Tweet
Layer 2 và Layer 3: Dữ liệu đi trong LAN hay phải qua Router?
Một PC muốn gửi dữ liệu cho thiết bị cùng VLAN thì MAC address là đủ. Nhưng nếu đích nằm ở subnet khác, switch không thể tự giải quyết — lúc này router, IP address và routing table mới thực sự phát huy vai trò.
Đây là ranh giới cốt lõi giữa Layer 2 và Layer 3 trong mô hình OSI.
Hiểu rõ hai tầng này sẽ giúp bạn xử lý phần lớn các bài toán switching, routing và troubleshooting cơ bản trong CCNA. Switch – thiết bị trung tâm của mạng LAN
Switch dùng để kết nối các thiết bị như PC, server, access point, IP phone, camera, printer, router và firewall.
Khi chọn switch, một yếu tố quan trọng là port density, tức số lượng cổng mà switch cung cấp. Tùy nhu cầu, doanh nghiệp có thể sử dụng switch 24 port, 48 port hoặc switch modular có khả năng mở rộng line card.
Phần lớn switch doanh nghiệp có thể gắn rack và thường được đặt trong phòng máy chủ, tủ mạng hoặc wiring closet. Switch cũng có console port để cấu hình trực tiếp khi triển khai ban đầu hoặc khi mất kết nối quản trị từ xa.
Một số switch dùng nguồn cố định, trong khi các dòng cao cấp hỗ trợ nguồn modular hoặc nguồn dự phòng để tăng khả năng sẵn sàng. Switch chuyển traffic bằng cách nào?
Switch Layer 2 chuyển frame dựa trên MAC address.
Nó không biết sẵn thiết bị nào đang nằm ở cổng nào. Thay vào đó, switch học địa chỉ MAC từ traffic đi vào và lưu thông tin trong MAC address table, còn gọi là CAM table.
Ví dụ:
Khi switch đã biết MAC đích nằm ở đâu, frame sẽ được gửi đúng cổng thay vì flood ra toàn bộ VLAN.
MAC address là gì?
MAC address là địa chỉ Layer 2, thường có độ dài 48 bit và được biểu diễn dưới dạng hexadecimal.
Ví dụ:
001A.2B3C.4D5E
Cần phân biệt:
MAC address gắn với network interface, còn IP address thường được hệ điều hành cấu hình tĩnh hoặc cấp động qua DHCP.
Ba loại MAC address thường gặp
Unicast
Unicast là giao tiếp một-một.
Nếu PC-A gửi dữ liệu đến PC-B và switch đã biết MAC của PC-B nằm ở cổng nào, frame sẽ được chuyển trực tiếp đến cổng đó.
Đây gọi là known unicast forwarding.
Broadcast
Broadcast được dùng khi frame cần gửi đến tất cả thiết bị trong cùng broadcast domain.
Địa chỉ MAC broadcast là:
FFFF.FFFF.FFFF
Ví dụ phổ biến nhất là ARP Request.
Khi PC-A biết IP của PC-B nhưng chưa biết MAC tương ứng, PC-A sẽ gửi ARP Request với destination MAC là địa chỉ broadcast. Switch sau đó flood frame ra các cổng trong cùng VLAN, ngoại trừ cổng nhận vào.
Multicast
Multicast được dùng để gửi dữ liệu đến một nhóm thiết bị cụ thể.
Một số giao thức routing và ứng dụng streaming sử dụng multicast để truyền dữ liệu hiệu quả hơn so với gửi từng bản unicast riêng lẻ.
Switch học MAC như thế nào?
Giả sử Host-A nằm trên Gi0/1 và Host-B nằm trên Gi0/2.
Host-A gửi frame đến Host-B.
Khi frame đi vào Gi0/1, switch đọc source MAC và học rằng:
MAC-A nằm trên Gi0/1
Điểm cần nhớ:
Switch học MAC từ source MAC của frame đi vào, không học từ destination MAC.
Sau đó switch kiểm tra destination MAC.
Nếu MAC-B chưa có trong MAC table, switch sẽ flood frame ra các cổng còn lại trong cùng VLAN. Khi Host-B phản hồi, switch tiếp tục học:
MAC-B nằm trên Gi0/2
Từ thời điểm đó, traffic giữa Host-A và Host-B được chuyển trực tiếp theo unicast.
Quá trình flood khi chưa biết MAC đích được gọi là unknown unicast flooding. Data Link Layer chịu trách nhiệm gì?
Data Link Layer là Layer 2 trong mô hình OSI.
Tầng này chịu trách nhiệm truyền frame giữa các node trên cùng liên kết và cung cấp các chức năng như:
Layer 2 đóng gói packet từ Layer 3 thành frame.
Một Ethernet frame thường chứa:
Ethernet sử dụng Frame Check Sequence để phát hiện frame lỗi.
