Fast EtherChannel
Công nghệ EtherChannel của Cisco cho phép kết hợp các kết nối Etheret thành một
bó (bundle) để tăng băng thông. Mỗi bundle có thể bao gồm từ hai đến tám kết
nối Fast Ethernet hay Gigabit Ethernet, tạo thành một kết nối luận lý gọi là
FastEtherChannel hay Gigabit EtherChannel. Kết nối này cung cấp một băng thông
lên đến 1600Mbps hoặc 16 Gbps.
Công nghệ này được xem là một cách đơn giản để nâng cấp kết nối giữa các switch
mà không cần phải mua phần cứng mới. Ví dụ, một kết nối Fast Ethernet (có
throughput là 200Mbps) có thể mở rộng lên đến 8 kết nối FE (1600Mbps) để trở
thành một kết nối FastEtherChannel. Nếu lưu lượng lưu lượng tăng quá mức này,
quá trình nâng cấp có thể lại bắt đầu với một kết nối Gigabit Ethernet. Sau đó,
ta có thể lại tiếp tục mở rộng kết nối này lên thành GigabitEtherChannel. Quá
trình này có thể được lập lại với việc tiếp tục chuyển sang kết nối 10Gbps.
Bình thường, việc có nhiều kết nối giữa các switch tạo ra khả năng bị bridging
loops. EtherChannel sẽ tránh tình huống này bằng cách xem cả một bundle như là
một kết nối đơn duy nhất, hoặc là access, hoặc là trunk.
Mặc dù EtherChannel link được xem như một kết nối đơn duy nhất, kết nối này
không nhất thiết phải có băng thông bằng với tổng của các kết nối thành phần.
Ví dụ, giả sử một FEC được tạo ra từ 4 kết nối full-duplex, 100-Mbps. Mặc dù
kết nốI FEC này có thể mang một throughput lên đến 800Mbps ( nếu mỗi kết nối là
100% load), FEC sẽ không hoạt động ở tốc độ này. Thay vào đó, lưu lượng sẽ được
phân phối trên các kết nối riêng lẽ bên trong EtherChannel. Các kết nối này
hoạt động ở tốc độ của nó (200Mbps) nhưng chỉ truyền những frame được gán bởi thuật
toán FEC. Nếu một link bên trong một bundle là ưu tiên hơn do kết quả của thuật
toán phân phối tải, kết nối thành viên này sẽ không mang lưu lượng theo một tỉ
lệ tương ứng. Nói cách khác, tải không phải luôn luôn phân phối đều giữa các
kết nối thành phần.
FEC còn cung cấp đặc tính dự phòng với vài kết nối vật lý. Nếu một trong những
kết nối vật lý bị hỏng, lưu lượng trên link đó sẽ được tự động chuyển sang kết
nối kế cận. Quá trình chuyển đổi xảy ra trong vài mili giây. Khi có nhiều kết
nối tiếp tục hỏng, các lưu lượng sẽ tiếp tục chuyển sang các kết nối láng giềng
khác. Khi có một kết nối thành viên được khôi phục lại, tải sẽ tự động phân
phối trên các kết nối đang active. Ta có thể quan sát tiến trình này bằng cách
quan sát đèn LED trên switch hoặc dùng các phần mềm như PRTG, MRTG.
Kết hợp cổng bên trong EtherChannel
EtherChannel có thể bao gồm tối đa tám kết nối vật lý của cùng kiểu phần cứng
và cùng tốc độ. Một vài ràng buộc phải được đáp ứng sao cho chỉ có những kết
nối tương tự là được kết hợp. Thông thường, tất cả các cổng phải thuộc về cùng
một vlan. Nếu được dùng như một kết nối trunk, tất cả các cổng phải ở trong
trunking, có cùng native vlan và truyền cùng một tập hợp của vlan. Mỗi cổng
phải có cùng tốc độ, duplex và có cùng cấu hình spanning tree.
Phân phối lưu lượng bên trong EtherChannel
Các lưu lượng bên trong EtherChannel có thể được phân phối trên các kết nối
riêng lẽ theo một cách thức xác 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 như là kết quả của một thuật toán hash. Việc phân phối tải
qua các đường của một bundle (Etherchannel) được thực hiện theo thuật toán
hashing: Thuật toán này có thể sử dụng : Địa chỉ IP nguồn, đích; Hoặc địa chỉ
MAC nguồn, dích, hoặc có thể sử dụng TCP/UDP cổng. Nếu chỉ sử dụng một địa chỉ
hay một cổng thì việc truyền tải qua cổng này hay cổng khác được thực hiện dựa
vào các bit cuối cùng, và phụ thuộc vào số cổng của etherchannel. Nếu sử dụng
cả địch, và nguồn thì thuật toán này được thực hiện nhờ phép toán XOR các bit
cuối của địa chỉ.Thuật toán hash có thể dùng địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích
hoặc là kết hợp của địa chi nguồn, đích, MAC nguồn, MAC đích hoặc TCP/UDP cổng.
