MỤC LỤC
I. Giới Thiệu Layer 2 Address (MAC Address)
II. Switch Layer2
1. Khái niệm
2. Chức năng
3. Nguyên lý hoạt động
4. Lợi ích khi sử dụng
III. Lab thực hành
IV. Kết Luận
I. Giới Thiệu Layer 2 Address (MAC Address)
- Layer 2 là một thuật ngữ được sử dụng cho các giao thức hay nền tảng được tạo ra để giúp mở rộng ứng dụng bằng cách xử lý các giao dịch ngoài Ethereum Mainnet (Layer 1). Nó được xây dựng trên Layer 1 và được kế thừa tính bảo mật từ Ethereum.
- Các giải pháp Layer 2 nhắm tới việc tăng thông lượng, tăng tốc độ giao dịch và giảm phí gas so với Layer 1. Vì nó hoạt động theo cách làm giảm gánh nặng mà lớp cơ sở thường phải gánh chịu. Bằng cách chuyển giao dịch từ mainchain lên nền tảng Layer 2.
II. Switch Layer2
1. Khái niệm
Bộ chuyển mạch switch layer 2 là một thiết bị hoạt động trên lớp liên kết dữ liệu (OSI Layer 2) và sử dụng địa chỉ MAC để xác định đường dẫn cho việc chuyển tiếp dữ liệu. Nhiệm vụ chính của switch layer 2 là truyền dữ liệu trong mạng cục bộ (LAN) bằng cách sử dụng kỹ thuật chuyển mạch phần cứng. Switch layer 2 cũng được gọi là cầu nối bridge đa kênh.
2. Chức năng
- Học địa chỉ: Switch layer 2 và bridge học địa chỉ MAC nguồn của mỗi khung dữ liệu nhận được trên một cổng và lưu trữ thông tin này vào bảng chuyển tiếp/ lọc (forwarding/filtering table) được gọi là bảng MAC.
- Quyết định chuyển tiếp /lọc: Khi nhận được một khung dữ liệu trên một cổng, switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích của khung và tìm thấy cổng đích trong bảng MAC. Khung dữ liệu chỉ được chuyển tiếp ra cổng đích được xác định
- Tránh vòng lặp: Trong trường hợp có nhiều kết nối giữa các switch để dự phòng, có thể xảy ra vòng lặp trong mạng. Giao thức cây bao trùm (Spanning Tree Protocol – STP) được sử dụng để ngăn chặn các vòng lặp trong mạng trong khi vẫn duy trì tính dự phòng của hệ thống
3. Nguyên lý hoạt động
- Chuyển mạch switch layer 2 là một thiết bị mạng hoạt động dựa trên địa chỉ MAC (Ethernet hoặc Token Ring) để chuyển tiếp lưu lượng dữ liệu.
- Công nghệ chuyển mạch từng xuất hiện dưới dạng bridge từ những năm 1980. Bridge được sử dụng để phân đoạn các mạng cục bộ (LAN) ở lớp 2. Mỗi bridge học các địa chỉ MAC trên từng cổng của nó và chuyển các khung dữ liệu MAC một cách minh bạch qua các cổng đó.
4. Lợi ích khi sử dụng
- Kết nối gián tiếp: Switch Layer 2 cho phép các thiết bị kết nối với nhau thông qua các cổng của switch, tạo một mạng LAN liên kết các thiết bị một cách trực tiếp và hiệu quả.
- Hoạt động đồng thời: Switch Layer 2 cho phép các máy chủ và thiết bị trong mạng hoạt động cùng một lúc, có thể truyền và nhận dữ liệu một cách đồng thời.
- Không chia sẻ băng thông: Mỗi cổng trên switch Layer 2 có khả năng quyết định băng thông truyền đi mà không cần phải chia sẻ với các thiết bị khác. Điều này đảm bảo rằng mỗi thiết bị có đủ băng thông cho hoạt động của nó.
- Giảm tỷ lệ lỗi: Switch Layer 2 kiểm tra lỗi trong các khung dữ liệu, đảm bảo rằng chỉ các khung dữ liệu tốt được chuyển tiếp. Công nghệ lưu trữ và chuyển tiếp (store-and-forward) giúp giảm tỷ lệ lỗi trong mạng.
- Quản lý lưu lượng: Switch Layer 2 cho phép giới hạn lưu lượng truyền đi trên mỗi cổng, giúp điều chỉnh và kiểm soát lưu lượng trong mạng.
- Đa dạng về giao diện: Switch Layer 2 được cung cấp với nhiều loại giao diện như 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps… và hỗ trợ giao tiếp full-duplex trên mỗi cổng. Điều này tạo điều kiện mở rộng mạng và kết nối với các phần khác của mạng thông qua các cổng uplink tốc độ cao, có thể kết nối với các switch Layer 2 khác hoặc các router Layer 3.
III. Lab thực hành
Cho 1 mô hình như sau:
Ở Lab trước mình đã tìm hiểu các câu lệnh cơ bản và trong LAB này mình sẽ tìm hiểu về cách hoạt động của SW
* Yêu cầu:
- Cấu hình và kiểm tra hoạt động của Switch Layer 2.
- Xác định bảng MAC và hiểu cơ chế học địa chỉ MAC.
- Công cụ : GNS3, MobaXterm
* Thực hiện:
- Đặt IP cho PC1 và kiểm tra kết nối:
- Vào SW để xem bảng MAC Address với dòng lệnh “show mac address-table”:
SW1:
SW2:
- Thay đổi cổng kết nối của PC2 từ e0/2 sang e0/3 và thực hiện Ping lại từ PC1 sang PC2:
ping thành công!!
- Kiểm tra lại MAC Address trong SW:
* Giải thích: Khi đổi cổng từ e0/2 sang e0/3 và thực hiện ping lại, Switch sẽ tư động cập nhật lại bảng MAC để phản ánh cổng mới của địa chỉ MAC của PC1. Điều này thể hiện khả năng học địa chỉ MAC và cách nó quản lý bằng MAC.
IV. Kết Luận
- Chúng ta đã khám phá về địa chỉ MAC, Switch Layer 2, từ khái niệm, chức năng đến nguyên lý hoạt động và lợi ích mà nó mang lại. Switch Layer 2 đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và quản lý lưu lượng mạng nội bộ, tối ưu hóa hiệu suất và tăng cường bảo mật.
- Qua phần Lab thực hành, chúng ta đã hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của Switch, cách thức mà nó xử lý và chuyển tiếp các gói tin dựa trên địa chỉ MAC.
I. Giới Thiệu Layer 2 Address (MAC Address)
II. Switch Layer2
1. Khái niệm
2. Chức năng
3. Nguyên lý hoạt động
4. Lợi ích khi sử dụng
III. Lab thực hành
IV. Kết Luận
LAYER 2 ADDRESS & SWITCH
I. Giới Thiệu Layer 2 Address (MAC Address)
- Layer 2 là một thuật ngữ được sử dụng cho các giao thức hay nền tảng được tạo ra để giúp mở rộng ứng dụng bằng cách xử lý các giao dịch ngoài Ethereum Mainnet (Layer 1). Nó được xây dựng trên Layer 1 và được kế thừa tính bảo mật từ Ethereum.
- Các giải pháp Layer 2 nhắm tới việc tăng thông lượng, tăng tốc độ giao dịch và giảm phí gas so với Layer 1. Vì nó hoạt động theo cách làm giảm gánh nặng mà lớp cơ sở thường phải gánh chịu. Bằng cách chuyển giao dịch từ mainchain lên nền tảng Layer 2.
II. Switch Layer2
1. Khái niệm
Bộ chuyển mạch switch layer 2 là một thiết bị hoạt động trên lớp liên kết dữ liệu (OSI Layer 2) và sử dụng địa chỉ MAC để xác định đường dẫn cho việc chuyển tiếp dữ liệu. Nhiệm vụ chính của switch layer 2 là truyền dữ liệu trong mạng cục bộ (LAN) bằng cách sử dụng kỹ thuật chuyển mạch phần cứng. Switch layer 2 cũng được gọi là cầu nối bridge đa kênh.
2. Chức năng
- Học địa chỉ: Switch layer 2 và bridge học địa chỉ MAC nguồn của mỗi khung dữ liệu nhận được trên một cổng và lưu trữ thông tin này vào bảng chuyển tiếp/ lọc (forwarding/filtering table) được gọi là bảng MAC.
- Quyết định chuyển tiếp /lọc: Khi nhận được một khung dữ liệu trên một cổng, switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích của khung và tìm thấy cổng đích trong bảng MAC. Khung dữ liệu chỉ được chuyển tiếp ra cổng đích được xác định
- Tránh vòng lặp: Trong trường hợp có nhiều kết nối giữa các switch để dự phòng, có thể xảy ra vòng lặp trong mạng. Giao thức cây bao trùm (Spanning Tree Protocol – STP) được sử dụng để ngăn chặn các vòng lặp trong mạng trong khi vẫn duy trì tính dự phòng của hệ thống
3. Nguyên lý hoạt động
- Chuyển mạch switch layer 2 là một thiết bị mạng hoạt động dựa trên địa chỉ MAC (Ethernet hoặc Token Ring) để chuyển tiếp lưu lượng dữ liệu.
- Công nghệ chuyển mạch từng xuất hiện dưới dạng bridge từ những năm 1980. Bridge được sử dụng để phân đoạn các mạng cục bộ (LAN) ở lớp 2. Mỗi bridge học các địa chỉ MAC trên từng cổng của nó và chuyển các khung dữ liệu MAC một cách minh bạch qua các cổng đó.
4. Lợi ích khi sử dụng
- Kết nối gián tiếp: Switch Layer 2 cho phép các thiết bị kết nối với nhau thông qua các cổng của switch, tạo một mạng LAN liên kết các thiết bị một cách trực tiếp và hiệu quả.
- Hoạt động đồng thời: Switch Layer 2 cho phép các máy chủ và thiết bị trong mạng hoạt động cùng một lúc, có thể truyền và nhận dữ liệu một cách đồng thời.
- Không chia sẻ băng thông: Mỗi cổng trên switch Layer 2 có khả năng quyết định băng thông truyền đi mà không cần phải chia sẻ với các thiết bị khác. Điều này đảm bảo rằng mỗi thiết bị có đủ băng thông cho hoạt động của nó.
- Giảm tỷ lệ lỗi: Switch Layer 2 kiểm tra lỗi trong các khung dữ liệu, đảm bảo rằng chỉ các khung dữ liệu tốt được chuyển tiếp. Công nghệ lưu trữ và chuyển tiếp (store-and-forward) giúp giảm tỷ lệ lỗi trong mạng.
- Quản lý lưu lượng: Switch Layer 2 cho phép giới hạn lưu lượng truyền đi trên mỗi cổng, giúp điều chỉnh và kiểm soát lưu lượng trong mạng.
- Đa dạng về giao diện: Switch Layer 2 được cung cấp với nhiều loại giao diện như 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps… và hỗ trợ giao tiếp full-duplex trên mỗi cổng. Điều này tạo điều kiện mở rộng mạng và kết nối với các phần khác của mạng thông qua các cổng uplink tốc độ cao, có thể kết nối với các switch Layer 2 khác hoặc các router Layer 3.
III. Lab thực hành
Cho 1 mô hình như sau:
Ở Lab trước mình đã tìm hiểu các câu lệnh cơ bản và trong LAB này mình sẽ tìm hiểu về cách hoạt động của SW
* Yêu cầu:
- Cấu hình và kiểm tra hoạt động của Switch Layer 2.
- Xác định bảng MAC và hiểu cơ chế học địa chỉ MAC.
- Công cụ : GNS3, MobaXterm
* Thực hiện:
- Đặt IP cho PC1 và kiểm tra kết nối:
- Vào SW để xem bảng MAC Address với dòng lệnh “show mac address-table”:
SW1:
SW2:
- Thay đổi cổng kết nối của PC2 từ e0/2 sang e0/3 và thực hiện Ping lại từ PC1 sang PC2:
ping thành công!!
- Kiểm tra lại MAC Address trong SW:
* Giải thích: Khi đổi cổng từ e0/2 sang e0/3 và thực hiện ping lại, Switch sẽ tư động cập nhật lại bảng MAC để phản ánh cổng mới của địa chỉ MAC của PC1. Điều này thể hiện khả năng học địa chỉ MAC và cách nó quản lý bằng MAC.
IV. Kết Luận
- Chúng ta đã khám phá về địa chỉ MAC, Switch Layer 2, từ khái niệm, chức năng đến nguyên lý hoạt động và lợi ích mà nó mang lại. Switch Layer 2 đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và quản lý lưu lượng mạng nội bộ, tối ưu hóa hiệu suất và tăng cường bảo mật.
- Qua phần Lab thực hành, chúng ta đã hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của Switch, cách thức mà nó xử lý và chuyển tiếp các gói tin dựa trên địa chỉ MAC.
