Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi tìm hiểu chi tiết về giao thức trung kế 802.1Q hay Dot1Q để xem cách nó đóng gói thẻ VLAN như thế nào?
Giới thiệu 802.1Q hay Dot1Q
802.1Q, hay còn được biết đến là VLAN tagging trong lĩnh vực mạng, là một tiêu chuẩn được đặt ra bởi IEEE để mở rộng khả năng của mạng LAN. “802.1Q” là một phần của chuẩn IEEE 802.1, và nó tập trung vào cách thức gắn thêm thông tin về Virtual LANs (VLANs) vào khung dữ liệu Ethernet.
Ta đã biết cổng trung kế truyền dữ liệu nhiều VLAN. Do đó, nó cần IEEE 802.1Q để phân biệt dữ liệu từ các VLAN trên khung Ethernet. Hầu hết các Router và Switch Cisco đều sử dụng 802.1Q làm giao thức trung kế để đóng gói và giải gói thông tin VLAN trên Frame Ethernet. Theo mặc định, một Switch chỉ hoạt động với VLAN duy nhất, giao thức trung kế cho phép nó hoạt động với nhiều VLAN.
Các đặc điểm của giao thức 802.1Q
- 802.1Q là một giao thức IEEE.
- 802.1Q hoạt động trên tất cả các bộ định tuyến và chuyển mạch.
- 802.1Q hoạt động với tất cả các loại liên kết Ethernet.
- 802.1Q chèn trường thẻ 4 byte vào tiêu đề của khung.
- Chức năng 802.1Q ở lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI.
- 802.1Q là giao thức đóng gói mặc định cho Vlan trên tất cả các thiết bị Cisco.
Giao thức 802.1Q hoạt động như thế nào?
Khi một thiết bị mạng (thường là switch) nhận được một khung dữ liệu từ một thiết bị khác, nó kiểm tra xem khung dữ liệu đó đã được gắn thêm thẻ VLAN chưa. Nếu khung dữ liệu chưa có thẻ VLAN, switch sẽ thêm một thẻ VLAN với độ dài 4 byte vào header của khung dữ liệu.
Thẻ VLAN bao gồm một số trường quan trọng, trong đó VLAN ID là thông tin quan trọng nhất. VLAN ID xác định mạng VLAN mà khung dữ liệu thuộc về. Trong quá trình này, VLAN ID đặc trưng cho một VLAN cụ thể trong hệ thống.
Trong cấu trúc thẻ TAG VLAN gồm:
- 2 Byte đầu tiên là mã định danh giao thức.
- 3 Bit theo quy định mức độ ưu tiên.
- Bit thứ 4 được sử dụng trong môi trường Token Ring.
- 12 Bit cuối cùng dành cho VLAN ID.
Khi switch nhận biết VLAN ID trong thẻ VLAN, nó sẽ xác định đúng cổng và VLAN tương ứng để chuyển tiếp khung dữ liệu đến. Dữ liệu được chuyển tiếp trong mạng VLAN cụ thể mà không gây ảnh hưởng đến các VLAN khác.
Ví dụ thực tế
Hình ảnh trên cho thấy mạng gồm 2 bộ chuyển mạch và cấu hình VLAN. Cả 2 Switch đều kết nối thông qua một liên kết trung kế. Các cổng trung kế trên cả 2 hai Switch đều dùng 802.1Q và có thiết bị cuối từ VLAN-10.
Giả sử PC-A gửi tin nhắn broadcast. Tin nhắn này đến cổng F0/1 của Switch S1. Switch S1 kiểm tra VLAN được cấu hình trên cổng F0/1. VLAN-10 được cấu hình trên cổng F0/1. Lúc này S1 chuyển tiếp tin nhắn từ tất cả các cổng thuộc VLAN-10.
Trong các cổng có một cổng trung kế thuộc cả VLAN-10 và VLAN-20. Nó chèn 1 thẻ TAG vào tất cả các khung trước khi chuyển tiếp chúng. S2 nhận được khung từ S1 và đọc TAG VLAN trên khung biết được dữ liệu này thuộc về VLAN-10. S2 sẽ xóa bỏ TAG trong Frame và chuyển tiếp dữ liệu trên cổng VLAN-10.
Ưu điểm của giao thức 802.1Q
Giao thức 802.1Q chỉ thêm 4 Byte vào Frame nên kích thước khung không vượt quá 1518 Byte. Do đó, Frame có thể được gửi từ bất kỳ cổng thông thường nào. Điều này có nghĩa là ta sẽ không cần sử dụng cổng Fast Ethernet hay Gigabit Ethernet.
Một điều nữa giao thức Dot1Q là tiêu chuẩn IEEE nên có thể sử dụng để tạo đường trunk giữa các thiết bị của các nhà sản xuất thiết bị khác nhau.
Thẻ VLAN chỉ được chèn trên thiết bị gửi. Khi tới thiết bị nhận nó sử dụng VLAN ID trong TAG để xác định VLAN thuộc về và loại bỏ TAG khỏi các khung trước khi chuyển tiếp khung từ các cổng VLAN của nó.
Trên đây là tất cả những chia sẻ mà mình muốn gửi tới các bạn về giao thức 802.1Q, nếu còn thắc mắc hãy để lại dưới phần bình luận để được mình hỗ trợ giải đáp chi tiết!
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