Thuật toán hash sẽ tính toán ra giá trị nhị phân, giá trị này sẽ chọn ra một
kết nối trong bundle để chọn ra kết nối thành viên nào sẽ mang frame đó. Nếu
chỉ một địa chỉ hay một cổng được hash, switch sẽ đẩy frame bằng cách dùng một
hoặc nhiều bit thấp để đưa vào kết nối. Nếu hai địa chỉ hay cổng được hash,
switch sẽ thực hiện thuật toán XOR trên một hoặc nhiều bit thấp của địa chỉ IP
hoặc cổng TCP/UDP. Ví dụ, nếu kết quả phép hash bằng 0, link 0 được dùng, nếu
kết quả băng 1, link 1 được dùng. Nếu một bundle dùng 4 kết nối, thuật toán
hash sẽ dùng 2 bit cuối. Tương tự, một bundle có 8 kết nối sẽ dùng một thuật
toán hash trên 3 bit cuối.
Cấu hình mặc định là dùng phép XOR của địa chỉ IP đích hoặc dùng phương thức
src-dst-ip. Mặc định cho switch 2970 và 3560 là dùng src-mac. Nếu L3 switch
được dùng trên kết nối EtherChannel, phương thức src-dst-ip luôn luôn được
dùng, mặc dù nó không cấu hình được. Bình thuờng, trạng thái mặc định là việc phân
phối tĩnh các frame. Tuy nhiên, bạn phải xác định khi nào thì EtherChannel là
không cân bằng tuỳ theo mẫu lưu lượng. Lấy ví dụ, nếu một server nhận phần lớn
các lưu lượng của FEC, địa chỉ của server (địa chỉ đích) sẽ luôn giống nhau
trong nhiều phiên làm việc. Điều này làm cho một kết nối sẽ được dùng nhiều lần
nếu trong thuật toán hash ta dùng địa chỉ đích IP. Để kiểm tra xem thuật toán
load-balancing nào đang được thực hiện, bạn có thể dùng lệnh show etherchannel
port-channel. Mỗi kết nối trong channel được hiển thị cùng với giá trị load
dạng hex. Khi các cổngs được nhóm lại trong EtherChannel, sẽ không có broadcast
và multicast nào được gửi ra những cổng còn lại trong channel. Các broadcast và
multicast frame sẽ được load balance giống như những loại lưu lượng khác: các
địa chỉ multicast và broadcast trở thành một phần của thuật toán hash.
Các giao thức bắt tay của EtherChannel
Có hai giao thức được dùng để hình thành nên EtherChannel PagP và LACP.
PagP
Các gói tin Pagp được trao đổi giữa các switch trên các cổng EtherChannel. Các
thông số của switch láng giềng được xác định (như khả năng của cổng) và sẽ được
so sánh với switch cục bộ. Các cổng có cùng neighbor ID và khả năng hình thành
nhóm sẽ được nhóm lại với nhau thành các kết nối FEC. PagP hình thành nên
EtherChannel chỉ trên những cổng được cấu hình cùng static VLAN hoặc là cùng
loại trunking. Pagp cũng thay đổi các thông số động của EtherChannel nếu một
trong những cổng của bundle bị thay đổi. Ví dụ nếu thông số VLAN, speed, tốc độ
duplex của một cổng trong một EtherChannel bị thay đổi, Pagp sẽ thay đôi các
thông số đó trong tất cả các cổng còn lại. Pagp có thể được cấu hình ở chế độ
active (desirable) trong đó một switch chủ động yêu cầu switch đầu xa hình
thành nên EtherChannel. Khi switch hoạt động trong chế độ passive của PAGP,
switch sẽ chỉ bắt tay nếu switch đầu xa yêu cầu nó.
LACP
LACP cũng gửi các gói trên các cổng EtherChannel của switch. Tuy nhiên LACP
cũng gán vai trò cổng đến các đầu cuối của EtherChannel. Các switch có độ ưu
tiên thấp nhất sẽ được phép ra quuyết định về các cổng nào sẽ được tham gia vào
EtherChannel ở một thời điểm. Các cổng được chọn lựa và trở thành active theo
giá trị độ ưu tiên priority của nó, trong đó giá trị ưu tiên thấp sẽ có mức ưu
tiên cao.
Một tập hợp 16 kết nối tiềm năg có thể được chỉ ra cho một EtherChannel. Thông
qua LACP, một switch sẽ chọn lựa ra 8 cổng có độ ưu tiên thấp nhất như là các
member active của EtherChannel. Các cổng còn lại sẽ nằm trong trạng thái
standby và sẽ được enable nếu một trong những kết nối active bị down. Cũng
giống như PaGP, LACP có thể được cấu hình trong mode active, trong đó một
switch sẽ chủ động hỏi switch đằng xa bắt tay hình thành EtherChannel. Chế độ
passive thì switch chỉ chủ động hình thành EtherChannel chỉ nếu switch đầu xa
khởi tạo nó.
