Understanding VLAN Trunking (IEEE 802.1Q)

สวัสดีครับ

บทความนี้จะขออธิบายเกี่ยวกับ VLAN Trunking ตามมาตรฐาน IEEE802.1Q ว่ามีที่มาที่ไป และหลักแนวคิดในการทำ VLAN Trunking อย่างไร

ในระบบเครือข่าย (Networking) เรานำอุปกรณ์ Switch มาใช้ในการแบ่ง Broadcast Domain ออกไป 2 Broadcast Domain หรือมากกว่านั้น ตามความต้องการในการออกแบบระบบเครือข่าย ซึ่งในบางครั้งการใช้งานอุปกรณ์ Switch เพียงตัวเดียว อาจมีจำนวนของ Port บนอุปกรณ์ Switch ไม่เพียงพอต่อการใช้งาน (อีกความหมายหนึ่งก็คือ ต้องการขยายขนาดของ VLAN)

ซึ่งปัญหาข้างต้น สามารถแก้ปัญหาได้ด้วยการซื้ออุปกรณ์ Switch มาเพิ่ม และดำเนินการสร้าง VLAN หมายเลขเดิม เพิ่มขึ้นที่อุปกรณ์ Switch ตัวใหม่ จากนั้นดำเนินการต่อสายที่อุปกรณ์ Switch ดังภาพ

จากภาพ สามารถใช้วิธีนี้แก้ปัญหาได้ แต่เนื่องจากในมุมมองของการใช้งานที่เกิดขึ้นจิงนั้น บางครั้งอุปกรณ์ Switch ไม่ได้ถูกติดตั้งอยู่ในระยะใกล้เคียงกัน และจำนวนของ VLAN ที่ออกแบบเพื่อใช้งานมีจำนวนมาก จึงทำให้ไม่มีความเหมาะสมที่จะใช้วิธีการเชื่อมต่ออุปกรณ์ Switch ดังภาพข้างต้น

แล้วเราจะแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นได้อย่างไร ?
จึงได้มีการคิดค้นคุณสมบัติการรวมทราฟฟิกของแต่ละ VLAN ผ่าน Port ที่กำหนดขึ้นเพียง Port เดียว (หรือหลาย Port ตามความเหมาะสม) เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลจาก Switch หนึ่ง ไปยัง Switch หนึ่งได้ คุณสมบัติดังกล่าวนี้ เรียกว่า Trunking หรือ VLAN Trunking 

ซึ่งการที่จะใช้เทคนิคการทำ VLAN Trunking นั้น จะมีเรื่องของ Port ที่จะนำใช้ทำเทคนิคดังกล่าว นั่นคือ Trunk Port เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ดังนั้น หากต้องการศึกษาทำความเข้าใจ ระหว่าง Access Port และ Trunk Port ต่างกันอย่างไร สามารถศึกษาได้จากบทความด้านล่างนี้ครับ (กดที่ชื่อบทความได้เลยครับ)

##### Understanding between Access Port and Trunk Port #####

Trunking หรือ VLAN Trunking คือ เทคนิคการรวมทราฟฟิกของแต่ละ VLAN และส่งออกผ่านพอร์ตใดพอร์ตหนึ่ง ไปยังอุปกรณ์ Switch อีกตัวหนึ่ง กล่าวคือ เป็นการทำท่อขึ้นมาท่อหนึ่ง สำหรับอนุญาตให้ทราฟฟิกของ VLAN ระหว่างอุปกรณ์ Switch ตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปที่ต้องการเชื่อมเชื่อมต่อเข้าหากัน มีจุดประสงค์หลัก เพื่อให้อุปกรณ์ที่อยู่ภายในหมายเลข VLAN ใดๆ ของอุปกรณ์ Switch ฝั่งหนึ่ง สามารถติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ที่อยู่ภายในหมายเลข VLAN เดียวกัน ของอุปกรณ์ Switch อีกฝั่งหนึ่งได้ กล่าวอีกอย่างหนึ่ง ก็คือ ทราฟฟิกที่วิ่งภายใน Trunking จะเป็นทราฟฟิกของ VLAN เดียวกันของ Switch ทั้ง 2 ฝั่ง

การทำ Trunking นั้น ต้องอาศัย Port บนอุปกรณ์ Switch เพื่อกำหนดโหมดการทำงานของ Port ดังกล่าวเป็น Trunk Mode และใช้กำหนดเป็น Port สำหรับเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ Switch เพื่ออนุญาตให้ทราฟฟิกของแต่ละ VLAN วิ่งผ่าน Trunking กล่าวอีกอย่างหนึ่งก็คือ การอนุญาตให้ทราฟฟิกของแต่ละ VLAN สามารถวิ่งเข้ามายัง Trunking ผ่าน Trunk Port ได้ เรียกว่า การทำ VLAN Trunking

การที่อุปกรณ์ต่าง ๆ สามารถติดต่อสื่อสารกันข้ามอุปกรณ์ Switch ได้ โดยการทำ VLAN Trunking นั้น จะมีกระบวนการทำงานอยู่อย่างหนึ่งของ Trunk Port เพื่อช่วยให้อุปกรณ์ Switch ทั้งต้นทางและปลายทาง สามารถแยกแยะออกได้ว่า Frame ข้อมูลที่วิ่งผ่าน Trunk Port ของตัวเอง เป็น Frame ข้อมูลของ VLAN ใด เนื่องจากอุปกรณ์ Switch มีความจำเป็นจะต้องส่ง Frame ข้อมูลนั้นไปยัง VLAN ที่อยู่ในตัวของ Switch เองได้ถูกต้อง จึงจะทำให้อุปกรณ์ที่อยู่ภายใน VLAN ทั้ง 2 ฝั่งสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ กระบวนการดังกล่าวนี้คือกระบวนการเพิ่ม Field ข้อมูล VLAN ใน Frame ข้อมูล (ที่ Trunk Port ของอุปกรณ์ Switch ต้นทาง) และ กระบวนการถอด Field ข้อมูล VLAN ใน Frame ข้อมูล (ที่ Trunk Port ของอุปกรณ์ Switch ปลายทาง)

กระบวนการเพิ่มและถอด Field ข้อมูล VLAN ภายใน Frame ข้อมูล สามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้

โดยปกติแล้ว Frame ข้อมูลที่อยู่ใน Access Port จะเป็น Frame ข้อมูลที่เรียกว่า “Untagged Ethernet Frame” โดยมีโครงสร้างของ Ethernet Frame ดังภาพ

กระบวนการแทรก Field ข้อมูลของ VLAN เข้าไปยัง Ethernet Frame ซึ่ง Field ดังกล่าวเรียกว่า tag เป็น Field ขนาด 12bits จะถูกกระทำโดย Trunk Port ที่อุปกรณ์ Switch ต้นทาง มีส่วนประกอบของ Field Tag ดังภาพ

โดยใน Field Tag จะมีรายละเอียดของแต่ละ Field ภายใน Field Tag ดังต่อไปนี้

เมื่ออุปกรณ์ Switch ต้นทางดำเนินการแทรก Field Tag เสร็จเรียบร้อย จะเรียก Ethernet Frame ดังกล่าวว่า "Tagged Ethernet Frame" จากนั้นจะดำเนินการส่ง Tagged Ethernet Frame ออกจาก Trunk Port ไปยังอุปกรณ์ Switch ปลายทาง และในทางตรงกันข้าม เมื่อ Tagged Ethernet Frame ถูกส่งมาถึงอุปกรณ์ Switch ปลายทาง Trunk Port จะทำการถอด Field ข้อมูลของ VLAN ออกจาก Tagged Ethernet Frame เพื่ออ่านค่า VLAN ID ภายใน Field Tag และส่ง Ethernet Frame ไปยัง VLAN ที่อยู่ภายใน Switch ด้วยค่าที่อ่านได้จาก VLAN ID

จบแล้วครับ สำหรับบทความนี้ หากเป็นประโยชน์กับท่าน ผมรบกวนช่วยแชร์ความรู้นี้เผยแพร่ออกไปให้ด้วยนะครับ หากมีข้อสงสัย ผมอธิบายตรงไหนไม่เคลียร์ หรืออธิบายตรงไหนผิดพลาดไป ขอน้อมรับคำตำหนิและแก้ไขบทความให้มีคุณภาพยิ่งขึ้นไปครับ

ขอบคุณมากครับผม

Network Societies