Lưu ý: Ethernet chủ yếu phát hiện rồi loại bỏ frame hỏng. Việc truyền lại thường do giao thức tầng trên như TCP xử lý.
Một số giao thức Layer 2
Các giao thức Layer 2 phổ biến gồm:
Trong mạng LAN hiện đại, Ethernet và IEEE 802.1Q được sử dụng rất rộng rãi.
HDLC và PPP thường gắn với các liên kết point-to-point hoặc môi trường WAN truyền thống. Router – thiết bị kết nối các subnet
Switch Layer 2 xử lý traffic trong cùng broadcast domain.
Router dùng để kết nối các subnet hoặc network khác nhau.
Mỗi interface Layer 3 trên router thường thuộc về một subnet riêng.
Ví dụ:
Nhờ router, các host trong mạng 192.168.10.0/24 có thể giao tiếp với mạng 192.168.20.0/24.
Khi nhận packet, router kiểm tra destination IP và tra routing table để xác định:
Sau đó packet được forward đến hop kế tiếp.
Routing table chứa những gì?
Routing table lưu các mạng mà router biết cách đi đến.
Các route có thể đến từ:
Ví dụ, nếu router có interface 192.168.10.1/24, nó sẽ tự biết mạng 192.168.10.0/24 là mạng connected.
Nếu mạng 10.10.10.0/24 nằm phía sau router khác, router hiện tại phải học route bằng static route hoặc giao thức routing động như OSPF, EIGRP, IS-IS hay BGP.
Ba chức năng chính của Network Layer
Network Layer là Layer 3 trong mô hình OSI.
Tầng này thêm IP header chứa:
Ba chức năng quan trọng nhất là packetizing, routing và forwarding.
Packetizing
Layer 3 đóng gói dữ liệu từ Transport Layer thành packet.
Ví dụ:
Routing là quá trình xác định đường đi từ mạng nguồn đến mạng đích.
Router có thể sử dụng static route hoặc giao thức routing động để học và chọn đường đi.
Forwarding
Forwarding là hành động thực tế khi router nhận packet.
Router sẽ:
Routing là quá trình chọn đường.
Forwarding là hành động chuyển packet theo đường đã chọn.
Frame thay đổi qua từng hop như thế nào?
Đây là điểm rất nhiều người mới học thường nhầm.
Khi packet đi qua router:
Ví dụ, PC-A gửi traffic đến Server-B qua Router-R1.
Trên đoạn từ PC-A đến R1:
Khi R1 chuyển packet sang router kế tiếp:
Có thể nhớ:
MAC thay đổi theo từng hop. IP dùng để nhận diện hai đầu cuối xuyên suốt đường đi. Ví dụ thực tế
PC-A có địa chỉ:
192.168.10.10/24
Default gateway:
192.168.10.1
Server-B có địa chỉ:
192.168.20.20/24
PC-A nhận thấy Server-B không nằm trong local subnet. Vì vậy, PC-A không ARP tìm MAC của Server-B mà ARP tìm MAC của default gateway.
PC-A tạo frame:
Router nhận frame, gỡ Layer 2 header, kiểm tra destination IP rồi tra routing table.
Nếu có route đến 192.168.20.0/24, router tạo frame mới và chuyển packet ra interface phù hợp.
Đó chính là cách Layer 2 switching và Layer 3 routing phối hợp với nhau trong mạng thực tế.
Câu hỏi ôn tập
Layer nào trong mô hình OSI thêm source IP và destination IP vào packet?
A. Application Layer
B. Network Layer
C. Transport Layer
D. Session Layer
Đáp án đúng: B. Network Layer
Network Layer, tức Layer 3, thêm IP header trước khi chuyển packet xuống Data Link Layer để tiếp tục đóng gói thành frame.
Một PC muốn gửi dữ liệu cho thiết bị cùng VLAN thì MAC address là đủ. Nhưng nếu đích nằm ở subnet khác, switch không thể tự giải quyết — lúc này router, IP address và routing table mới thực sự phát huy vai trò.
Đây là ranh giới cốt lõi giữa Layer 2 và Layer 3 trong mô hình OSI.
- Layer 2 xử lý frame và MAC address.
- Layer 3 xử lý packet và IP address.
- Switch kết nối thiết bị trong cùng mạng.
- Router kết nối các mạng khác nhau.
Hiểu rõ hai tầng này sẽ giúp bạn xử lý phần lớn các bài toán switching, routing và troubleshooting cơ bản trong CCNA. Switch – thiết bị trung tâm của mạng LAN
Switch dùng để kết nối các thiết bị như PC, server, access point, IP phone, camera, printer, router và firewall.
Khi chọn switch, một yếu tố quan trọng là port density, tức số lượng cổng mà switch cung cấp. Tùy nhu cầu, doanh nghiệp có thể sử dụng switch 24 port, 48 port hoặc switch modular có khả năng mở rộng line card.
Phần lớn switch doanh nghiệp có thể gắn rack và thường được đặt trong phòng máy chủ, tủ mạng hoặc wiring closet. Switch cũng có console port để cấu hình trực tiếp khi triển khai ban đầu hoặc khi mất kết nối quản trị từ xa.
Một số switch dùng nguồn cố định, trong khi các dòng cao cấp hỗ trợ nguồn modular hoặc nguồn dự phòng để tăng khả năng sẵn sàng. Switch chuyển traffic bằng cách nào?
Switch Layer 2 chuyển frame dựa trên MAC address.
Nó không biết sẵn thiết bị nào đang nằm ở cổng nào. Thay vào đó, switch học địa chỉ MAC từ traffic đi vào và lưu thông tin trong MAC address table, còn gọi là CAM table.
Ví dụ:
- MAC-A được học trên Gi0/1
- MAC-B được học trên Gi0/2
- MAC-C được học trên Gi0/3
Khi switch đã biết MAC đích nằm ở đâu, frame sẽ được gửi đúng cổng thay vì flood ra toàn bộ VLAN.
MAC address là gì?
MAC address là địa chỉ Layer 2, thường có độ dài 48 bit và được biểu diễn dưới dạng hexadecimal.
Ví dụ:
001A.2B3C.4D5E
Cần phân biệt:
- MAC address là địa chỉ vật lý ở Layer 2.
- IP address là địa chỉ logic ở Layer 3.
MAC address gắn với network interface, còn IP address thường được hệ điều hành cấu hình tĩnh hoặc cấp động qua DHCP.
Ba loại MAC address thường gặp
Unicast
Unicast là giao tiếp một-một.
Nếu PC-A gửi dữ liệu đến PC-B và switch đã biết MAC của PC-B nằm ở cổng nào, frame sẽ được chuyển trực tiếp đến cổng đó.
Đây gọi là known unicast forwarding.
Broadcast
Broadcast được dùng khi frame cần gửi đến tất cả thiết bị trong cùng broadcast domain.
Địa chỉ MAC broadcast là:
FFFF.FFFF.FFFF
Ví dụ phổ biến nhất là ARP Request.
Khi PC-A biết IP của PC-B nhưng chưa biết MAC tương ứng, PC-A sẽ gửi ARP Request với destination MAC là địa chỉ broadcast. Switch sau đó flood frame ra các cổng trong cùng VLAN, ngoại trừ cổng nhận vào.
Multicast
Multicast được dùng để gửi dữ liệu đến một nhóm thiết bị cụ thể.
Một số giao thức routing và ứng dụng streaming sử dụng multicast để truyền dữ liệu hiệu quả hơn so với gửi từng bản unicast riêng lẻ.
Switch học MAC như thế nào?
Giả sử Host-A nằm trên Gi0/1 và Host-B nằm trên Gi0/2.
Host-A gửi frame đến Host-B.
Khi frame đi vào Gi0/1, switch đọc source MAC và học rằng:
MAC-A nằm trên Gi0/1
Điểm cần nhớ:
Switch học MAC từ source MAC của frame đi vào, không học từ destination MAC.
Sau đó switch kiểm tra destination MAC.
Nếu MAC-B chưa có trong MAC table, switch sẽ flood frame ra các cổng còn lại trong cùng VLAN. Khi Host-B phản hồi, switch tiếp tục học:
MAC-B nằm trên Gi0/2
Từ thời điểm đó, traffic giữa Host-A và Host-B được chuyển trực tiếp theo unicast.
Quá trình flood khi chưa biết MAC đích được gọi là unknown unicast flooding. Data Link Layer chịu trách nhiệm gì?
Data Link Layer là Layer 2 trong mô hình OSI.
Tầng này chịu trách nhiệm truyền frame giữa các node trên cùng liên kết và cung cấp các chức năng như:
- Framing
- Addressing
- Access control
- Flow control
- Error detection
Layer 2 đóng gói packet từ Layer 3 thành frame.
Một Ethernet frame thường chứa:
- Source MAC
- Destination MAC
- EtherType hoặc Length
- Payload
- Frame Check Sequence
Ethernet sử dụng Frame Check Sequence để phát hiện frame lỗi.
Lưu ý: Ethernet chủ yếu phát hiện rồi loại bỏ frame hỏng. Việc truyền lại thường do giao thức tầng trên như TCP xử lý.
Một số giao thức Layer 2
Các giao thức Layer 2 phổ biến gồm:
- Ethernet
- HDLC
- PPP
- IEEE 802.1Q
- SDLC
Trong mạng LAN hiện đại, Ethernet và IEEE 802.1Q được sử dụng rất rộng rãi.
