Switch Là Gì? Phân Loại, đặc điểm, Tầm Quan Trọng Cùng Cách Thức ...

Switch là gì? Router hay Hub và Switch có lẽ là những thuật ngữ được quan tâm nhiều hiện nay. Hệ thống mạng với cấu trúc kêt nối nhiều thiết bị khác nhau, làm cho người dùng có rất nhiều câu hỏi liên quan đến các vấn đề này. 

Những thiết bị như Router, Hub hay Switch không còn lạ bởi chúng là những bộ chuyển mạch và có mặt hầu hết trong hạ tầng mạng của tổ chức hay một doanh nghiệp nào. Nhưng Switch là gì? Chức năng của Switch? Tại sao lại cần Switch? Sự khác biệt giữa Hub, Switch và Router là như thế nào? 

Trong bài viết này La Factoria Web sẽ cùng các bạn tìm hiểu khái niệm, vai trò cũng như đặc điểm của một trong các thiết bị phổ biến đó là Switch để bạn hiểu hơn.

Switch là gì?

Switch là thiết bị chuyển mạch, tối quan trọng trong hệ thống mạng, dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau theo mô hình hình sao, làm việc như một Bridge – chiếc cầu nối nhiều cổng.

Switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm và tất cả các máy tính hay thiết bị vệ tinh khác đều được kết nối về đây trong hệ thống mạng, từ đó định tuyến tạo đường nối tạm, trung chuyển dữ liệu đi. 

Một switch chia mạng có thể nối thẳng với các máy tính nguồn, máy đích hay các thiết bị nối – chuyển khác mà dùng chung một giao thức hay một kiến trúc. Switch có khả năng kết nối được nhiều bộ phận (segment) lại với nhau tùy thuộc vào số cổng (port) trên Switch.

Bên cạnh đó Switch còn được hỗ trợ công nghệ Full Duplex (chuyển tín hiệu theo cả hai hướng) – phương thức chuyển dữ liệu có thể theo kiểu song công, để mở rộng băng thông của đường truyền khi mà nhiệm vụ này các thiết bị khác không làm được.

Có thể hình dung thiết bị chuyển mạch Switch như một nhân viên cảnh sát giao thông với nhiệm vụ phân luồng dữ liệu của một mạng cục bộ. Nó có khả năng chọn đường dẫn để quyết định chuyển frame (đơn vị của tầng liên kết dữ liệu) vì vậy mạng LAN hoạt động hiệu quả hơn.

Switch có khả năng nhận dạng các máy được kết nối với nó bằng cách đọc địa chỉ MAC nguồn trong frame nhận được. 

Khi hai máy trong hệ thống mạng liên lạc với nhau, chính Switch sẽ tạo mạch ảo giữa hai cổng tương ứng mà không làm ảnh hưởng đến lưu thông trên các cổng khác.

Switch là thiết bị được dùng vào việc định tuyến, thiết bị này sẽ dựa vào các thuật toán đã cài đặt sẵn, các thông số trong giao thức cụ thể và các tham số trong nguồn dữ liệu để xác định, tạo ra một đường nối tâm với một thiết bị khác rồi trung chuyển dữ liệu đi.

Tại sao cần sử dụng Switch?

Switch là thiết bị chuyển mạng với trường hợp người dùng internet bình thường không cần phải có trong hệ thống mạng của mình, mà chỉ các tổ chức hay doanh nghiệp lớn phải xây dựng cơ sở mạng tốt, phục vụ cho nhiều người thì mới cần phải quan tâm tới Switch.

Sử dụng Switch để nó chia nhỏ kết nối riêng biệt trên mỗi đoạn mạng, tạo thành những đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment. Điều này cho phép nhiều người dùng trên nhiều segment (thiết bị – bộ phận) khác nhau có thể giao tiếp và gửi dữ liệu cùng lúc mà không là hề có ảnh hưởng đến người khác.

Switch sẽ tăng nhiều băng thông hơn cho người dùng bằng cách tạo ra miền đụng độ nhỏ hơn.

Nó chia nhỏ mạng LAN thành nhiều mạng nhỏ với kết nối riêng biệt tựa như tạo ra một làn đường di chuyển riêng.

Switch được chia thành những loại nào?

Switch được chia thành những loại như sau:

– Workgroup switch

Đây là loại switch được thiết kế nhằm để nối trực tiếp các máy tính lại với nhau hình thành một mạng ngang hàng. Có nghĩa là tương ứng với một cổng của Switch thì chỉ có một địa chỉ máy tính trong bảng địa chỉ. 

Loại này có giá thành thấp hơn so với các loại khác. Với loại này không cần thiết phải có bộ nhớ lớn cũng như tốc độ xử lý cao.

– Segment switch

Segment switch là loại Switch nối các Hub hay các workgroup switch lại với nhau, hình thành một liên mạng ở tầng thứ hai. Mỗi cổng trong trường hợp sẽ tương ứng với nhiều địa chỉ máy tính, loại này vì thế mà cần phải có bộ nhớ và bộ nhớ cần thiết phải đủ lớn. Bên cạnh đó tốc độ xử lý buộc phải cao vì lượng thông tin cần xử lý tại switch lớn.

– Backbone switch

Backbone switch loại này nối kết các segment switch lại với nhau. Nó cần bộ nhớ và tốc độ xử lý của switch rất lớn để có thể đủ chứa địa chỉ cho tất cả các máy tính trong toàn liên mạng và hoán chuyển kịp thời dữ liệu giữa các nhánh mạng.

– Switch không được quản lý

Một Switch mạng không được quản lý, sẽ được thiết kế để nguời dùng có thể sử dụng ngay, không cần phải lo lắng về cài đặt cấu hình mà chỉ cần cắm chúng vào và hoạt động. Loại này được sử dụng cho các kết nối cơ bản, thường được sử dụng trong mạng gia đình hay bất cứ nơi đâu khi cần có thêm vài cổng. 

– Switch được quản lý

+ Một Switch được quản lý là có cấu hình cùng tính bảo mật cao, linh hoạt hơn, với nhiều tính năng hơn so với Switch không được quản lý. Người dùng có thể điều chỉnh cấu hình cho phù hợp với hệ thống mạng của mình hơn, cải thiện được chất lượng dịch vụ cho người truy cập mạng cũng như người dùng có thể bảo vệ mạng của mình tốt hơn.

+ Được sử dụng trong hệ thống mạng doanh nghiệp với các tính năng nâng cao được thiết kế để quản trị viên có thể giám sát.

+ Switch được sử dụng trong mạng có dây để kết nối cáp Ethernet từ một số thiết bị với nhau, có công tắc cho phép mỗi thiết bị nói chuyện với người khác. Switch lại không được sử dụng cho mạng không dây.

Có các loại sản phẩm Switch nào?

Các nhà sản xuất ngày càng đa dạng hóa và tích hợp thêm nhiều tính năng hơn cho các thiết bị chuyển mạch Switch để phục vụ nhu cầu của người dùng. Hiện đang có các sản phẩm như:

– Switch phân loại theo số lớp hoạt động: Switch Layer 1, Switch Layer 2 và Switch Layer 3.

– Switch phân theo số cổng: Switch 4 port, Switch 8 port, Switch 12 port, Switch 16 port, Switch 24 port, Switch 48 port.

– Phân loại theo công nghệ: Switch Ethernet 10/100, Switch Ethernet 10/100/1000 (Switch Gigabit), Switch Ethernet POE, Switch cổng Quang.

– Switch phân loại theo vị trí hoạt động: Switch Công nghiệp, Core Switch, Access Switch.

– Theo hãng sản xuất: Switch Cisco, Switch Linksys, Switch Juniper, Switch HP,…

Đặc điểm của thiết bị Switch

– Tách biệt giao thông trên từng đoạn mạng, lúc này Ethernet Switch chia hệ thống mạng ra thành các đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment. Các segment đó cho phép các người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể gửi dữ liệu cùng một lúc mà không làm chậm các hoạt động của mạng.

Bằng cách chia nhỏ hệ thống mạng, sẽ làm giảm số lượng người dùng và thiết bị cùng chia sẻ trên một băng thông. 

Switch chia nhỏ mạng LAN thành nhiều đoạn mạng gọi là segment nhỏ. Mỗi segment là một miền đụng độ riêng biệt. Switch giới hạn lưu lượng băng thông chỉ chuyển gói tin đến đúng cổng cần thiết dựa trên địa chỉ MAC Lớp 2. 

