BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN _______________________________ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA LỚP: 49-THM MSSV: 4913071007 Nha Trang, tháng 6/2011 Đề tài : MẠNG CHUYỂN MẠCH ĐA LỚP VÀ ỨNG DỤNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 2 LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 3 LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 4 Mục lục LỜI MỞ ĐẦU 10 Chương 1: Giới thiệu về mạng campus. 12 1. Mạng campus 12 1.1 Mạng campus truyền thống. 12 1.1.1 Xung đột. 12 1.1.2 Băng thông 12 1.1.3 Broadcasts and Multicasts (quảng bá và đa quảng bá). 13 1.2 Mạng campus mới. 14 1.3 Luật 80/20 và luật mới 20/80. 15 1.4 Các kỹ thuật chuyển mạch 16 1.4.1 Mô hình OSI. 16 1.4.1.1 Đóng gói dữ liệu 16 1.4.1.2 Chuyển mạch lớp 2 17 1.4.1.3 Chuyển mạch lớp 3. 19 1.4.1.4 Chuyển mạch lớp 4. 20 1.4.1.5 Bộ chuyển mạch đa lớp 20 1.4.2 Mô hình mạng phân cấp của Cisco. 21 1.4.2.1 Tầng Lõi (Core Layer) 21 1.4.2.2 Tầng “Phân Phối” (Distribution Layer) 22 1.4.2.3 Tầng “Truy cập” (Access Layer) 23 Chương 2: Triển khai VLAN trong mạng campus. 24 2. VLANs, Trunking, VTP. 24 2.1 VLAN (Virtual Local Area Network) 24 2.1.1 Lịch sử. 24 2.1.2 Khái niệm. 24 2.1.3 Phân loại. 24 2.1.4 Lợi ích của VLAN. 25 2.1.5 Cấu hình VLAN 26 2.2 VLAN Trunking 28 2.2.1 Khái niệm Trunking 28 2.2.2 Hoạt động của Trunking 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 5 2.2.3 Cấu hình Trunking. 30 2.3 VTP (VLAN Trunking Protocol) 30 2.3.1 Khái niệm. 30 2.3.2 Hoạt động của giao thức VTP. 31 2.3.3 Các tiến trình VTP và chỉ số number 32 2.3.4 VTP pruning. 33 2.3.5 Cấu hình VTP 35 2.3.5.1 Sử dụng chế độ Global Configuration. 35 2.3.5.2 Sử dụng chế độ VLAN Database. 37 2.3.6 Kiểm tra VTP. 37 Chương 3: Triển khai spanning tree trong mạng campus 38 3. Spanning-tree protocol (giao thức tránh lặp) 38 3.1 Các khái niệm về Spanning-tree protocol (STP). 38 3.1.1 Các bước ra quyết định của STP. 43 3.1.2 Hoạt động của STP. 44 3.1.2.1 Quyết định một bridge gốc (Root Bridge). 44 3.1.2.2 Lựa chọn Root port. 45 3.1.2.3 Quyết định cổng được chỉ định. 46 3.1.3 Các trạng thái của STP. 46 3.1.4 Cấu hình STP. 47 3.2 Etherchannel 50 3.2.1 Khái niệm: 50 3.2.2 Lợi ích. 51 3.2.3 Các công nghệ 51 3.2.3.1 PagP (Port Aggregation protocol): 51 3.2.3.2 LACP (Link Aggregation Control Protocol): 52 3.2.4 Các lệnh cơ bản để cấu hình Etherchannel. 52 Chương 4: Inter-VLAN Routing and Multilayer Switching. 54 4. Tổng quan 54 4.1 Định tuyến giữa các VLAN 54 4.1.1 Inter-VLAN Routing bằng một router ngoài. 54 4.1.2 Các lệnh cấu hình Inter-VLAN Routing bằng router ngoài. 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 6 4.1.3 Cấu hình Inter-VLAN routing sử dụng router ngoài. 57 4.1.3.1 Sử dụng chuẩn 802.1Q. 58 4.1.3.2 Sử dụng chuẩn ISL. 59 4.2 Tổng quan về Multilayer Switching (Chuyển mạch đa lớp). 61 4.2.1 Chuyển mạch lớp 2. 62 4.2.2 Chuyển mạch lớp 3. 63 4.2.3 Chỉnh sửa thông tin khung dữ liệu. 64 4.2.4 Kích hoạt định tuyến giữa các VLAN. 68 4.2.5 Tổng quan về cổng giao tiếp ảo (Switch Virtual Interface) lớp 3 68 4.2.6 Các lệnh cấu hình giao tiếp Inter-VLAN trên Multilayer Switch. 68 4.2.7 Routed port (Cổng được định tuyến) trên Multilayer Switch 69 4.2.8 Cấu hình Routed Port trên Multilayer Switch. 70 Chương 5: Triển khai tính sẵn sàng cao trong mạng chuyển mạch đa lớp, Switch Security. . 72 5. Giới thiệu 72 5.1 Tổng quan về Hot Standby Routing Prototocol 72 5.1.1 Các vấn đề về định tuyến trong mạng 72 5.1.1.1 Default Gateway. 72 5.1.1.2 Proxy ARP. 73 5.1.2 Các giao thức dự phòng (Redundancy Protocols). 74 5.1.3 Hot Standby Router Protocol (HSRP). 76 5.1.4 Quy tình hoạt động của HSRP. 77 5.1.4.1 Các thành phần của HSRP group. 77 5.1.4.2 Nguyên tắc hoạt động. 80 5.1.5 Các trạng thái của router trong HSRP. 81 5.1.6 Các câu lệnh cấu hình HSRP. 84 5.2 Tối ưu hóa HSRP. 85 5.2.1 Các lựa chọn để tối ưu hóa HSRP 85 5.2.2 Priority (Độ ưu tiên). 86 5.2.2.1 Preempt (Active Router cũ chiếm lại quyền Active) 87 5.2.2.2 Hello Message Timer. 87 5.2.2.3 Interface Tracking (Theo dõi tình trạng cổng giao tiếp). 89 5.2.3 Điều chỉnh hoạt động của HSRP 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 7 5.2.4 Load Balancing (Cân bằng tải). 92 5.2.4.1 Multiple HSRP Groups. 92 5.2.4.2 Đánh địa chỉ HSRP group thông qua liên kết trunk. 94 5.2.5 Các câu lệnh debug (gỡ lỗi). 96 5.3 Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP). 97 5.3.1 Tổng quan về VRRP. 97 5.3.2 Quá trình hoạt động của VRRP. 99 5.3.2.1 Load Balancing (Cân bằng tải). 99 5.3.2.2 Quá trình chuyển đổi trong VRRP. 100 5.3.3 Cấu hình VRRP. 101 5.3.3.1 Các câu lệnh trong VRRP. 101 5.3.3.2 Các bước triển khai VRRP. 102 5.4 Gateway Load Balancing (GLBP). 103 5.4.1 Tổng quan về GLBP. 103 5.4.2 Các lợi ích của GLBP. 104 5.4.3 Các thành phần của GLBP. 104 5.4.4 Quá trình hoạt động của GLBP. 107 5.4.4.1 Cách gán địa chỉ MAC ảo trong GLBP. 107 5.4.4.2 Độ ưu tiên trong GLBP. 107 5.4.4.3 Preempt 107 5.4.4.4 GLBP Weighting. 108 5.4.4.5 Load-Balancing (Cân bằng tải). 108 5.4.4.6 Tracking. 110 5.4.4.7 Cấu hình GLBP. 112 Chương 6: Chuẩn bị cơ sở hạ tầng cho các dịch vụ mạng nâng cao 114 6.1 Integrating wireless LAN (tích hợp mạng cục bộ không dây). 114 6.1.1 Tổng quan về mạng không dây. 114 6.1.2 Mạng không dây cục bộ. 117 6.1.2.1 Giới thiệu về wireless LAN (WLAN). 117 6.1.2.2 Mô tả công nghệ WLAN. 121 6.1.2.3 Các chuẩn công nghệ WLAN. 130 6.1.2.4 Cấu hình WLAN trên các thiết bị của cisco. 133 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 8 6.1.2.5 Thiết kế, triển khai sử dụng hệ thống WLAN. 134 6.2 Triển khai mạng campus hỗ trợ hội thoại 137 6.2.1 Ưu điểm của mạng hội tụ. 137 6.2.2 Các thành phần của mạng VoIP 139 6.2.3 Đặc điểm của quá trình truyền thoại và truyền dữ liệu 140 6.2.3.1 Đặc điểm của quá trình truyền thoại 140 6.2.3.2 Đặc điểm của quá trình truyền dữ liệu 140 6.2.4 Lưu lượng của cuộc gọi VoIP 141 6.2.5 Auxiliary VLANs (VLAN phụ) 142 6.2.6 QoS (Chất lượng dịch vụ) 143 6.2.7 Tầm quan trọng của tính sẵn sàng cao trong VoIP. 144 6.2.8 QoS và lưu lượng thoại trong mạng Campus 145 6.2.9 Các lệnh cấu hình mạng hỗ trợ điện thoại IP 146 Chương 7 Triển khai bảo mật trong mạng doanh nghiệp 147 7.1 MAC Layer Attacks: MAC flooding ( Tấn công làm ngập bảng CAM) 147 7.1.1 Phương thức tấn công 147 7.1.2 Cách phòng chống. 148 7.2 VLAN attack: VLAN Hooping. 149 7.2.1 Kiểu tấn công VLAN hopping cơ bản 150 7.2.1.1 Phương thức tấn công 150 7.2.1.2 Cách phòng chống 151 7.2.2 Kiểu tấn công VLAN đóng gói kép 151 7.2.2.1 Cách thức tấn công 151 7.2.2.2 Cách phòng chống 152 7.3 Spoofing Attack (Tấn công giả mạo) 152 7.3.1 DHCP spoofing 152 7.3.1.1 Phương thức tấn công 152 7.3.1.2 Cách phòng chống 153 7.3.2 Spanning tree compromise (Tấn công làm tổn thương Spanning tree) 154 7.3.2.1 Giả mạo root bridge. 154 7.3.2.2 Tấn công DoS 157 7.3.3 ARP spoofing 159 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 9 7.3.3.1 Giả mạo ARP 159 7.3.3.2 Kiểu tấn công Man-in-the-middle (MITM) 160 KẾT LUẬN 163 TÀI LIỆU THAM KHẢO 164 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 10 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin phát triển vô cùng nhanh chóng và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Từ những mạng LAN thuở sơ khai cho đến mạng Internet toàn cầu rộng lớn ngày nay, tất cả đều phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng. Bên cạnh việc tăng vọt về số lượng người dùng trong mạng thì việc gia tăng dịch vụ cũng là vấn đề rất lớn. Trước đây, nếu như người dùng chỉ có nhu cầu truyền dữ liệu đơn thuần thì bây giờ, những loại hình dịch vụ đa phương tiện như tín hiệu thoại, tín hiệu video Với mạng Internet truyền thống thì nguồn tài nguyên về băng thông và tốc độ là hạn chế, vì vậy để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng là điều không khả thi. Với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet và nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng, một số mạng mới đã ra đời: mạng ATM, ISDN, mạng mạng cục bộ tích hợp được nhiều công nghệ: mạng cục bộ ảo, giao thức tránh lặp, những giao thức định tuyến… Tuy nhiên mỗi mạng đều hoạt động ở một tầng nhất định. Vì thế một yêu cầu nữa được đưa ra là làm sao có thế tích hợp được những đặc điểm nổi bật của các tầng và mạng chuyển mạch đa lớp đã ra đời để đáp ứng nhu cầu đó. Mạng chuyển mạch đa lớp là sự kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa router lớp 2 và lớp 3, nó kế thừa chức năng chuyển mạch ở lớp 2 và được tích hợp thêm chức năng định tuyến ở lớp 3. Điều này đã giúp các doanh nghiệp giảm bớt được mức chi khá lớn trong việc mua sắm các trang thiết bị mạng. Được sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của thầy Phạm Văn Nam em đã tìm hiểu và nghiên cứu đề tài tốt nghiệp: “ MẠNG CHUYỂN MẠCH ĐA LỚP VÀ ỨNG DỤNG ”. Đồ án đi sâu vào tìm hiểu về các kỹ thuật được triển khai trong mạng campus (VLAN, STP, TRUKING, ITER_VLAN, MULTILAYER SWITCH…) và một số tính năng mới được tích hợp trên swicth layer 3 (HSRP,VRRP, GLBP). [...]... nhóm và chạy nhiều ứng dụng, bộ chuyển mạch lớp 4 phải được cung cấp một bảng lọc lớn, nếu không thời gian đáp ứng sẽ rất lớn Bảng lọc này phải lớn hơn của bất kì bộ chuyển mạch lớp 2 hay 3 nào Một bộ chuyển mạch lớp 2 có thể có một bảng lọc bằng với số lượng người dùng kết nối đến mạng, trong khi một bộ chuyển mạch lớp 4 có thể có đến 5 hay 6 mục cho mọi thiết bị kết nối đến mạng Nếu bộ chuyển mạch lớp. .. chứa tất cả mọi thông tin, thì bộ chuyển mạch không thể hoạt động hết công suất 1.4.1.5 Bộ chuyển mạch đa lớp Bộ chuyển mạch đa lớp kết hợp những công nghệ chuyển mạch lớp 2, lớp 3, lớp 4 và cung cấp khả năng mở rộng tốc độ cao với độ trễ thấp Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng các bảng lọc lớn dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế của nhà quản trị… Chuyển mạch đa lớp vừa có thể truyền tải dữ liệu... sự thực thi vật lý Thêm vào đó, bộ định tuyến truyền thống sử dụng bộ vi xử lý để đưa ra quyết định chuyển tiếp, trong khi bộ chuyển mạch lớp 3 chỉ thực hiện chuyển mạch gói dựa trên nền tảng phần cứng Bộ chuyển mạch lớp 3 có thể đặt ở bất cứ đâu trong mạng vì chúng xử lý lưu lượng mạng cục bộ với hiệu năng cao và hiệu quả chi phí so với các bộ định tuyến Bộ chuyển mạch lớp 3 chuyển tiếp các gói tin... của bộ chuyển mạch lớp 3 gồm:  Chuyển tiếp gói tin dựa trên phần cứng  Hiệu suất chuyển mạch cao  Khả năng mở rộng tốc độ cao  Độ trễ thấp  Giảm chi phí cho mỗi cổng  Tính toán được lưu lượng  Bảo mật  Chất lượng dịch vụ (QoS) SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 1.4.1.4 GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM Chuyển mạch lớp 4 Chuyển mạch lớp 4 được xem là công nghệ chuyển mạch lớp 3 dựa... kĩ thuật này là tiền đề cho các ứng dụng được triển khai trong mô hình mạng như WIRELESS LAN và mạng IP TELEPHONE Trong phạm vi kiên thức của mình, em sẽ trình bày những hiểu biết của em về “ MẠNG CHUYỂN MẠCH ĐA LỚP VÀ ỨNG DỤNG ” trong bài đồ án này SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM Chương 1: Giới thiệu về mạng campus 1 Mạng campus Một tòa nhà hay dãy... công nghệ chuyển mạch lớp 3 dựa trên phần cứng Nó cung cấp các chức năng định tuyến mở rộng trên lớp 3 bằng cách sử dụng số cổng được tìm thấy ở phần header của lớp vận chuyển để đưa ra các phương pháp định tuyến Lợi ích lớn nhất của việc chuyển mạch lớp 4 là người quản trị mạng thông qua các ứng dụng có thể cấu hình một bộ chuyển mạch lớp 4 để ưu tiên lưu lượng mạng, có nghĩa là “Chất lượng dịch vụ” có... dụng cho hoạt động kết nối nhóm làm việc và phân đoạn mạng, các bộ định tuyến lớp 2 cho phép ta tạo một thiết kế mạng dạng phẳng và đồng nhất với nhiều hơn các phân đoạn mạng, so với mạng được chia sẻ 10BaseT truyền thống SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 1.4.1.3 GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM Chuyển mạch lớp 3 Sự khác nhau giữa chuyển mạch lớp 3 và bộ định tuyến là cách thức mà người... mạch lớp 2 Chuyển mạch lớp 2 ( Liên kết dữ liệu) dựa trên nền tảng phần cứng, nó sử dụng địa chỉ MAC từ card giao tiếp mạng của host để lọc Các bộ chuyển SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S PHẠM VĂN NAM mạch sử dụng mạch tích hợp chuyên dụng (ASICs) để xây dựng và duy trì các bảng lọc Chuyển mạch lớp 2 cung cấp kết nối bridge dựa trên nền tảng phần cứng, wire speed, tốc... hiệu năng và giới hạn kích thước của mạng Vì vậy, quảng bá và đa truyền (multicast), cùng với sự chậm hội tụ của spanning tree, có thể gây các vấn đề nghiêm trọng khi mà mạng mở rộng Bởi vì các vấn đề trên, các bộ chuyển mạch lớp 2 không thể thay thế các bộ định tuyến trên liên mạng Tuy nhiên, chúng vẫn có thể được sử dụng cho hoạt động kết nối nhóm làm việc và phân đoạn mạng Khi được sử dụng cho hoạt... người dùng có thể truy cập được vào một số khu vực nhất định của mạng  Tính dự phòng: thiết kế mạng phải có những quy định bảo đảm rằng mạng vẫn thông suốt ngay cả khi gặp sự cố  Khả năng mở rộng kích thước và băng thông : phải có khả năng xử lý sự gia tăng mới trong mạng như người dùng mới, các thiết bị mạng mới được thêm vào mạng  Các ứng dụng tập trung: những ứng dụng doanh nghiệp được truy cập . không thể hoạt động hết công suất . 1.4.1.5 Bộ chuyển mạch đa lớp Bộ chuyển mạch đa lớp kết hợp những công nghệ chuyển mạch lớp 2, lớp 3, lớp 4 và cung cấp khả năng mở rộng tốc độ cao với độ. cầu đó. Mạng chuyển mạch đa lớp là sự kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa router lớp 2 và lớp 3, nó kế thừa chức năng chuyển mạch ở lớp 2 và được tích hợp thêm chức năng định tuyến ở lớp 3. Điều. thiết bị mạng. Được sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của thầy Phạm Văn Nam em đã tìm hiểu và nghiên cứu đề tài tốt nghiệp: “ MẠNG CHUYỂN MẠCH ĐA LỚP VÀ ỨNG DỤNG ”. Đồ án đi sâu vào tìm hiểu