Etherchannel

Tiếp nối series “Tự Học CCNAx” hôm nay mình xin chia sẻ về công nghệ Etherchannel và cách thức mà công nghệ này hoạt động trong một hệ thống mạng. Nhằm tận dụng tối đa băng thông, tăng tốc độ đường truyền. Mọi người cùng theo dõi với mình nhé!

Bài viết nên xem qua :
Series “Tự học CCNA”

CONTENT

1. Giới thiệu công nghệ Channel
2. Các đặc tính của công nghệ Channel
3. Load Sharing trên công nghệ 802.3ad
4. Các mode cấu hình 802.3ad
4.1 Mode ON
4.2 Giao thức PAgP (Port Aggregation Protocol)
4.3 Giao thức LACP (Link Aggregation Control Protocol)

1. Giới thiệu công nghệ Etherchannel.

Một công nghệ rất thú vị và được dùng rất rất nhiều trong thực tế. Để khai thác được tối đa đường kết nối giữa các Switch.
Nếu nghĩ đơn giản thì sử dụng nhiều đường kết nối giữa các switch sẻ tăng được băng thông. Ví dụ ta tiến hành đấu nối 4 cổng Fast Ethernet băng thông mỗi đường là 100Mb/s và ta nghĩ 4 đường sẻ được 400Mb/s.

Nhưng sự thật không được như vậy vì công nghệ STP sẻ tiến hành cắt loop và đóng các cổng Redundant này lại, và chỉ sử dụng một đường.

Figure2. STP cắt loop trên các đường link redundant

Lúc này thì IEEE và Cisco đã đưa ra một công nghệ nhằm “gôm” các đường này lại thành một đường nhằm tăng đáng kể băng thông.
Với giải pháp này switch sẻ thực hiện “bundle” các đường kết nối lại thành một đường và coi các đường này chỉ là một.
Vì chỉ là một đường logical nên STP sẻ không tiến hành khóa cổng nào và ta có thể tận dụng tối đa băng thông các đường. Từ đó tăng đáng kể băng thông và tối ưu hóa tính dự phòng.

Figure3. Etherchannel Topology tổng quan

2. Các đặc tính của công nghệ Etherchannel

Trên IOS cisco thì 802.3ad có một số đặc điểm như sau:

Một link Etherchannel có thể gộp được 8 cổng physical cùng loại.
802.3ad cung cấp full-duplex đến 8 Gb/s (Gigabit EtherChannel) hoặc 80 Gb/s (10-Gigabit EtherChannel) giữa các Switch hoặc giữa Switch với host.
Các ports trong mỗi đường 802.3ad phải cùng được cấu hình Layer 2 hoặc Layer 3 ports.
Tất cả các ports channel phải thống nhất về các chuẩn Trunking: phải cùng chuẩn Trunking (ISL hoặc 802.1Q). Cùng một trong số các mode trunking(Auto,On, Desirable). Hoặc phải cùng nằm ở mode Access. Không thể gộp cổng Trunk và Access lại thành đường Etherchannel.
Phải đồng bộ về cấu hình VLAN: phải cùng Allow cùng một list VLAN được phép đi qua đường trunk. Cùng thống nhất một native VLAN nhất định. Nếu là cổng access thì bắt buộc phải cùng thuộc một VLAN.

Speed và Duplex:

Những cổng tham gia channel phải thống nhất với nhau về Speed và Duplex để không gây lỗi khi tiến hành gộp Etherchannel. Ta có thể gộp các cổng Ethernet lại với nhau. Các cổng Fast Ethernet lại với nhau. Gigabit Ethernet lại với nhau . Và không được bó Ethernet với Fast Ethernet hay Fast Ethernet với Gigabit Ethernet. Tính chất duplex: Full-duplex, Half-Duplex.

Cùng chạy một phương thức STP trên các cổng thành phần. Như cost hay priority trên các cổng phải đồng bộ. Nếu có một cổng thành bị không đồng bộ thì cổng này sẻ bị “đá” ra khỏi đường channel.
Tính chất về đồng nhất cấu hình trong 802.3ad là rất quan trọng nên mọi người cần lưu ý. Phải đồng nhất thì mới tiến hành thiết lập và lên được Etherchannel.

3. Load Sharing trên công nghệ Etherchannel

Các lưu lượng bên trong đường Channel có thể được phân phối trên các kết nối riêng lẽ theo một cách thức nhất định. Tuy nhiên, tải không nhất thiết phải được cân bằng trên tất cả các kết nối. Thay vào đó, các frame sẽ được đưa vào trên một kết nối cụ thể.
Việc phân phối tải qua các đường của một đường 802.3ad được thực hiện theo thuật toán hash để rãi rác frame vào đường channel này . Sử dụng phối hợp giữa Source IP , Dest IP hoặc Source MAC, Dest MAC hoặc có thể sử dụng TCP/UDP ports.
Tải Etherchannel sẻ được phân phối dựa vào việc xem xét các bit cuối cùng bên phải địa chỉ MAC, IP, Ports của các TCP/UDP Segment.

Ví dụ:

Một đường channel gồm 4 link thành phần được đánh số là 0,1,2,3 và sử dụng Source MAC để phân phối tải thì Etherchannel sẻ xem xét 2 bit cuối cùng của địa chỉ MAC: nếu cặp bit là 00 thì được chuyển theo link 0, nếu cặp bit là 01 thì được chuyển theo link 1, nếu cặp bit là 10 thì được chuyển theo link 2, nếu cặp bit là 11 thì được chuyển theo link 3.

Cần lưu ý về phương thức cân bằng tải của Etherchannel nếu không sẻ không tận dụng được tối ưu chức năng.
Ví dụ tiến hành gộp 802.3ad giữa server và một Switch access, các client từ Switch tiến hành truy nhập vào Server. Thì các frame từ Server trả về đều không đổi Source MAC, nên lúc đó frame đó chỉ chọn một đường duy nhất trên Etherchannel để đi. Trong trường hợp này ta nên chọn phương thức load dựa trên destination MAC sẻ tận dụng được tối ưu hơn tính năng 802.3ad của channel này.

Ngoài ra Etherchannel còn cho phép phân phối tải kết hợp các tiêu chỉ lại. Khi đó hệ thống sẻ dùng thuật toán XOR để tìm ra kết quả bit. Và từ kết quả XOR này sẻ đưa ra quyết định phân phối tải

*** Phép toán XOR :

x XOR y = 0 nếu x = y

x XOR y = 1 nếu x ≠ y

Figure4. Bảng cách thức Load Sharing của Etherchannel

4. Các mode cấu hình Etherchannel

4.1 Mode ON

Etherchannel mode ON là cấu hình thủ công Etherchannel. 802.3ad sẻ đưa các port tham gia vào Channel mà không cần trao đổi gói tin. Mode on được dùng hiệu quả trên các thiết bị không hỗ trợ PAgP hoặc LACP. Trong trạng thái mode này chỉ lên được Channel khi cả 2 đầu đều ở trạng thái mode on. Đặt biệt các portsg phải cùng speed cùng duplex, nếu không sẻ mất gói hoặc loops STP có thể xảy ra.

Ports không tương thích các yêu cầu trên sẻ bị đưa vào trạng thái “suspended” không lên được channel, mặc dù đã cấu hình mode.

*Các modes của EtherChannel:

PAgP, LACP hoặc ON (cấu hình đầu cuối của Etherchannel phải cùng mode):

Khi cấu hình 1 đầu EtherChannel các mode PAgP hoặc LACP, hệ thống sẻ thương lượng với đầu còn lại để xác định ports nào nên được active. Nếu port không thể thương lượng để lên EtherChannel. Port này sẻ được đưa vào trạng thái “độc lập” và tiếp tục truyền dữ liệu như đường link bình thường. Cấu hình của port này không thay đổi, nhưng không được tham gia channel.
Khi cấu hình mode on, sẻ k cần thương lượng, Switch sẻ đưa tất cả các port thành active của EtherChannel, khi đó đầu kia cũng phải được cấu hình mode on, nếu không mất gói có thể xảy ra.
Có thể tạo channel trên switch đơn hoặc multiple switch.
Nếu kết nối của Etherchannel fail, traffic sẻ tự động để chuyển sang đường khác có chạy 802.3ad gần như ngay lập tức.

4.2 Giao thức PAgp (Port Aggregation Protocol)

Là một giao thức độc quyền của Cisco, PAgP tự động tạo của EtherChannel bằng việc trao đổi gói tin PAgP giữa các Ethernet ports.
Trong PAgP group port phải cùng speed, duplex mode, native VLAN, VLAN range, trunking status và type, sau khi chạy EtherChannel.
PAgP chỉ gửi và nhận PAgP PDUs trên các ports đã up và có bật tính năng PAgP mode auto hoặc desirable.

PAgP Modes

Auto : là mode ở trạng thái passive, các port sẻ phản hồi gói tin PAgP từ đầu khác nhưng không tự gửi gói tin PAgP. Thiết kế mode này giảm thiểu các gói tin PAgP.
Desirable : là mode ở trạng thái active, các port ở trạng thái này sẻ tự gửi negotiate đến những ports khác để thương lượng lên được 802.3ad.
Các trạng thái có thể lên được Channel:

+ Auto – Desirable.

+ Desirable – Desirable .

+ auto – auto : sẻ không lên được channel.

4.3 Giao thức LACP (Link Aggregation Control Protocol)

LACP là giao thức được định nghĩa trong IEEE 802.3ad, các thiết bị chạy LACP sẻ trao đổi gói tin LACP giữa các Channel.

Tương tự như PAgP. LACP cũng cần phải cùng speed, duplex mode, native VLAN, VLAN range, trunking status và type. Sau khi chạy 802.3ad, LACP cũng tiến hành đưa group vào STP như là một single switch port.

LACP Modes

Active : mode ở trạng thái active. Port sẻ tự gửi negotiate bằng các gói tin LACP đến những ports khác để thương lượng lên được 802.3ad bằng việc trao đổi gói tin LACP.
Passive : mode ở trạng thái passive. Các port sẻ phản hồi gói tin LACP từ đầu khác mà nó nhận được nhưng không tự gửi gói tin LACP. Thiết lập này để giảm thiểu việc truyền tải các gói tin LACP.
Cả hai mode active và passive LACP cho phép các ports thương lượng với partner để lên Etherchannel dựa vào các tiêu chí như: port speed. For Layer 2 EtherChannels, trunking state and VLAN numbers.
Các trạng thái có thể lên được channel.

+ Active – Passive.

+ Active – Active.

+ Passive – Passive sẻ không lên được channel.

Tương tác giữa LACP and các chức năng khác :

Gói tin DTP and CDP được trao đổi trên đường 802.3ad, Trunk ports cũng trao đổi gói tin LACP PDUs trên VLAN có số VLAN-ID thấp nhất.

——————————————————————————————————————————

Bài chia sẻ về “Công nghệ Etherchannel và cách thức hoạt động trong một hệ thống”của mình xin tạm dừng tại đây. Bài chia sẻ tiếp theo mình xin chia sẻ về “Các Kỹ thuật, Giao thức định tuyến và cách thức hoạt động của các giao thức này”. Hãy theo dõi bài viết tiếp theo trong Series Tự học CCNA tại website và blog itforvn.vcode.ovh nhé. Nếu có thắc mắc hay đóng góp các Anh em hãy comment bên dưới nhé! Hẹn Gặp Lại!