Nó sẽ tăng nhiều hơn lượng băng thông dành cho mỗi người dùng bằng cách tạo ra miền đụng độ nhỏ hơn. Mỗi segment là một kết nối riêng giống như một làn đường riêng có 100 Mbps. Mỗi server có thể đặt trên một kết nối 100 Mbps riêng.

Trong nhiều hệ thống mạng hiện nay, Fast Ethernet Switch được sử dụng làm đường trục chính cho mạng LAN, còn Ethernet Switch, Ethernet Hub hoặc Fast Ethernet Hub được sử dụng để kết nối xuống các máy tính.

Các ứng dụng mới như: truyền thông đa phương tiện, video hội nghị ngày càng trở nên phổ biến thì mỗi máy tính sẽ được một kết nối 100 Mbps riêng vào Switch.

Về đặc điểm thì Switch có đặc điểm gần giống các thiết bị tương tự khác như Hub hay Router. Tuy nhiên chỉ Switch có hai đặc điểm rất riêng biệt:

+ Phân chia kết nối riêng biệt trên mỗi đoạn mạng chia nhỏ hệ thống mạng thành những đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment. Điều này cho phép nhiều người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể giao tiếp và gửi dữ liệu cùng lúc mà không làm ảnh hưởng đến ai.

+ Cung cấp băng thông lớn hơn cho mỗi người dùng bằng cách tạo ra các miền đụng độ nhỏ hơn. Nó chia nhỏ mạng LAN thành nhiều đoạn mạng nhỏ, tương ứng là một kết nối riêng giống như một làn đường riêng.

Tầm quan trọng của Switch là gì?

Switch cần thiết phải có trong cơ sở mạng là bởi những vai trò cùng tầm quan trọng của nó sẻ được chia sẻ ngay sau đây. 

Mạng LAN có hoạt động ổn định và hiệu suất cao hay không là chính nhờ Switch, Switch có khả năng tạo đường dẫn kết nối ảo giữa hai thiết bị với nhau mà không làm ảnh hưởng đến những kết nối khác.

Hub cùng là một thiết bị như Switch về cơ bản thì cả hai thiết bị chuyển mạch này có vai trò tương đương nhau, giúp kết nối nhiều máy tính và thiết bị với cùng 1 mạng và chúng là thiết bị trung tâm. 

Tuy nhiên, Hub sẽ chia sẻ băng thông trên cùng một đường truyền thay vì tạo ra mạng ảo kết nối giữa hai thiết bị. Bạn có thể liên tưởng khi có hai máy trạm giao tiếp với nhau thì chúng sẽ chiếm dung lượng băng thông rất đáng kể, khi đó hoạt động của các thiết bị khác kết nối vào Hub sẽ bị giảm xuống. 

Còn với thiết bị chuyển mạch Switch thì với những ưu điểm cùng đặc điểm trên đã chia sẻ thì nó thông minh và ưu việt hơn hẳn chính nhờ khả năng tạo đường truyền ảo để kết nối riêng biệt giữa hai thiết bị, đảm bảo cung cấp trọn băng thông.

Switch có khả năng lựa chọn đường dẫn để quyết định chuyển frame bởi vậy mà mạng LAN có thể hoạt động hiệu quả hơn. Và nó làm điều đó dựa trên địa chỉ MAC. Switch nhận biết máy nào kết nối với nó bằng cách học địa chỉ MAC nguồn trong frame nhận được khi hai máy thực hiện liên lạc với nhau. 

Không cần chia sẻ băng thông, việc băng thông được truyền đi theo nguyên lý nào sẽ được quyết định bởi port của thiết bị switch. Vì vậy có thể giới hạn lưu lượng truyền đi ở một mức ngưỡng nào đó.

Switch làm cho các host có thể hoạt động ở chế độ song công – Full Duplex nghĩa là có thể vừa đọc và vừa ghi, vừa nghe và vừa nói cùng lúc.

Một switch hoạt động như một bộ điều khiển, cho phép các thiết bị nối mạng có thể kết nối với nhau một cách hiệu quả. Với doanh nghiệp nó giúp phân bổ nguồn lực, tăng cường tiết kiệm tiền của doanh nghiệp và tăng năng suất của nhân viên.