HDLC và PPP thường gắn với các liên kết point-to-point hoặc môi trường WAN truyền thống. Router – thiết bị kết nối các subnet
Switch Layer 2 xử lý traffic trong cùng broadcast domain.
Router dùng để kết nối các subnet hoặc network khác nhau.
Mỗi interface Layer 3 trên router thường thuộc về một subnet riêng.
Ví dụ:
- Gi0/0: 192.168.10.1/24
- Gi0/1: 192.168.20.1/24
Nhờ router, các host trong mạng 192.168.10.0/24 có thể giao tiếp với mạng 192.168.20.0/24.
Khi nhận packet, router kiểm tra destination IP và tra routing table để xác định:
- Route phù hợp nhất
- Next hop
- Exit interface
Sau đó packet được forward đến hop kế tiếp.
Routing table chứa những gì?
Routing table lưu các mạng mà router biết cách đi đến.
Các route có thể đến từ:
- Directly connected route
- Local route
- Static route
- Dynamic routing protocol
Ví dụ, nếu router có interface 192.168.10.1/24, nó sẽ tự biết mạng 192.168.10.0/24 là mạng connected.
Nếu mạng 10.10.10.0/24 nằm phía sau router khác, router hiện tại phải học route bằng static route hoặc giao thức routing động như OSPF, EIGRP, IS-IS hay BGP.
Ba chức năng chính của Network Layer
Network Layer là Layer 3 trong mô hình OSI.
Tầng này thêm IP header chứa:
- Source IP address
- Destination IP address
Ba chức năng quan trọng nhất là packetizing, routing và forwarding.
Packetizing
Layer 3 đóng gói dữ liệu từ Transport Layer thành packet.
Ví dụ:
- Transport Layer tạo TCP segment.
- Network Layer thêm IP header để tạo IP packet.
- Data Link Layer tiếp tục đóng gói packet thành frame.
Routing là quá trình xác định đường đi từ mạng nguồn đến mạng đích.
Router có thể sử dụng static route hoặc giao thức routing động để học và chọn đường đi.
Forwarding
Forwarding là hành động thực tế khi router nhận packet.
Router sẽ:
- Đọc destination IP.
- Tra routing table.
- Chọn route theo longest prefix match.
- Xác định next hop hoặc exit interface.
- Tạo Layer 2 frame mới.
- Gửi packet ra cổng tương ứng.
Routing là quá trình chọn đường.
Forwarding là hành động chuyển packet theo đường đã chọn.
Frame thay đổi qua từng hop như thế nào?
Đây là điểm rất nhiều người mới học thường nhầm.
Khi packet đi qua router:
- Layer 2 header cũ bị loại bỏ.
- Router kiểm tra Layer 3 packet.
- Router tạo Layer 2 header mới cho chặng tiếp theo.
Ví dụ, PC-A gửi traffic đến Server-B qua Router-R1.
Trên đoạn từ PC-A đến R1:
- Source MAC là MAC của PC-A.
- Destination MAC là MAC của R1.
- Source IP là IP của PC-A.
- Destination IP là IP của Server-B.
Khi R1 chuyển packet sang router kế tiếp:
- Source MAC đổi thành MAC của interface đi ra trên R1.
- Destination MAC đổi thành MAC của next hop.
- Source và destination IP vẫn giữ nguyên, trừ khi có NAT hoặc cơ chế đặc biệt.
Có thể nhớ:
MAC thay đổi theo từng hop. IP dùng để nhận diện hai đầu cuối xuyên suốt đường đi. Ví dụ thực tế
PC-A có địa chỉ:
192.168.10.10/24
Default gateway:
192.168.10.1
Server-B có địa chỉ:
192.168.20.20/24
PC-A nhận thấy Server-B không nằm trong local subnet. Vì vậy, PC-A không ARP tìm MAC của Server-B mà ARP tìm MAC của default gateway.
PC-A tạo frame:
- Source MAC: MAC của PC-A
- Destination MAC: MAC của router
- Source IP: 192.168.10.10
- Destination IP: 192.168.20.20
Router nhận frame, gỡ Layer 2 header, kiểm tra destination IP rồi tra routing table.
Nếu có route đến 192.168.20.0/24, router tạo frame mới và chuyển packet ra interface phù hợp.
Đó chính là cách Layer 2 switching và Layer 3 routing phối hợp với nhau trong mạng thực tế.
Câu hỏi ôn tập
Layer nào trong mô hình OSI thêm source IP và destination IP vào packet?
A. Application Layer
B. Network Layer
C. Transport Layer
D. Session Layer
Đáp án đúng: B. Network Layer
Network Layer, tức Layer 3, thêm IP header trước khi chuyển packet xuống Data Link Layer để tiếp tục đóng gói thành frame.
Attached Files