Switch: Định nghĩa, cấu tạo, vai trò và phân loại các loại thiết bị chuyển mạch Switch

Switch là thiết bị chuyển mạch đóng vai trò quan trọng trong hệ thống mạng, đặc biệt thiết bị này được sử dụng nhiều trong các doanh nghiệp, nhà máy,… những nơi cần hệ thống mạng lớn. Bài viết dưới đây của Mstar Corp sẽ giúp mọi người hiểu hơn về thiết bị Switch, thiết bị này có cấu tạo ra sao và có những loại thiết bị chuyển mạch nào đang được dùng phổ biến trên thị trường hiện nay.

Switch là gì?

Switch hay còn là switch mạng là thiết bị chuyển mạch hay bộ chuyển mạch dùng để kết nối các thiết bị trên cùng một hệ thống mạng, giúp kết nối nhiều thiết bị đầu cuối như máy tính, máy in, điện thoại, đèn, máy chủ server và phần cứng khác, giúp giao tiếp và truyền tải dữ liệu với nhau một cách dễ dàng. Ở mô hình ngôi sao, nó đóng vai trò trung tâm, tất cả các thiết bị như máy tính, máy in,… đều được kết nối về đây.

Switch còn được gọi là cây cầu kết nối bởi tính năng đa cổng, sử dụng địa chỉ MAC để truyền dữ liệu đa tầng data link (tầng liên kết dữ liệu, được đặt ở vị trí thứ hai trong mô hình OSI) giúp kết nối hiệu quả hơn do tất cả máy tính được kết nối trên một hệ thống mạng. Ngoài ra, thiết bị này còn có nhiệm vụ phân luồng dữ liệu của một mạng cục bộ, chọn đường dẫn dữ liệu để quyết định chuyển frame, từ đó giúp mạng LAN hoạt động hiệu quả.

Switch hoạt động như thế nào?

Khi có một gói dữ liệu được gửi từ một thiết bị nào đó, Switch sẽ kiểm tra và xác định địa chỉ MAC nơi gói dữ liệu cần đến. Switch sẽ kiểm tra và xác định địa chỉ MAC trên bảng địa chỉ MAC, nếu địa chỉ MAC nơi dữ liệu cần đến có trên bảng địa chỉ MAC thì Switch sẽ chuyển gói dữ liệu đến địa chỉ đã được xác định đó. Nếu Switch kiểm tra không có địa chỉ MAC nơi cần đến của dữ liệu trên bảng địa chỉ MAC, Swith sẽ phát sóng gói dữ liệu đến tất cả các thiết bị kết nối với nó để tìm ra thiết bị nhận gói dữ liệu này và ghi nhớ địa MAC của thiết bị đó vào bảng địa chỉ MAC.

Cấu tạo của Switch như thế nào?

• Phần cứng: những thiết bị vật lý hữu hình nằm ở bên trong và bên ngoài Switch. Phần vỏ bên ngoài của Switch thường được làm bằng vật liệu cứng có thể là nhựa hoặc sắt, nguồn điện cung cấp cho Switch và các linh kiện cần thiết bên trong Switch như là CPU, bộ nhớ, bo mạch chủ, các bus hệ thống, các cổng kết nối ngoại vi (4 port, 8 port, 16 port,…).
• Phần mềm: các thuật toán đã được cài đặt hoặc lập trình sẵn có và hệ điều hành OS của Switch giúp điều khiển các hoạt động và quản lý các dữ liệu được chuyển tiếp giữa các cổng thiết bị.

Vai trò của thiết bị chuyển mạch Switch

• Switch cho phép các máy chủ thực hiện các hoạt động cùng một lúc như nghe – nói, đọc – ghi theo chế độ song công.
• Khi có hai thiết bị kết nối với nhau thông qua Switch, nó chỉ tạo một mạch ảo giữa hai cổng tương ứng của hai thiết bị đó từ đó sẽ không làm ảnh hưởng đến các quá trình hoạt động của các cổng khác.
• Việc chuyển các dữ liệu sẽ được Switch kiểm tra và xác định địa chỉ MAC nơi đích đến của dữ liệu do đó giảm tỷ lệ lỗi trong dữ liệu.
• Switch có khả năng gói gọn các kết nối thông qua cổng của nó từ đó lựa chọn đường truyền dữ liệu thích hợp. Để chuyển các khung dữ liệu từ cổng này qua cổng kia, Switch sẽ đảm bảo lựa chọn băng thông truyền đi như thế nào do đó sẽ không bị giới hạn lưu lượng truyền đi ở một mức ngưỡng nào đó.
• Switch hoạt động giống như một bộ điều khiển, các thiết bị kết nối mạng được kết nối với nhau một cách dễ dàng và hiệu quả, từ đó việc phân bổ nguồn lực hợp lý và tăng cường tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp đồng thời cũng gia tăng hiệu suất làm việc của nhân viên.
• Switch có khả năng mở rộng mạng, băng thông lớn hơn bằng việc hỗ trợ công nghệ Full-duplex truyền nhận dữ liệu theo hai chiều trên mỗi cổng. Ngoài ra, Switch còn kết nối với phần còn lại của mạng thông qua các cổng tốc độ cao (cổng uplink), từ đó tạo điều kiện mở rộng mạng của mỗi switch, có thể kết nối với các Switch Layer 2 khác hay các Switch Layer 3 định tuyến.
• Switch hoạt động chủ yếu ở tầng liên kết dữ liệu Layer 2 (Switch Layer 2) trong mô hình tham chiếu OSI do đó thiết bị chuyển mạch này có thể giới hạn lưu lượng truyền đi ở một mức ngưỡng nào đó.

Tính năng chính của thiết bị Switch là gì?