Cách thức hoạt động của Switch

Một Switch trong mạng LAN dựa trên Ethernet sẽ đọc những gói dữ liệu TCP/IP đến, trong đó chứa thông tin đích khi chúng được truyền vào một hay nhiều cổng đầu vào. Switch “học” thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet) mà nó nhận được từ các máy trong mạng.

Thông tin đích để xác định cổng đầu ra chứa trong những gói được sử dụng để gửi dữ liệu đến đích dự định của nó. Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng lên bảng Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ.

Các Switch cũng giống với các hub, nhưng nó thông minh hơn. Một hub đơn giản kết nối tất cả các nút trên mạng, để giao tiếp cơ bản theo một cách bất tiện với bất kỳ thiết bị nào cố gắng liên lạc với nhau, có thể dẫn đến các xung đột. Có thể hiểu là với Hub có giới hạn về số lượng người dùng băng thông được chia sẻ trên mạng dựa trên trung tâm, nhiều thiết bị được thêm vào mạng thì dữ liệu càng mất nhiều thời gian để đến đích. Còn với Switch tránh những hạn chế này. Vì Switch có một công tắc tạo ra một đường hầm điện tử giữa những cổng nguồn và đích, tạo ra một giây mà không có lưu lượng truy cập khác có thể nhập vào sẽ dẫn đến việc giao tiếp mà không có xung đột.

Trong các mạng cơ bản nhất, những thiết bị được kết nối với các hub. N

Các Switch sẽ tương tự như các router, một router có khả năng bổ sung để chuyển tiếp các gói giữa các mạng khác nhau còn một Switch lại bị hạn chế đối với giao tiếp node-to-node trên cùng một mạng

Ưu điểm và Ích lợi của bộ chuyển mạch Switch?

Chúng ta có thể sử dụng các cổng ở mặt sau của bộ định tuyến hoặc các modem để kết nối các thiết bị Ethernet với nhau. Nhưng các bộ chuyển mạch Switch luôn được sử dụng bởi nó mang những lợi thế nhất định như sau:

– Switch cho phép kết nối rất nhiều thiết bị.

– Giữ cho lưu lượng truy cập giữa hai thiết bị vẫn diễn ra bình thường và nhanh chóng không bị cản trở bởi các thiết bị khác trên cùng một mạng.

– Cho phép người dùng kiểm soát cá nhân có thể truy cập vào các phần khác nhau của mạng.

– Cho phép theo dõi việc sử dụng của thiết bị được kết nối.

– Có thể liên lạc với các thiết bị khác trong mạng nhanh hơn cả Internet.

– Các thiết bị chuyển mạch Switch cao cấp lại có các mô-đun có thể cắm điều chỉnh theo nhu cầu mạng của cá nhân.

Hub, Switch và Router là các thiết bị mạng được sử dụng rất phổ biến để kết nối các nút như PC, máy in, máy quét, máy chiếu,… trong cùng hệ thống mạng.

Ưu việt khi không phải chia sẻ băng thông giống như các thiết bị tương tự khác, bởi vậy nó không ảnh hưởng đến kênh truyền khác cũng như không bị ảnh hưởng bởi chúng. Bên cạnh đó là với cơ chế tự kiểm tra lỗi Frame nên sẽ giảm tỉ lệ lỗi trong frame, các gói tin tốt được nhận sẽ được lưu lại trước khi chuyển đi.

Sự khác biệt giữa 3 thiết bị chuyển mạng Hub, Switch và Router?

Hub là gì?

Hub là thiết bị được dùng để kết nối các phân đoạn của mạng LAN. 

Một Hub sẽ có nhiều cổng, khi một gói tin được truyền đến một cổng, nó được sao chép đến các cổng khác với mục đích giúp cho các cổng khác có thể nhận dạng được gói tin. 

Hub hoạt động là một điểm trung tâm cho các thiết bị trong hệ thống mạng.

Switch là gì?

Switch là thiết bị mạng hoạt động theo lớp liên kết dữ liệu theo mô hình OSI hay gọi là mô hình sao. 

Trong mạng LAN, bộ chuyển mạch được dùng để tham gia các phân đoạn gọi là mạng LAN chuyển mạch, bộ chuyển mạch Switch là thiết bị lọc và chuyển tiếp các gói giữa các phân đoạn LAN.

