Chuyển mạch trong mạng LAN – Phần 1

I.Tổng quan về Ethernet LAN

1.Giới thiệu

Một mạng doanh nghiệp thường bao gồm nhiều chi nhánh. Các thiết bị người dùng đầu cuối trong nội bộ một site như PC, laptop, smartphone,… được kết nối với nhau thông qua hệ thống mạng nội bộ (Local Area Network – LAN). Tiếp theo đó, mỗi site lại sử dụng thiết bị router để kết nối mạng LAN vào đường truyền WAN (Wide Area Network) thuê từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Với các router và các kết nối WAN, người dùng đầu cuối giữa các site  có thể trao đổi dữ liệu với nhau và truy nhập được Internet

Trong lịch sử phát triển, có rất nhiều kiến trúc LAN đã từng tồn tại như Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), Ethernet,…Tuy nhiên, cuối cùng kiến trúc mạng LAN còn lại và được sử dụng rộng rãi ngày nay là Ethernet LAN. Do đó, khi nói đến ,mạng LAN, người ta thường nghĩ ngay đến Ethernet LAN.

Kiến trúc Ethernet ban đầu được đưa ra bởi sự kết hợp của ba công ty DEC (Digital Equipment Corp), Inter và Xerox – nên được gọi là “Ethernet DIX”. Sau đó, vào đầu thập niên 1980, tổ chức IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers – Viện các Kỹ sư Điện và Điện tử) đã thực hiện chuẩn hóa kiến trúc Ethernet, đưa ra định nghĩa chuẩn cho các phần thuộc lớp 1 và lớp 2 của loại mạng LAN nổi tiếng này.

Bảng 1.1 – Một số chuẩn vật lý kiến trúc Ethernet LAN

Với lớp 1, có rất nhiều chuẩn khá nhau quy định về loại cáp và tốc độ của tầng vật lý trong truyền dần Ethernet. Các chuẩn này đều sử dụng tên gọi bắt đầu bởi IEEE 802.3 bảng 1.1 giới thiệu một số chuẩn vật lý của kiến trúc Ethernet LAN và các đặc tính kỹ thuật đi kèm. Các kí tự “T” và “TX” trong các chuẩn được dùng để kí hiệu cho cáp xoắn đôi (Twisted pair).

Với lớp data-link của kiến trúc Ethernet, IEEE định nghĩa 2 chuẩn cho hai chức năng khác nhau của lớp 2: IEEE 802.3 Media Access Control (MAC) và IEEE 802.2 Logical Link Control. Sau đó, IEEE nhận thấy rằng trường  DSAP (Destination Service Access Point) chỉ có độ dài 1 byte là quá nhỏ, không đủ để đáp ứng nhu cầu nhận dạng của các giao thức lớp trên nên tổ chức này đã đưa ra một cấu trúc frame mới của Ethernet bổ sung thêm SNAP (Subnetwork Access Control) header vào ngay sau 802.2 header (hình 1.2). Cuối cùng, vào năm 1997, IEEE đưa thêm các dòng frame DIX version 2 vào chuẩn 802.3 dẫn đến có tổng cộng 3 cách đóng frame Ethernet trong các mạng LAN ngày nay

Các cấu trúc của Ethernet frame được trình bày trong hình 1.2

Hình 1.2 – Các cấu trúc Frame Ethernet

Trong 3 cấu trúc trên hình 1.2, cấu trúc Ethernet II (nằm ở trên cùng) được sử dụng phổ biến cho các mạng IP ngày nay, do đó, tiếp theo sẽ chỉ trình bày mô tả về các cấu trúc của Ethernet II:

• Preamble – 8 bytes: Được sử dụng cho hoạt động đồng bộ frame trong hoạt động truyền dữ liệu Ethernet.
• Dest. Address (Destination MAC) – 6 bytes: Cho biết địa chỉ MAC của thiết bị mà frame này đang gửi đến.
• Source Address (Source MAC) – 6 bytes: Cho biết địa chỉ MAC của thiết bị đã gửi đi frame này
• Type/Length – 2 bytes: Cho biết chiều dài của phần data hoặc cung cấp giá trị dùng để xác định phần data đang chứa dữ liệu của giao thức nào .
• Data – 46 -> 1500 bytes: đây là phần dữ liệu được chuyển tải bởi Ethernet frame. Dữ liệu này có thể gói tin lớp trên như IP hoặc gói ARP,…
• FSC – 4 bytes: trường này được sử dụng để kiểm tra lỗi cho frame Ethernet.

2.Địa chỉ MAC

Địa chỉ được sử dụng trong Ethernet LAN thường được gọi là địa chỉ phần cứng (hardware address), địa chỉ vật lý (physical address), hay thông dụng nhất là địa chỉ MAC. Địa chỉ MAC bao gồm 48 bit nhị phân (6bytes) và thường được hiển thị dưới dạng Hexa. Địa chỉ MAC trên một thiết bị là địa chỉ duy nhất không trùng lặp với địa chỉ MAC của bất kỳ thiết bị nào trên thế giới.

Cấu trúc của địa chỉ MAC gồm 2 phần OUI và Vendor – assigned (hình 2.1):

Trong đó :

• OUI – Organizationally Unique Identifier: gồm 3 bytes đầu, được sử dụng để định danh cho nhà cung cấp thiết bị (vendor)
• Vendor – Assigned: Do nhà sản xuất gán cho các thiết bị của mình.

Ví dụ về địa chỉ MAC: 18CF.5EDE.0C49, 0050.56C0.0008,….