nghe STP BPDU để xây dựng cây cấu trúc.
Listening: Cổng nghe STP BPDU và chuẩn bị chuyển sang trạng thái Forwarding.
Learning: Cổng học địa chỉ MAC từ các khung dữ liệu và chuẩn bị chuyển sang trạng thái Forwarding.
Forwarding: Cổng chuyển dữ liệu.
Disabled: Cổng không hoạt động.
Các trạng thái khi Switch khởi động:
– Disable: down
– Blocking : nhận BDPU > không gửi BPDU > không học MAC > không chuyển tiếp Frame.
– Leaning: nhận BDPU > gửi BPDU > học MAC > không chuyển tiếp frame.
– Learning: nhận BDPU > gửi BPDU > không học MAC > không chuyển tiếp frame
– Forwarding: nhận BDPU > gửi BPDU > học MAC > chuyển tiếp frame
Blocking - > Listening: mất 20 giây
Listening - > Leaning: mất 15 giây
Learning - > Forwarding: mất 15 giây
2.5 Cấu hình cơ bản STP trên Switch
Lệnh cấu hình
Đặt IOU1 thành Root Bright
Đổi IOU2 thành Root Brigde thay đổi số priority thành số thấp hơn IUO2, ở trường hợp này thì chỉ cần đổi số IOU1 nhỏ hơn là được
IOU1 spanning-tree vlan 1 priority 16384.
IOU2 đã trở thành root brigde
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
3.1 Giới thiệu về RSTP
RSTP là viết tắt của “Rapid Spanning Tree Protocol,” đây là một giao thức mạng được sử dụng để tạo ra một cây cấu trúc trong một mạng Ethernet chịu sự kỹ thuật chống loop. RSTP là phiên bản cải tiến của giao thức Spanning Tree Protocol (STP) ban đầu.
3.2 Sự khác biệt giữa STP và RSTP
| STP (Spanning Tree Protocol) | RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) | |
|---|---|---|
| Thời gian hội tụ | 30-50 giây | Khoảng 6 giây |
| Trạng thái cổng (Port States) | 5 trạng thái: Blocking, Listening, Learning, Forwarding, Disabled | 3 trạng thái: Discarding, Learning, Forwarding |
| Vai trò của cổng (Port Roles) | 3 vai trò: Root Port, Designated Port, Non-Designated Port | 5 vai trò: Root Port, Designated Port, Alternate Port, Backup Port, Edge Port |
| Giao tiếp BPDU | Chỉ Root Bridge gửi BPDU định kỳ, các Switch khác chỉ phản hồi | Mọi Switch có thể gửi BPDU, tăng tốc hội tụ |
| Khả năng tương thích | Không tương thích với RSTP nếu không cấu hình đặc biệt | Tương thích ngược với STP |
| Phát hiện lỗi và khôi phục | Chậm hơn, phải trải qua nhiều giai đoạn trạng thái | Nhanh hơn, đặc biệt với vai trò Alternate và Backup Port |
| Ứng dụng chính | Mạng nhỏ hoặc đơn giản, yêu cầu hội tụ không quá nhanh | Mạng lớn và phức tạp, yêu cầu hội tụ nhanh chóng |
3.3 Cách thức hoạt động của RSTP
Lựa chọn Root Bridge
Khi mới bắt đầu, tất cả các Switch sẽ tham gia với vai trò Root Bridge. Sau đó, chúng so sánh Bridge ID của mình để xác định Switch nào có Bridge ID nhỏ nhất thì sẽ thành Root.
Bridge ID gồm mức độ ưu tiên cổng và địa chỉ MAC. Nếu có cùng mức độ ưu tiên thì địa chỉ MAC của Switch nào nhỏ hơn thì Switch đó làm Root.
Vai trò của các cổng:
Root Bridge có tất cả các cổng ở trạng thái Fordwading (chuyển tiếp). Còn các Switch khác trong mạng sẽ xác định cổng gốc và cổng chỉ định. Trong đó cổng gốc là cổng gần nhất tới Root và sẽ được chọn làm cổng chuyển tiếp dữ liệu giữa Root và Switch đó. Các cổng chỉ định cho mỗi segment mạng, đùng để chuyển tiếp dữ liệu từ segment này sang segment khác.
Cơ chế chuyển đổi trạng thái cổng:
RSTP có ba trạng thái cổng: Discarding, Learning, và Forwarding.
- Khi một switch khởi động hoặc một cổng mới được kích hoạt, cổng đó sẽ ở trạng thái Discarding trong một khoảng thời gian ngắn.
- Sau đó, cổng sẽ chuyển sang trạng thái Learning, trong đó switch học các địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối vào cổng đó.
- Cuối cùng, cổng sẽ chuyển sang trạng thái Forwarding, nơi nó chuyển tiếp dữ liệu trong mạng.
3.4 Các trạng thái của cổng trong RSTP
Trong giao thức STP có 5 trạng thái cổng gồm: Disabled, Listening, Learning, Blocking và Forwarding. Nhưng trong giao thức RSTP, các trạng thái cổng Disabled, Blocking, Listening được hợp nhất thành 1 trạng thái Discarding. RSTP có 3 trạng thái
- Discarding: Trạng thái ban đầu của một cổng khi nó được kích hoạt hoặc khi mạng chuyển đổi. Trong trạng thái này, cổng chỉ lắng nghe các BPDU mà nó nhận được, không chuyển tiếp dữ liệu.
- Learning: Trạng thái sau khi cổng đã học được thông tin về các địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối vào cổng đó. Cổng vẫn không chuyển tiếp dữ liệu, nhưng nó đã học được thông tin về topology mạng.
- Forwarding: Trạng thái cuối cùng của một cổng, khi nó đã được xác định là đường dẫn tốt nhất để chuyển tiếp dữ liệu. Trong trạng thái này, cổng sẽ chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị trên mạng.