Router là gì?

Router là bộ định tuyến, là thiết bị chuyển tiếp các gói dữ liệu dọc theo mạng. 

Router kết nối hai mạng với nhau thường là mạng LAN và mạng WAN hoặc là mạng LAN với một nhà cung cấp dịch vụ Internet nào đó. Với chức năng gửi các gói dữ liệu mạng giữa 2 hoặc nhiều mạng từ một tới nhiều điểm đích đến cuối cùng từ Router. Chính vì vậy mà trong mạng Internet, Router ở vị trí nơi có 2 mạng kết nối với nhau trở lên.

Sự khác biệt giữa Hub, Switch và Router

– Switch làm việc như một Bridge – cầu nối nhiều cổng. 

– Trong khi HUB nhận tín hiệu từ một cổng rồi chuyển tiếp tới tất cả các cổng còn lại, thì switch nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi thành dữ liệu, từ một cổng, kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi tới một cổng tương ứng.

– Switch và Hub cả hai thiết bị đều đóng vai trò kết nối trung tâm cho tất cả các thiết bị mạng. Nó xử lý frame mang theo dữ liệu (tên một dạng dữ liệu) nhưng khác nhau ở phương thức truyền tin.

– Hub và Switch có chức năng trong nhận và truyền các khung dữ liệu

– Router có chức năng là định tuyến các gói trên mạng cho đến khi đến được đích cuối cùng. Router không chỉ chứa dữ liệu mà còn chứa địa chỉ đích đến, để biết nó đi đến đâu. Router có thể quyết định nên chọn sử dụng đường đi nào là tốt nhất để truyền gói tin. 

Bản thân Router sử dụng giao thức ICMP để giao tiếp với các Router khác giúp cấu hình truyền được tốt nhất giữa bất kì hai host nào.

So với Hub, Switch thông minh hơn còn với các router trong khi một switch bị hạn chế đối với giao tiếp node-to-node trên cùng một mạng thì một router có khả năng bổ sung để chuyển tiếp các gói giữa các mạng khác nhau.

Nguyên lý hoạt động Switch khác như thế nào so với hub?

Switch và Hub cả hai thiết bị đều đóng vai trò kết nối trung tâm cho tất cả các thiết bị mạng. Nó xử lý frame mang theo dữ liệu (tên một dạng dữ liệu) nhưng khác nhau ở phương thức truyền tin:

+ Một Hub 10/100Mbps phải chia sẻ băng thông với tất cả các cổng của nó mà không phải phân biệt các cổng với nhau.

+ Một Switch 10/100Mbps lại phân phối đầy đủ tỉ lệ 10/100Mbps cho mỗi cổng thiết bị. Vì Switch phân chia mạng, lưu lại bản ghi nhớ địa chỉ MAC của tất cả các thiết bị mà nó kết nối, nên khi nhận được khung dữ liệu, Switch biết chính xác cổng nào cần gửi tới giúp tăng tối đa thời gian phản ứng của mạng. Switch thì không cần quan tâm đến số lượng PC phát dữ liệu bao nhiêu mà người dùng vẫn luôn nhận được băng thông tối đa.

Switch là gì? Qua tất cả những gì được chia sẻ ở trên thì chúng ta có thể tóm gọn nó chính là một thiết bị chuyển mạch được dùng phổ biến nằm trong bộ 3 thiết bị chuyển mạch được quan tâm là Hub, Switch và Router. Đó là những thiết bị dùng khi cần xây dựng hay nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng của mình. Chúng đóng vai trò là máy trung tâm kết nối nhiều thiết bị bao gồm máy tính, máy in, điện thoại, điểm truy cập Wifi, máy chủ và phần cứng khác. 

Có lẽ bạn đã có được những thông tin cơ bản và đầy đủ nhất về Switch, để có sự lựa chọn phù hợp các thiết bị chuyển mạch tối ưu nhất để nâng cấp hệ thống mạng của mình khi cần thiết. Bạn đã có thể biết được Switch có đặc điểm, ý nghĩa và lợi ích như thế nào, cũng như biết được sự khác nhau của bộ 3 thiết bị chuyển mạch phổ biến hiện giờ. Hy vọng bạn sẽ chọn lọc những thông tin có ích nhất cho mình.