• Tiến hành phân chia riêng biệt trên mỗi đoạn mạng kết nối: Đây chính là đặc điểm ưu việt nhất của thiết bị Switch, có khả năng phân chia hệ thống mạng ra thành các đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment. Nhờ tính năng này người dùng có thể gửi nhiều dữ liệu cùng một lúc trên nhiều đoạn mạng khác nhau mà không làm chậm hay ảnh hưởng đến các hoạt động của mạng
• Hỗ trợ cung cấp băng thông lớn hơn: Switch tạo ra các miền đụng độ nhỏ hơn, nên khi sử dụng Switch người dùng sẽ được cung cấp băng thông lớn hơn. Switch chia nhỏ mạng LAN thành các đoạn mạng nhỏ, mỗi segment sẽ là một kết nối riêng biệt với nhau giống như một làn đường riêng do đó đảm bảo người dùng có tốc độ đường truyền mạng ổn định, nhanh chóng và không ảnh hưởng đến đoạn mạng khác.
  

Phân loại các thiết bị chuyển mạch Switch chính

Hiện nay, có rất nhiều loại Switch phổ biến được sử dụng rộng rãi:

Theo tính năng của Switch

Switch Unmanaged

Đây là thiết bị chuyển mạch không quản lý được, người sử dụng không được phép điều chỉnh cấu hình và chỉ sử dụng cấu hình đã được cài đặt sẵn.

Switch Unmanaged được thiết kế cấu hình đơn giản, dễ sử dụng nhằm đáp ứng các nhu cầu đơn giản tức thì, chỉ việc cắm và chạy (Plug & Play) không cần phải cài đặt. Thiết bị này không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, do đó phù hợp với nhiều đối tượng sử dụng.

Switch Managed

Ngược lại với Switch Unmanaged, Switch Managed là thiết bị chuyển mạch quản lý được, người sử dụng có thể thay đổi hoặc điều chỉnh cấu hình theo mong muốn. Nhờ tính năng có thể điều chỉnh, thiết bị sẽ được hoạt động linh hoạt hơn, từ đó tăng tính bảo mật.

Thiết bị này có cấu hình phức tạp hơn và cung cấp các chức năng toàn diện với các tính năng như VLAN, CLI, SNMP, định tuyến IP, giới hạn truy cập,… do đó thiết bị này thường được sử dụng trong các môi trường mạng lớn như các công ty lớn và đòi hỏi người sử phải có kiến thức và kỹ thuật thành thạo.

Theo chức năng của Switch

• Workgroup Switch: có chức năng kết nối các máy tính với nhau tạo thành một mạng theo hàng ngang. Chính nhờ chức năng này nên thiết bị Workgroup Switch không đòi hỏi phải có tốc độ xử lý cao hoặc bộ nhớ lớn.
• Segment Switch: hoạt động với mục đích kết nối các Hub hoặc các Workgroup Switch với nhau để tạo nên liên kết ở tầng mạng thứ hai của hệ thống. Do đó, thiết bị này đòi hỏi phải có tốc độ xử lý cao hơn để đáp ứng việc phân tích dữ liệu một cách nhanh chóng.
• Backbone Switch: loại thiết bị có chức năng kết nối các Segment Switch với nhau, do đó thiết bị này đòi hỏi tốc độ xử lý cao và bộ nhớ lớn để chứa nhiều địa chỉ và xử lý dữ liệu nhanh chóng cũng như truyền các dữ liệu giữa các mạng một cách kịp thời.

Phân loại khác

• Theo số lớp hoạt động: Switch Layer 1 (một lớp), Switch Layer 2 (hai lớp), Switch Layer 3 (ba lớp).
• Theo nguồn cấp: Switch có PoE và Switch không có PoE.
• Theo số lượng cổng: Switch 4 port, 8 port, 12 port, 16 port, 24 port, 48 port.
• Theo công nghệ: Switch Ethernet POE, Switch Ethernet 10/100, Switch Ethernet 10/100/1000 (Switch Gigabit), Switch cổng Quang.
• Theo hãng sản xuất: Switch HPE, Switch Ruijie, Switch Aptek, Switch Cisco, Switch Juniper, Switch TP-Link…
• Theo vị trí hoạt động: Switch Công nghiệp, Core Switch, Access Switch.

Switch và Router khác nhau như thế nào?

Câu hỏi thường gặp về Switch mạng

Trong mô hình tham chiếu OSI, Switch nằm ở tầng nào của mô hình OSI?

Trong mô hình tham chiếu OSI, Switch nằm ở tầng hai của mô hình OSI, Switch giao tiếp bằng cách sử dụng các khung (frame) để gửi dữ liệu và xác định địa chỉ MAC nơi gói tin cần đến. Ngoài ra còn có một số Switch cao cấp hơn có khả năng định tuyến hoạt động ở lớp mạng Layer 3 trong mô hình OSI.

Nếu là người dùng Internet bình thường hay mạng gia đình có cần dùng Switch không?

Theo các chuyên gia mạng, Switch thường dùng trong các doanh nghiệp hay tổ chức cần phải xây dựng cơ sở mạng tốt, hệ thống mạng lớn, có lượng người sử dụng nhiều. Do đó người dùng Internet bình thường không cần thiết phải dùng Switch. Tuy nhiên, nếu hộ gia đình có nhiều người sử dụng mạng hoặc có nhiều thiết bị kết nối thì có thể sử dụng thiết bị Switch để thuận tiện và hiệu quả hơn.

Switch thường và Switch công nghiệp khác nhau như thế nào?

Hy vọng bài viết này sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về thiết bị Switch trong hệ thống mạng cũng như phân biệt được các loại thiết bị Switch đang được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay.