MỤC LỤC
I.Nguyên nhân gây ra hiện tượng Loop trong hệ thống mạng
II. Spanning Tree Protocol (STP)
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
V. LAB
- Trong hệ thống mạng Loop (hay còn gọi là vòng lặp) là một tình trạng mà một gói dữ liệu liên tục di chuyển vòng quanh trong mạng mà không bao giờ đến đích.
- Nguyên nhân gây ra hiện tượng Loop trong mạng:
+ Kết nối vật lý sai
+ Cấu Hình Sai của Các Thiết Bị Mạng
+ Lỗi Phần Cứng hoặc Phần Mềm
+ Thay Đổi Mạng Đột Xuất
+ Cấu Hình Mạng VLAN Sai
- Tác hại của Loop trong mạng:
+ Tắc nghẽn mạng
+ Giảm hiệu suất mạng
+ Mất dữ liệu
II. Spanning Tree Protocol (STP)
- Spanning Tree Protocol (STP) là một giao thức mạng được sử dụng để ngăn chặn các vòng lặp (loop) trong mạng. STP đảm bảo rằng có một con đường giữa hai thiết bị trong mạng, do đó ngăn ngừa các vòng lặp có thể làm gián đoạn hoặc làm quá tải mạng.
- STP hoạt động bằng cách vô hiệu hóa một số đường dẫn trong mạng để loại bỏ các vòng lặp, trong khi vẫn giữ các đường dẫn dự phòng cho trường hợp lỗi xảy ra. Nó liên tục giám sát mạng để phát hiện các thay đổi và tái cấu trúc lại các con đường khi cần thiết.
- Cách hoạt động của STP: Xác định Root Bridge bằng cách xét là switch có Bridge ID nhỏ nhất trong mạng. STP sẽ sử dụng cơ chế STP timer định kì 2s sẽ gửi 1 gói tin Hello nếu Switch Root sau 20s không phản hồi, sẽ bầu một Switch Root Bridge mới.
- Tiếp theo sẽ xác định các Port còn lại là Root Port, Designated Port, Blocked Port.
+ Root Port là cổng có đường dẫn ngắn nhất đến Root Bridge.
+ Designated Port cổng trên switch được chọn để chuyển tiếp lưu lượng đến và từ Root Bridge. Mỗi phân đoạn mạng sẽ có một Designated Port duy nhất.
+ Blocked Port: Các cổng còn lại sẽ bị đặt vào trạng thái blocked để ngăn chặn vòng lặp. Những cổng này không chuyển tiếp các gói tin mà chỉ theo dõi mạng để phát hiện các thay đổi.
- Dựa vào các trạng thái cổng Listening, Learning, Forwarding, Blocking để kiểm soát sự cố Loop trong hệ thống.
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), là một phiên bản cải tiến của Spanning Tree Protocol (STP). RSTP được thiết kế để cung cấp thời gian hội tụ nhanh hơn nhiều so với STP gốc, giúp mạng trở nên linh hoạt hơn khi có thay đổi trong cấu trúc mạng, chẳng hạn như khi một kết nối hoặc thiết bị gặp sự cố.
Các tính năng và cải tiến của RSTP:
- Thời gian hội tụ nhanh hơn
- Các vai trò cổng mới: có thêm 2 cổng mới là Alternate Port có chức năng thay Root Port khi gặp sự cố, Backup Port là cổng dự phòng, Backup Port không phải là một phần của cây spanning tree chính, nhưng nó có thể chuyển thành một Designated Port nếu cần thiết.
- Chuyển đổi trạng thái cổng nhanh hơn
- Sử dụng nhanh các liên kết dự phòng
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP), là một giao thức mạng được phát triển từ Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). MSTP cho phép nhiều spanning tree hoạt động trên một mạng vật lý duy nhất bằng cách nhóm các VLAN thành các Multiple Spanning Tree Instances (MSTIs). Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông mạng và cung cấp khả năng phục hồi cao hơn trong các mạng lớn và phức tạp.
Các Tính Năng và Cải Tiến của MSTP
- Hỗ Trợ Nhiều Cây Spanning Tree
- Tối Ưu Hóa Băng Thông
- Tăng Cường Khả Năng Phục Hồi
V. LAB
- Ta có mô hình sau:
- Ta sẽ cấu hình đường Trunk cho 3 Switch:
Switch 1:
Switch 2:
Switch 3:
- Với Switch 1. ta tạo VLAN và tạo VTP:
- Với Switch 2 và 3 ta sẽ cho tham gia vào VTP với vai trò client:
Switch 2:
Switch 3:
- Ta sẽ cho Switch 1 nắm quyền Root VLAN 10, Switch 2 nắm quyền Root VLAN 20, Switch 3 nắm quyền Root VLAN 30.
Switch 1:
Switch 2:
Switch 3:
- Để block cổng e0/1 trên Switch 3. Ta cho Switch 2 và 3 tham gia vào VLAN 10 với vai trò Secondary và để chặn cổng ta sẽ chỉnh cost cao hơn.
Switch 2:
Switch 3:
- Và kết quả là cost cao đã bị chặn:
Switch bị chắn cổng:
I.Nguyên nhân gây ra hiện tượng Loop trong hệ thống mạng
II. Spanning Tree Protocol (STP)
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
V. LAB
[LAB4] Tìm hiểu giao thức ngăn chặn Layer2 Loop (STP, RSTP, MSTP)
I.Nguyên nhân gây ra hiện tượng Loop trong hệ thống mạng- Trong hệ thống mạng Loop (hay còn gọi là vòng lặp) là một tình trạng mà một gói dữ liệu liên tục di chuyển vòng quanh trong mạng mà không bao giờ đến đích.
- Nguyên nhân gây ra hiện tượng Loop trong mạng:
+ Kết nối vật lý sai
+ Cấu Hình Sai của Các Thiết Bị Mạng
+ Lỗi Phần Cứng hoặc Phần Mềm
+ Thay Đổi Mạng Đột Xuất
+ Cấu Hình Mạng VLAN Sai
- Tác hại của Loop trong mạng:
+ Tắc nghẽn mạng
+ Giảm hiệu suất mạng
+ Mất dữ liệu
II. Spanning Tree Protocol (STP)
- Spanning Tree Protocol (STP) là một giao thức mạng được sử dụng để ngăn chặn các vòng lặp (loop) trong mạng. STP đảm bảo rằng có một con đường giữa hai thiết bị trong mạng, do đó ngăn ngừa các vòng lặp có thể làm gián đoạn hoặc làm quá tải mạng.
- STP hoạt động bằng cách vô hiệu hóa một số đường dẫn trong mạng để loại bỏ các vòng lặp, trong khi vẫn giữ các đường dẫn dự phòng cho trường hợp lỗi xảy ra. Nó liên tục giám sát mạng để phát hiện các thay đổi và tái cấu trúc lại các con đường khi cần thiết.
- Cách hoạt động của STP: Xác định Root Bridge bằng cách xét là switch có Bridge ID nhỏ nhất trong mạng. STP sẽ sử dụng cơ chế STP timer định kì 2s sẽ gửi 1 gói tin Hello nếu Switch Root sau 20s không phản hồi, sẽ bầu một Switch Root Bridge mới.
- Tiếp theo sẽ xác định các Port còn lại là Root Port, Designated Port, Blocked Port.
+ Root Port là cổng có đường dẫn ngắn nhất đến Root Bridge.
+ Designated Port cổng trên switch được chọn để chuyển tiếp lưu lượng đến và từ Root Bridge. Mỗi phân đoạn mạng sẽ có một Designated Port duy nhất.
+ Blocked Port: Các cổng còn lại sẽ bị đặt vào trạng thái blocked để ngăn chặn vòng lặp. Những cổng này không chuyển tiếp các gói tin mà chỉ theo dõi mạng để phát hiện các thay đổi.
- Dựa vào các trạng thái cổng Listening, Learning, Forwarding, Blocking để kiểm soát sự cố Loop trong hệ thống.
III. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), là một phiên bản cải tiến của Spanning Tree Protocol (STP). RSTP được thiết kế để cung cấp thời gian hội tụ nhanh hơn nhiều so với STP gốc, giúp mạng trở nên linh hoạt hơn khi có thay đổi trong cấu trúc mạng, chẳng hạn như khi một kết nối hoặc thiết bị gặp sự cố.
Các tính năng và cải tiến của RSTP:
- Thời gian hội tụ nhanh hơn
- Các vai trò cổng mới: có thêm 2 cổng mới là Alternate Port có chức năng thay Root Port khi gặp sự cố, Backup Port là cổng dự phòng, Backup Port không phải là một phần của cây spanning tree chính, nhưng nó có thể chuyển thành một Designated Port nếu cần thiết.
- Chuyển đổi trạng thái cổng nhanh hơn
- Sử dụng nhanh các liên kết dự phòng
IV. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP), là một giao thức mạng được phát triển từ Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). MSTP cho phép nhiều spanning tree hoạt động trên một mạng vật lý duy nhất bằng cách nhóm các VLAN thành các Multiple Spanning Tree Instances (MSTIs). Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông mạng và cung cấp khả năng phục hồi cao hơn trong các mạng lớn và phức tạp.
Các Tính Năng và Cải Tiến của MSTP
- Hỗ Trợ Nhiều Cây Spanning Tree
- Tối Ưu Hóa Băng Thông
- Tăng Cường Khả Năng Phục Hồi
V. LAB
- Ta có mô hình sau:
- Ta sẽ cấu hình đường Trunk cho 3 Switch:
Switch 1:
Switch 2:
Switch 3:
- Với Switch 1. ta tạo VLAN và tạo VTP:
- Với Switch 2 và 3 ta sẽ cho tham gia vào VTP với vai trò client:
Switch 2:
Switch 3:
- Ta sẽ cho Switch 1 nắm quyền Root VLAN 10, Switch 2 nắm quyền Root VLAN 20, Switch 3 nắm quyền Root VLAN 30.
Switch 1:
Switch 2:
Switch 3:
- Để block cổng e0/1 trên Switch 3. Ta cho Switch 2 và 3 tham gia vào VLAN 10 với vai trò Secondary và để chặn cổng ta sẽ chỉnh cost cao hơn.
Switch 2:
Switch 3:
- Và kết quả là cost cao đã bị chặn:
Switch bị chắn cổng:
