EtherChannel là công nghệ mạng cho phép gộp nhiều đường kết nối vật lý Ethernet thành một liên kết logic duy nhất nhằm tăng băng thông, cải thiện hiệu suất truyền dữ liệu và nâng cao tính dự phòng cho hệ thống mạng. Khi một đường truyền gặp sự cố, các đường còn lại vẫn tiếp tục hoạt động, giúp duy trì kết nối ổn định mà không làm gián đoạn hệ thống. EtherChannel thường được triển khai giữa các switch hoặc giữa switch với server trong môi trường doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu để tối ưu tốc độ truyền tải và cân bằng lưu lượng mạng. Công nghệ này hỗ trợ các giao thức như PAgP và LACP, giúp tự động quản lý và đồng bộ các liên kết trong nhóm kết nối.
Giới thiệu công nghệ Etherchannel.
- Đây là một công nghệ rất thú vị và được sử dụng rất nhiều trong thực tế nhằm khai thác tối đa các đường kết nối giữa các Switch.
- Nếu hiểu đơn giản, việc sử dụng nhiều đường kết nối giữa các Switch sẽ giúp tăng băng thông. Ví dụ, nếu ta tiến hành kết nối 4 cổng Fast Ethernet với băng thông mỗi đường là 100 Mb/s, thì tổng băng thông lý thuyết có thể đạt được sẽ là 400 Mb/s.
- Nhưng thực tế không phải như vậy, vì công nghệ STP sẽ tiến hành loại bỏ loop bằng cách khóa các cổng redundant này lại và chỉ sử dụng một đường kết nối.
- Lúc này, IEEE và Cisco đã đưa ra một công nghệ nhằm “gộp” các đường kết nối này lại thành một đường logic để tăng đáng kể băng thông.
- Với giải pháp này, Switch sẽ thực hiện “bundle” các đường kết nối vật lý lại thành một đường logic và xem các đường này như một liên kết duy nhất.
- Vì đây chỉ là một đường logical nên STP sẽ không tiến hành khóa bất kỳ cổng nào. Nhờ đó, ta có thể tận dụng tối đa băng thông của các đường kết nối, từ đó tăng đáng kể hiệu năng và tối ưu hóa khả năng dự phòng của hệ thống mạng.
Các đặc tính của công nghệ Etherchannel
Trên Cisco IOS, chuẩn 802.3ad có một số đặc điểm như sau:
- Một liên kết EtherChannel có thể gộp tối đa 8 cổng vật lý cùng loại.
- 802.3ad cung cấp băng thông full-duplex lên đến 8 Gb/s đối với Gigabit EtherChannel hoặc 80 Gb/s đối với 10-Gigabit EtherChannel giữa các Switch hoặc giữa Switch với host.
- Các cổng trong một đường 802.3ad phải được cấu hình cùng kiểu Layer 2 hoặc cùng kiểu Layer 3.
- Tất cả các cổng trong channel phải thống nhất về chuẩn trunking:
- Phải cùng sử dụng một chuẩn trunking (ISL hoặc 802.1Q).
- Phải cùng hoạt động ở một mode trunking nhất định (Auto, On hoặc Desirable).
- Hoặc tất cả phải cùng ở mode Access.
- Không thể gộp cổng Trunk và cổng Access vào cùng một EtherChannel.
- Phải đồng bộ về cấu hình VLAN:
- Nếu là cổng trunk thì phải cùng allow một danh sách VLAN giống nhau.
- Phải cùng sử dụng một Native VLAN.
- Nếu là cổng Access thì tất cả các cổng phải thuộc cùng một VLAN.
- Speed và Duplex: Các cổng tham gia EtherChannel phải thống nhất về Speed và Duplex để tránh phát sinh lỗi khi gộp kênh.
- Có thể gộp:
- Ethernet với Ethernet
- Fast Ethernet với Fast Ethernet
- Gigabit Ethernet với Gigabit Ethernet
- Không thể gộp:
- Ethernet với Fast Ethernet
- Fast Ethernet với Gigabit Ethernet
- Duplex cũng phải đồng nhất, ví dụ:
- Full-Duplex
- Half-Duplex
- Có thể gộp:
- Các cổng thành phần phải cùng chạy một cơ chế STP và có cấu hình STP đồng nhất như cost hoặc priority. Nếu có một cổng không đồng bộ cấu hình, cổng đó sẽ bị loại khỏi EtherChannel.
Tính đồng nhất cấu hình trong 802.3ad là yếu tố rất quan trọng. Chỉ khi các cổng có cấu hình đồng nhất thì EtherChannel mới có thể được thiết lập và hoạt động ổn định.
Load Sharing trên công nghệ Etherchannel
Các lưu lượng bên trong đường Channel có thể được phân phối trên các kết nối riêng lẻ theo một cơ chế nhất định. Tuy nhiên, tải không nhất thiết phải được cân bằng đều trên tất cả các đường kết nối. Thay vào đó, mỗi frame sẽ được chuyển qua một liên kết cụ thể trong EtherChannel.
Việc phân phối tải trên các đường của EtherChannel 802.3ad được thực hiện dựa trên thuật toán hash nhằm phân tán frame lên các đường thành phần trong Channel. Thuật toán này có thể sử dụng các thông tin như:
- Source IP và Destination IP
- Source MAC và Destination MAC
- TCP/UDP Port
Tải của EtherChannel sẽ được phân phối dựa trên việc xem xét các bit cuối bên phải của địa chỉ MAC, IP hoặc Port của TCP/UDP Segment.
Ví dụ:
Một EtherChannel gồm 4 link thành phần được đánh số 0, 1, 2, 3 và sử dụng Source MAC để phân phối tải. Khi đó, EtherChannel sẽ xem xét 2 bit cuối cùng của địa chỉ MAC:
- Nếu cặp bit là
00thì frame sẽ được chuyển qua link 0 - Nếu cặp bit là
01thì frame sẽ được chuyển qua link 1 - Nếu cặp bit là
10thì frame sẽ được chuyển qua link 2 - Nếu cặp bit là
11thì frame sẽ được chuyển qua link 3
Cần lưu ý về cơ chế cân bằng tải của EtherChannel, nếu không sẽ không thể tận dụng tối đa hiệu quả của công nghệ này.
Ví dụ, khi triển khai EtherChannel 802.3ad giữa Server và một Switch Access, các Client từ Switch truy cập vào Server. Các frame phản hồi từ Server sẽ luôn có cùng Source MAC, vì vậy các frame này có thể chỉ đi qua một đường duy nhất trong EtherChannel.
Trong trường hợp này, nên sử dụng phương thức load balancing dựa trên Destination MAC để tận dụng tối ưu khả năng phân tải của EtherChannel.
- Ngoài ra, EtherChannel còn cho phép phân phối tải bằng cách kết hợp nhiều tiêu chí khác nhau. Khi đó, hệ thống sẽ sử dụng thuật toán XOR để tính toán giá trị bit dựa trên các thông tin đầu vào. Từ kết quả XOR này, EtherChannel sẽ đưa ra quyết định phân phối lưu lượng qua các đường kết nối thành phần.
*** Phép toán XOR : x XOR y = 0 nếu x = y x XOR y = 1 nếu x ≠ y
Các mode cấu hình Etherchannel
Mode ON
EtherChannel mode On là chế độ cấu hình EtherChannel thủ công. Khi sử dụng mode này, 802.3ad sẽ đưa các port tham gia vào Channel mà không cần trao đổi gói tin thương lượng.
Mode On thường được sử dụng hiệu quả trên các thiết bị không hỗ trợ PAgP hoặc LACP. Trong trạng thái này, Channel chỉ được thiết lập khi cả hai đầu đều được cấu hình ở mode On.
Đặc biệt, các port tham gia EtherChannel phải đồng nhất về Speed và Duplex. Nếu không, có thể xảy ra mất gói tin hoặc loop STP. Các port không đáp ứng yêu cầu tương thích sẽ bị đưa vào trạng thái “suspended” và không thể tham gia Channel mặc dù đã được cấu hình mode.
Các mode của EtherChannel
EtherChannel hỗ trợ các mode:
- PAgP
- LACP
- On
Lưu ý: Hai đầu kết nối EtherChannel phải sử dụng mode tương thích với nhau.
Khi cấu hình EtherChannel bằng PAgP hoặc LACP, hệ thống sẽ tiến hành thương lượng với đầu còn lại để xác định các port nào sẽ được đưa vào trạng thái active.
Nếu một port không thể thương lượng để tham gia EtherChannel, port đó sẽ được đưa về trạng thái hoạt động độc lập và tiếp tục truyền dữ liệu như một đường link thông thường. Cấu hình của port không thay đổi, nhưng port sẽ không tham gia vào Channel.
Khi cấu hình mode On, quá trình thương lượng sẽ không diễn ra. Switch sẽ đưa tất cả các port vào trạng thái active của EtherChannel. Vì vậy, đầu bên kia cũng phải được cấu hình mode On, nếu không có thể xảy ra mất gói tin.
EtherChannel có thể được tạo giữa:
- Các Switch đơn lẻ
- Hoặc nhiều Switch hỗ trợ công nghệ phù hợp
Nếu một kết nối thành phần trong EtherChannel bị lỗi, lưu lượng sẽ tự động chuyển sang các đường còn lại gần như ngay lập tức, giúp đảm bảo tính sẵn sàng và khả năng dự phòng của hệ thống mạng.
Giao thức PAgp (Port Aggregation Protocol)
PAgP là một giao thức độc quyền của Cisco, được sử dụng để tự động hình thành EtherChannel bằng cách trao đổi các gói tin PAgP giữa các Ethernet port.
Trong một PAgP group, các port phải đồng nhất về:
- Speed
- Duplex mode
- Native VLAN
- VLAN range
- Trunking status
- Trunking type
thì mới có thể hoạt động cùng nhau trong EtherChannel.
PAgP chỉ gửi và nhận các gói tin PAgP PDU trên những port đang ở trạng thái up và được cấu hình ở mode PAgP Auto hoặc Desirable.
PAgP Modes
Auto: là chế độ hoạt động ở trạng thái passive, các port ở chế độ này chỉ phản hồi các gói tin PAgP nhận từ thiết bị khác mà không tự gửi gói tin PAgP để thương lượng. Chế độ này giúp giảm lưu lượng gói tin PAgP trong mạng.
Desirable: là chế độ hoạt động ở trạng thái active, các port sẽ chủ động gửi gói tin PAgP đến các port khác để thương lượng và hình thành EtherChannel.
Các trạng thái có thể hình thành EtherChannel:
- Auto – Desirable: hình thành được channel.
- Desirable – Desirable: hình thành được channel.
- Auto – Auto: không hình thành được channel.
Giao thức LACP (Link Aggregation Control Protocol)
LACP (Link Aggregation Control Protocol) là giao thức được chuẩn hóa theo IEEE 802.3ad, dùng để gộp nhiều đường kết nối vật lý thành một liên kết logic duy nhất nhằm tăng băng thông và dự phòng cho hệ thống mạng. Các thiết bị sử dụng LACP sẽ trao đổi các gói tin LACP để thương lượng và duy trì EtherChannel giữa các cổng kết nối.
Tương tự như PAgP, các cổng tham gia LACP cần có cùng cấu hình như tốc độ (speed), chế độ song công (duplex mode), native VLAN, dải VLAN cho phép, trạng thái trunking và kiểu kết nối. Sau khi EtherChannel được hình thành theo chuẩn 802.3ad, toàn bộ nhóm liên kết sẽ được giao thức STP xem như một cổng switch duy nhất, giúp tránh lặp mạng và tối ưu hoạt động của hệ thống.
LACP Modes
Active: là chế độ hoạt động ở trạng thái active. Các port sẽ chủ động gửi gói tin LACP đến các port khác để thương lượng và hình thành EtherChannel theo chuẩn IEEE 802.3ad.
Passive: là chế độ hoạt động ở trạng thái passive. Các port chỉ phản hồi các gói tin LACP nhận được từ thiết bị đối tác mà không tự gửi gói tin LACP. Chế độ này giúp giảm lưu lượng các gói tin LACP trên mạng.
Cả hai chế độ Active và Passive đều cho phép các port thương lượng để hình thành EtherChannel dựa trên các tiêu chí như tốc độ cổng (port speed). Đối với EtherChannel Layer 2, các cổng còn phải có cùng trạng thái trunking và cấu hình VLAN.
Các trạng thái có thể hình thành EtherChannel:
- Active – Passive: hình thành được channel.
- Active – Active: hình thành được channel.
- Passive – Passive: không hình thành được channel.
Tương tác giữa LACP và các chức năng khác
- Các gói tin DTP và CDP vẫn được trao đổi trên liên kết 802.3ad.
- Các cổng trunk sẽ trao đổi gói tin LACP PDU trên VLAN có VLAN ID thấp nhất đang được phép hoạt động trên trunk.
Nguồn: ITForVN