Switch là gì? Chức năng, ưu nhược điểm của các loại Switch

Switch là một thiết bị quan trọng hỗ trợ sự vận hành các hệ thống mạng, đặc biệt là trong các mạng lớn. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về chức năng và đặc điểm của thiết bị này. Bài viết sau sẽ giúp bạn nắm rõ chi tiết về Switch là gì, các chức năng, cấu tạo và phân loại Switch chi tiết.

Bộ chuyển mạch Switch là gì? Switch là thiết bị gì?

Switch hay còn gọi là bộ chuyển mạch hoặc thiết bị chuyển mạch dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau theo mô hình sao (star). Trong mô hình này, Switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm và tất cả các thiết bị vệ tình khác hay máy tính đều được kết nối về đây.

Switch được làm việc như một Bridge nhiều cổng. Khác với cổng Hub, nhận tín hiệu từ một cổng rồi chuyển tiếp tới tất cả các cổng còn lại. Còn Switch thì nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi thành dữ liệu, sau đó từ một cổng sẽ kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi tới một cổng tương ứng.

Ngoài ra, Switch còn được hỗ trợ công nghệ Full Duplex dùng để mở rộng băng thông của đường truyền mà các thiết bị khác không làm được. Là thiết bị mạng hoạt động ở layer 2 (data link) trong mô hình OSI, thiết bị Switch kết nối các thiết bị trong mạng và sử dụng packet switching để gửi, nhận và chuyển tiếp các packets hoặc frames thông qua mạng.

Một thiết bị có nhiều ports để máy tính có thể cắm vào. Khi data frames đến bất kỳ port nào của switch, thiết bị sẽ xem xét địa chỉ đích (destination), kiểm tra những thứ cần thiết và gửi frame đến các thiết bị tương ứng – hỗ trợ unicast, multicast cũng như broadcast.

Cấu tạo của Switch mạng như thế nào?

Vậy cấu tạo của Switch là gì, gồm những bộ phận nào? Thông thường, một switch mạng bao gồm 2 phần chính: phần cứng và phần mềm.

• Phần cứng (hardware): Khung vỏ của thiết bị (có thể là vỏ nhựa hoặc vỏ sắt), nguồn điện cung cấp, và các linh kiện mạch bên trong như CPU, bộ nhớ, bo mạch chủ, các bus hệ thống. Ngoài ra, phần cứng cũng bao gồm các cổng kết nối ngoại vi như 4 cổng, 8 cổng, 16 cổng, 24 cổng, 48 cổng,…
• Phần mềm (software): Các thuật toán đã được cài đặt sẵn, và Switch sử dụng một hệ điều hành (OS) cụ thể để điều khiển hoạt động của thiết bị này.

Nguyên lý hoạt động của Switch 

So với một Hub

Trong các mạng cơ bản, thiết bị được kết nối với các hub. Tuy nhiên, điều này hạn chế về số lượng người dùng có thể chia sẻ băng thông trên mạng. Nếu càng có nhiều thiết bị được thêm vào mạng, thì dữ liệu sẽ mất nhiều thời gian hơn để đến đích. Một switch giúp vượt qua những hạn chế này và các hạn chế khác của các mạng trung tâm.

So với một bộ định tuyến

Một thiết bị định tuyến cũng kết nối các máy tính trong mạng với Internet, cho phép nhiều người dùng chia sẻ kết nối. Thiết bị định tuyến hoạt động như một người điều phối, lựa chọn con đường tối ưu nhất cho dữ liệu để truyền đi một cách hiệu quả nhất có thể.

Lợi ích thiết bị mạng Switch

Qua những thông tin trên, bạn có thể phần nào hiểu được Switch là gì? Thiết bị này cần thiết như thế nào đối với các tổ chức hay doanh nghiệp. Cùng xem một số lợi ích nổi bật của mạng Switch:

• Switch có khả năng kết nối với hàng chục thiết bị thông qua các cổng ports. Khi 2 thiết bị liên lạc với nhau, Switch có khả năng nhận biết và phân loại chúng dựa trên địa chỉ MAC nguồn trong các frame. Điều này đảm bảo rằng kết nối giữa các thiết bị không bị gián đoạn và xung đột đến các kết nối khác trong cùng một mạng.
• Switch chia mạng làm việc như một Bridge nhiều cổng, chuyển các dữ liệu đóng gói thành các khung dữ liệu giữa các thiết bị giao tiếp với nhau. Điều này giúp dữ liệu được chuyển đến đúng nơi mà chúng cần đến mà không làm tắc nghẽn hoặc gián đoạn.
• Switch giúp cho các hoạt động diễn ra một cách song công (đọc-ghi, nghe-nói) cùng một thiết bị tại một thời điểm nhất định.
• Không cần chia sẻ băng thông giống như các thiết bị khác. Các port của Switch sẽ quyết định băng thông truyền đi như thế nào.
• Ngoài ra, thêm cơ chế tự kiểm tra lỗi trong frame nên sẽ giảm tỉ lệ lỗi trong frame. Các gói tin tốt khi được nhận sẽ được lưu lại trước khi chuyển đi (công nghệ store – and – forward).
• Switch cũng cải thiện hiệu suất hoạt động bằng cách thiết lập mạng ảo giữa các cổng tương ứng, đảm bảo rằng các luồng thông tin trên các cổng khác nhau không ảnh hưởng lẫn nhau. Từ đó, công cụ này đảm bảo rằng mạng LAN hoạt động với hiệu suất cao và cung cấp trọn băng thông.
• Switch mạng hoạt động như một bộ điều khiển trung tâm cho phép các thiết bị khác nhau như máy tính, máy in,… kết nối với nhau một cách hiệu quả nhất. Điều này giúp thông tin dễ dàng chia sẻ và nguồn lực được phân bổ hợp lý, giúp tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.
• Giúp giới hạn lưu lượng truyền đi ở một mức ngưỡng nào đó.

Switch được hoạt động chủ yếu ở tầng liên kết dữ liệu Layer 2 (Switch Layer 2) trong mô hình OSI và có thể giới hạn lưu lượng truyền đi ở một mức nào đó. Một Switch Layer 2 đi kèm với các loại giao diện như: 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps,…

Đồng thời thiết bị này cũng hỗ trợ công nghệ Full Duplex trên mỗi cổng, Nhờ công nghệ Full-duplex truyền nhận dữ liệu theo 2 chiều trên mỗi cổng, Switch có khả năng mở rộng mạng và cung cấp băng thông lớn hơn. Đồng thời, thiết bị còn kết nối với phần còn lại của mạng thông qua các cổng tốc độ cao (cổng uplink), cho phép mở rộng mạng và kết nối với các Switch Layer 2 hoặc Layer 3 khác.

Bên cạnh đó, với mỗi Switch được tạo điều kiện để mở rộng mạng với phần còn lại của mạng thông qua các cổng Uplink tốc độ cao. Nói tóm lại, Switch là một thiết bị thông minh, hoạt động ổn định và cho phép các thiết bị kết nối đến thiết bị một cách hiệu quả. Hỗ trợ và giúp tăng năng suất làm việc và tiết kiệm được ngân sách cho các tổ chức, doanh nghiệp.

Đặc điểm riêng biệt của mạng Switch

Thật ra Switch chỉ phù hợp với các tổ chức, doanh nghiệp nền cần phải xây dựng cơ sở mạng tốt, phục vụ cho công việc và nhân viên nên mới cần quan tâm nhiều đến Switch. Nhìn chung thì Switch giống cới các thiết bị Hub hay Router, nhưng Switch có 2 đặc điểm riêng biệt:

• Phân chia kết nối riêng biệt trên mỗi đoạn mạng: Switch chia nhỏ hệ thống mạng thành những đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment. Với điều này thì Switch cho phép nhiều người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể giao tiếp và gửi dữ liệu cùng một lúc.
• Cung cấp băng thông lớn: Switch cung cấp băng thông lớn cho mỗi user bằng cách tạo ra các miền đụng độ nhỏ hơn. Switch chia nhỏ mạng LAN thành nhiều đoạn mạng nhỏ, tương ứng là một kết nối riêng.

Chức năng của Switch là gì?

Bạn cón thể tham khảo một chức năng chính của Switch dưới đây:

• Thiết bị hoạt động tại layer 2 (data link) layer trong OSI model.
• Là một thiết bị mạng thông minh có thể được sử dụng như một multiport network bridge.
• Sử dụng địa chỉ MAC để gửi data packets đến destination ports.
• Sử dụng packet switching để nhận và chuyển tiếp data packets từ thiết bị nguồn tới thiết bị đích.
• Hỗ trợ giao tiếp kiểu Unicast (one-to-one), Multicast (one-to-many) và Broadcast (one-to-all).
• Chế độ truyền Full Duplex: Giao tiếp trong kênh xảy ra giữa cả hai hướng cùng một lúc mà không bị va chạm.
• Được trang bị phần mềm mạng và khả năng quản lý mạng.
• Có thể kiểm tra lỗi trước khi chuyển tiếp dữ liệu đến port đích.
• Số lượt port cao lên đến 24/48.

Tầm quan trọng của Switch

Nếu bạn hiểu được tầm quan trọng của thiết bị chuyển mạch là gì thì sẽ giải thích được tại sao Switch lại quan trọng và cần thiết trong cơ sở mạng. Mạng LAN hoạt động ổn định, hiệu suất cao là nhờ Switch có khả năng nhận dạng máy được kết nối nhờ đọc địa chỉ MAC nguồn trong frame nhận được mà không làm ảnh hưởng đến các kết nối khác.

Hub là một thiết bị tương tự như Switch, về cơ bản thì 2 loại này đều là thiết bị chuyển mạch có vai trò tương đường nhau. Đều đóng vai trò trung tâm, giúp kết nối nhiều máy tính và thiết bị trong cùng một mạng. Tuy nhiên, thay vì tạo ra mạng ảo để kết nói giữa 2 thiết bị thì Hub thực hiện chia sẻ băng thông trên cùng một đường truyền.

Khi hai máy trạm được giao tiếp với nhau thì chúng sẽ chiếm dung lượng băng thông đáng kể và dẫn tới việc các hoạt động của thiết bị kết nối với Hub sẽ bị giảm xuống. Những thông tin vừa được nếu lên, bạn có thể thấy Switch thông minh và được tối ưu hơn Hub, nhờ vào khả năng tạo đường truyền ảo để kết nối riêng biệt giữa 2 thiết bị với nhau.

Switch layer 2 là gì?

Switch tầng 2 (Switch layer 2) là một cầu nối trong suốt (Transparent Bridging) với nhiều port và mỗi port là một đoạn trong Ethernet LAN và cách biệt với các port còn lại.

Switch layer 2 thường sẽ đi kèm với các loại giao diện khác nhau như: 10Mbps, 1000Mbps, 1Gbps, 10Gbps,… và được hỗ trợ công nghệ Full-Duplex trên mỗi cổng. Tạo điều kiện mở rộng mạng thông qua các cổng tốc độ cao (uplink) và có thể được kết nối với các thiết bị chuyển mạch L2 khác hoặc bộ định tuyến L3.

Sự khác biệt giữa Switch L2 và Repeater

Repeater là một thiết bị tầng vật lý hoạt động trên tín hiệu điện tử và quang học. Một Switch L2 là một thiết bị tầng liên kết dữ liệu hoạt động trên khung L2. Bộ lặp chủ yếu sử dụng để mở rộng chiều dài của một phân đoạn trong mạng LAN.

Nếu một Switch L2 được sử dụng để kết nối nhiều phân đoạn của một mạng LAN thì sẽ giúp giữ cho từng phân đoạn như một miền va chạm riêng biệt nhau. Trong trường hợp nếu các nút trong cùng một phân đoạn giao tiếp với nhau thì sẽ bị giới hạn bởi Switch Layer 2. Một điểm khác biệt nữa là Repeater có nhiều cổng nhưng các cổng vẫn có cùng tốc độ. Còn đối với Switch Layer 2 các cổng sẽ có tốc độ khác nhau dựa trên tốc độ vận hành của nút kết nối với cổng.

Sự khác biệt giữa Switch L2 và bridge

Bridge là tên trước đó của Switch L2 khi (Phần cứng) còn cần thêm phân mềm riêng biệt để hoạt động. Bridge trước đây thường được dùng để kết nối các phần mạng LAN với nhau để mở rộng và hỗ trợ giữ cho từng phân đoạn của một LAN như một miền va chạm riêng biệt.

Phân loại Switch

Hẳn không ít bạn thắc mắc cách phân biệt những loại Switch là gì? Dưới đây là một số phương pháp phân loại Switch phổ biến:

Theo tính năng của Switch

Switch được phân loại thành 2 loại chính là switch được quản lý và switch không được quản lý.

• Switch được quản lý (Switch Managed): Cho phép người dùng cấu hình trước khi sử dụng, cung cấp mức bảo mật cao hơn và linh hoạt hơn so với switch không được quản lý. Cấu hình được tùy chỉnh để phù hợp nhất với hệ thống mạng đang sử dụng. Ngoài ra, loại Switch này có nhiều tính năng đa dạng như VLAN, CLI, SNMP, định tuyến IP và QoS, giúp thiết bị hoạt động linh hoạt và bảo mật tốt hơn, thích hợp sử dụng trong văn phòng công ty lớn, phòng thí nghiệm, cửa hàng, nhà xưởng,….
• Switch không được quản lý (Switch Unmanaged): Không có khả năng cấu hình trước khi sử dụng, không cho phép người dùng thực hiện các thiết lập cấu hình. Người dùng chỉ có thể sử dụng các thiết lập mặc định đã được cài đặt sẵn, thường có ít tính năng hơn và dung lượng mạng ít hơn so với Switch được quản lý. Thiết bị Switch này thích hợp cho việc sử dụng trong gia đình, công ty, văn phòng hoặc cửa hàng kinh doanh nhỏ.

Theo chức năng

Switch được phân loại thành 3 loại chính dựa trên chức năng của chúng:

• Workgroup Switch: Phổ biến và thường được sử dụng để kết nối trực tiếp các máy tính với nhau để tạo thành một mạng cục bộ. Workgroup Switch có giá thành thấp hơn và không yêu cầu bộ nhớ lớn hoặc tốc độ xử lý cao.
• Segment Switch: Được sử dụng để nối các Hub hoặc các Workgroup Switch lại với nhau. Điều này tạo ra kết nối ở tầng mạng thứ hai của hệ thống.
• Backbone Switch: Dùng để kết nối các Segment Switch lại với nhau. Backbone Switch cần có bộ nhớ lớn và tốc độ xử lý cao để chứa tất cả các địa chỉ cho các máy tính trong hệ thống và chuyển dữ liệu giữa các mạng một cách kịp thời.

Các cách phân loại khác

Ngoài các cách phân loại chính trên, Switch cũng được phân chia dựa trên cấu tạo vào các loại sau:

• Theo số lớp hoạt động: Switch Layer 1, Switch Layer 2 và Switch Layer 3.
• Theo nguồn cấp: Có Switch có PoE (Power over Ethernet) và Switch không có PoE.
• Theo số cổng: Switch 4 port, Switch 8 port, Switch 12 port, Switch 16 port, Switch 24 port, và Switch 48 port.
• Theo công nghệ: Switch Ethernet 10/100Mbps, Switch Ethernet 10/100/1000Mbps (Switch Gigabit), Switch cổng quang hoàn toàn (Optical Switch), và Switch chỉ hỗ trợ thêm cổng quang (Ethernet Support SFP).
• Theo vị trí hoạt động: Switch công nghiệp và Access Switch.
• Theo hãng sản xuất: Switch MikroTik, Switch Cisco, Switch Juniper, Switch Ruijie, và Switch TP-Link,…

Sự khác nhau giữa Switch và Router

Một thiết bị hỗ trợ mạng tương tự như Switch cũng được mọi người sử dụng Router. Do có nhiều sự tương đồng giữa 2 thiết bị, nên cả người nhà và hàng xóm thường không biết nên sử dụng loại nào. Sau đây là bảng so sánh chi tiết điểm khác biệt cơ bản giữa Switch và Router.

Switch mạng cho doanh nghiệp là gì?

Switch mạng và Router là các khối để hỗ trợ doanh nghiệp trong việc liên lac từ dữ liệu data đến thoại và video hay thậm chí là không dây. Giúp doanh nghiệm tiết kiếm và cắt giảm được chi phí cũng như cải thiện được dịch vụ bảo mật và khách hàng.

Switch có chức năng chính của nhiều mạng doanh nghiệp vì có thể kết nối nhiều các thiết bị như máy tính, máy in, điện thoại,…. Các thiết bị chuyển mạch cho phép gửi và nhận thông tin để truy cập tài nguyên được chia sẻ một cách dễ dàng và hiệu quả.

Kết luận

Trên đây là những thông tin mô tả chi tiết Switch là gì cũng như vai trò quan trọng của thiết bị chuyển mạch này đối tổ chức và doanh nghiệp. Tùy theo nhu cầu sử dụng, quy mô doanh nghiệp mà bạn có thể lựa chọn cho mình loại Switch phù hợp, tối ưu hiệu quả hệ thống mạng.

Chia sẻ: Hưng Nguyễn