Cấu hình EtherChannel
Các lệnh cơ bản để cấu hình Etherchannel. Cấu hình PAGP Ethechannel:
Switch(config-if)#channel-protocol pagp
Switch(config-if)#channel-group number mode {on | auto | desirable }
Các chế độ này có ý nghĩa như sau:
ON: ở mode này thì Switch tự động enale etherchannel tuy nhiên nó lại không gởi
hay nhận bất kỳ gói PAGP nào, do đó mà phải cấu hình on mode ở hai dầu
Auto: Switch sẽ tự động enable ethechannel nếu nó nhận được PAGP packet.
Desirable: Switch sẽ tự động cố gắng yêu cầu đầu kia chuyển kết nốI sang thành
EtherChannel.
Cấu hình LACP:
Switch(config)#lacp system-priority priority
Switch(config-if)#channel-protocol lacp
Switch(config-if)#channel-group number mode {on | passive | active}
Switch(config-if)# lacp port-priority priority
Lệnh đầu tiên để xác định system priority để xác định Switch nào làm Switch
điều khiển Ethechannel, hoặc nếu Priority bằng nhau thì Switch nào có điạc chỉ
mac nhỏ hơn sẽ được chọn. Ta còn xác định priority của cổng để xác định xem
cổng nào là active và cổng nào ở trạng thái standby. Cổng có priority nhỏ sẽ
active và, lớn sẽ ở trạng thái standby. Các mode trong lệnh channel-group On,
Passive, active tuần tự tương tự như On, Auto , Desirable trong PAGP
Khi các cổng được cấu hình như là thành viên của EtherChannel, switch sẽ tự
động tạo ra các cổng EtherChanel. Interface này sẽ đại diện cho cả bundle
Switch(config)# interface type mod/num
Switch(config-if)# channel-protocol pagp
Switch(config-if)# channel-group number mode {on | {auto | desirable}
[non-silent]}
Trên tất cả các switch của Catalyst (2970, 3560, 4500 và 6500), ta có thể cấu
hình để chọn giao thức PAGp và LACP. Các model cũ hơn như 2950 có thê chi hỗ
trợ Pagp. Từng interface nằm trong EtherChannel phải được cấu hình và gán cùn
một nhóm duy nhất (từ 1 đến 64).
Để nâng cao khả năng dự phòng trong mạng Campus , ngườit ta
thường kết nối 2 switch lại bằng 2 kết nối trunking . Trong đó để đảm bảo không
bị loop , 1 kết nối sẽ bị block lại . Ở dạng này , ta tại một thời điểm ta chỉ
có thể sử dụng một kết nối duy nhất , với kĩ thuật fast Ethernet thì một kết
nối cho throughput cao nhất chỉ có thể đạt được là 200Mbps . Cisco cho ra đời
một kĩ thuật mới , kĩ thuật Etherchannel cho phép ghép nhiều link song song
giữa các switch lại với nhau thành một kết nối logic . Kết nối này vừa đảm bảo
băng thông rất cao , vừa cung cấp khả năng dự phòng .
Etherchannel cho phép chúng ta nhóm từ 2 đến 8 link lại với nhau thành một kết
nối có băng thông rất lớn .
Fast Ethernet : throughput cao nhât lên đến 1600Mbps .
Gigabit Ethernet : 16Gbps .
10-Gigabit Ethernet : 160Gbps .
Trong một “bó dây” Etherchannel , nếu có một link bị down thì Etherchannel vẫn
hoạt động được bình thường . Nếu link này up trở lại thì Etherchannel cũng có
khả năng phục hồi lại trạng thái forward traffic cho link này . Quá trình convergence này là transparent đối với
end-user . Mặc dù trong Etherchannel gồm nhiều cặp dây nối song song với nhau
nhưng STP vẫn coi Etherchannel là một kết nối logic duy nhất mà thôi . Vì
thế các link bên trong channel không bị STP block .
Tuy rằng Etherchannel được coi là một kết nối duy nhất nhưng traffic đi trong
chúng không thể sử dụng hết toàn bộ BW như là một kết nối vật lí bình thường
được . Giả sử có 8 kết nối song song tạo nên 1 channel , nhưng ta không coi 1
channel này như là một kết nối vật lí có throughput là 160Gpbs được . Traffic
sẽ được load balance trên 8 kết nối này , khả năng tối đa mà traffic được phân
phối trên 8 kết nối này là 160Gbps . Tóm lại Etherchannel sẽ sử dụng tính năng
phân phối traffic trên 8 kết nối này . Sự phân phối này dựa trên các thông số
về source MAC , destination MAC , source ip , destination ip hoặc cả source ip
và destination ip . Thậm chí cả
thông số về source port và destination port ( layer 4 port TCP or UDP )