Các loại cổng trong RSTP
1. Root Port:
Cổng có chi phí đường dẫn tốt nhất được bầu làm cổng gốc. Một cầu nối không phải gốc chỉ có thể có một cổng gốc. Cổng gốc chuyển tiếp dữ liệu tới bridge. Cổng nhận gói tin BPDU tốt nhất sẽ là cổng gốc của Switch.
2. Designated Port:
Đây là cổng không phải root và được sử dụng làm cổng chuyển tiếp cho mọi phân đoạn mạng LAN. Một cổng được gọi là cổng chỉ định nếu nó có thể gửi BPDU tốt nhất trên phân đoạn mà nó được kết nối.
3. Back-up Port:
Đây là đường dẫn dự phòng đến một đoạn nơi một cổng cầu khác đã được kết nối. Các cổng này nhận BPDU từ switch nhưng chúng vẫn ở trạng thái bị Blocking. Một cổng dự phòng sẽ nhận được nhiều BPDU hữu ích hơn từ cùng một Bridge mà nó đang kích hoạt. Đây là cho tính năng Backbone Fast tích hợp sẵn trong RSTP.
4. Alternate Port:
Đây cũng là cổng dự phòng với chi phí đường dẫn ít hơn. Các cổng này đều ở trạng thái Blocking. Một cổng thay thế nhận được nhiều BPDU hữu ích hơn từ một Bridge khác. Và đây là tính năng Uplink Fast tích hợp trong RSTP.
3.5 Cấu hình cơ bản RSTP trên Switch
Cấu hình chung để chuyển mode từ STP sang RSTP
kết quả
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
4.1 Giới thiệu về MSTP
MSTP là viết tắt của Multiple Spanning Tree Protocol, là một giao thức mạng được sử dụng để quản lý và tạo các cây Spanning Tree trên các mạng Ethernet có nhiều switch
Giao thức này cho phép các chi nhánh của một mạng Ethernet được phân chia thành các vùng MSTP khác nhau với các tùy chọn cấu hình riêng biệt, giúp tối ưu hóa thông lượng và tăng độ tin cậy của mạng
4.2 Lợi ích của MSTP so với STP và RSTP
Tối ưu hóa tính sẵn sàng và tốc độ chuyển mạch
MSTP cho phép quản lý nhiều VLAN trong một mạng bằng cách tạo ra nhiều cây spanning tree (instances) cho các nhóm VLAN khác nhau.
Nó giảm tải cho thiết bị mạng và tối ưu hóa việc chuyển tiếp dữ liệu.
4.3 Cách thức hoạt động của MSTP
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) hoạt động bằng cách chia mạng thành các vùng MST (MST regions) khác nhau. Mỗi vùng MST có thể chứa nhiều VLAN và được quản lý bởi một cây spanning tree riêng biệt. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng và giảm tải cho các thiết bị mạng.
MSTP sử dụng các cơ chế tương tự như Spanning Tree Protocol (STP) để xác định và duy trì các đường dẫn có thể chuyển tiếp dữ liệu trong mạng. Tuy nhiên, MSTP cho phép nhóm các VLAN vào các instance khác nhau, mỗi instance có một cây spanning tree riêng. Điều này giúp giảm số lượng cây spanning tree cần duy trì và tối ưu hóa hiệu suất mạng.
4.4 Region, Instance
Instances
Mỗi instance trong MSTP đại diện cho một STP cụ thể trên mạng. Có thể hiểu instance như là một phiên bản của MSTP, với một cây ST duy nhất. MSTP hỗ trợ tối đa 65,535 instances. Tuy nhiên, số lượng instances thường được giới hạn để tránh gây ra tải lớn cho các thiết bị mạng.
Mỗi instance được ánh xạ với một hoặc nhiều VLAN. Các VLAN có thể được gom nhóm lại vào cùng một instance nếu chúng chia sẻ cùng một STP. Ta có thể cấu hình cho mỗi instance bao gồm các thông số như instance ID, VLAN mapping, và các thuộc tính khác như hello time, max age, forward delay.
Ta sử dụng Instances giúp tối ưu hóa việc triển khai MSTP bằng cách phân chia mạng thành các phân đoạn nhỏ, giảm bớt lưu lượng BPDU và tối ưu hóa việc chuyển tiếp dữ liệu.
Region
Region là một nhóm các switch MSTP mà chia sẻ cùng một cấu hình MSTP. Các switch trong cùng một region cần phải có cùng một cấu hình instance và các thông số khác như hello time, max age, forward delay.
Việc quản lý cấu hình trên các switch trong cùng một region là quan trọng để đảm bảo tính nhất quán và hiệu suất của mạng. Các switch trong cùng một region chia sẻ thông tin về Topology, bao gồm cấu trúc cây ST và các thông tin liên quan, nhưng không chia sẻ thông tin về VLAN.
4.5 Cấu hình cơ bản MSTP trên Switch
Câu lệnh
V. Kết luận
Giao thức STP, RSTP, và MSTP đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của mạng Ethernet, đặc biệt trong các môi trường mạng có nhiều switch kết nối phức tạp. STP là nền tảng cơ bản, ngăn chặn hiện tượng loop và đảm bảo mạng hoạt động mượt mà bằng cách xây dựng một cây cấu trúc không có vòng lặp. RSTP là phiên bản cải tiến của STP, giúp mạng hội tụ nhanh hơn và tăng khả năng khôi phục khi xảy ra sự cố. MSTP mở rộng tính năng của RSTP bằng cách cho phép quản lý nhiều VLAN một cách tối ưu thông qua việc tạo ra nhiều instance của spanning tree, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và giảm tải cho các thiết bị.
