Ethernet Switch: định nghĩa, đặc điểm cấu tạo và phân loại các Ethernet Switch

Hiện nay, mạng internet không còn quá xa lạ với tất cả mọi người và thiết bị chuyển mạch cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống mạng. Mặc dù, hiện nay đa số mọi người ưa sử dụng Wifi hơn nhưng thiết bị chuyển mạch Ethernet Switch được vẫn được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi.

Bài viết dưới đây của Mstar Corp sẽ giúp mọi người hiểu hơn về thiết bị Ethernet Switch, từ cấu tạo đến lợi ích mà nó mang lại.

Ethernet Switch là gì?

• Ethernet Switch là một thiết bị chuyển mạch kết nối nhiều thiết bị như máy tính, máy in, …trên cùng một hệ thống mạng và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống mạng của cả doanh nghiệp hoặc hộ gia đình.
• Ethernet Switch được ví như là cây cầu kết nối “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.
• Ethernet Switch 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 hơn.
• Ethernet Switch dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau dưới dạng mô hình mạng hình ngôi sao. Trong mô hình này, Switch được cho là thiết bị trung tâm, tất cả các máy tính đều được nối về đây.

Đặc điểm và cấu tạo của Ethernet Switch

Đặc điểm của Ethernet Switch

Ethernet Switch là một thiết bị kết nối nhiều thiết bị có dây như máy tính, máy in, …trên cùng một hệ thống mạng LAN. Ethernet Switch có những đặc điểm nổi bật sau đây:

• Kết nối nhiều thiết bị mạng cùng lúc: Ethernet Switch có khả năng kết nối cùng lúc nhiều thiết bị có dây như máy tính, điện thoại, tivi, máy in… trên cùng một hệ thống mạng nhờ đặc tính nhiều cổng.
• Chuyển tiếp dữ liệu: Khi Switch nhận được gói dữ liệu từ một cổng nào đó, nó sẽ kiểm tra và xác định địa chỉ MAC nơi gói dữ liệu cần đến và chuyển tiếp dữ liệu đó đến cổng nhận gói dữ liệu đó.
• Phân phối băng thông: Switch có khả năng chia nhỏ hệ thống mạng cục bộ thành các đoạn nhỏ hơn, tạo được các miền đụng độ nhỏ hơn với băng thông rộng độc lập từ đó mỗi thiết bị sẽ được kết nối trên các đoạn mạng riêng biệt với băng thông khác nhau tùy vào mục đích sử dụng.
• Tính năng VLAN: Người sử dụng có thể tạo ra các mạng ảo VLAN riêng biệt theo mục đích cá nhân trên cùng một Switch từ đó hỗ trợ tính năng VLAN.
• Tính năng quản lý: Người sử dụng có thể dễ dàng theo dõi và quản lý tình trạng cổng mạng, cấu hình VLAN… của Switch từ xa thông qua website hoặc phần mềm.
• Tính năng bảo mật: Switch có tính bảo mật cao từ đó ngăn chặn sự tác động hay xâm nhập từ môi trường bên ngoài liên quan đến bảo mật.
• Tính năng Port Mirroring: Người sử dụng có thể theo dõi, nhận biết và phân tích lưu lượng mạng của các thiết bị mạng đang dùng thông qua tính năng Port Mirroring.

Cấu tạo của Ethernet Switch

Ethernet Switch có cấu thành bởi 2 phần chính đó là phần cứng và phần mềm:

• Phần cứng của Ethernet Switch bao gồm phần vỏ bên ngoài của thiết bị 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 của Ethernet Switch bao gồm các thuật toán đã được cài đặt 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.

Chức năng của Ethernet Switch là gì?

Ethernet Switch có những chức năng nổi bật sau đây:

• 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 Ethernet 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.

Lợi ích chuyển mạch của Ethernet Switch là gì?

Bên cạnh những tính năng ưu việt và chức năng nổi bật, Ethernet Switch còn đem lại một số lợi ích sau:

• Cải thiện hiệu suất mạng: Do các thiết bị có thể kết nối trực tiếp cùng một lúc, không cần qua trung gian, do đó Ethernet Switch có thể xử lý nhiều thiết bị cũng như truyền dữ liệu cùng một lúc không làm ảnh hưởng hay tắc nghẽn đặc biệt ở những nơi như công ty hay gia đình có nhiều người dùng và nhiều thiết bị được kết nối vào mạng. Ngoài ra, Ethernet Switch còn cho phép các máy chủ thực hiện các hoạt động cùng một lúc như nghe – nói, đọc – ghi theo chế độ song công trên các đoạn mạng riêng biệt do đó hiệu suất mạng và trải nghiệm người sử dụng sẽ tốt hơn,
• Khả năng mở rộng dễ dàng: Ethernet Switch có thể kết nối nhiều thiết bị và tạo điều kiện mở rộng mạng dễ dàng tùy theo mật độ cổng và mức độ xếp chồng khác nhau, từ đó người sử dụng có thể lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu sử dụng. Ngoài ra, các thiết bị mô- đun trong bộ chuyển mạch như bộ thu hoặc thẻ đường dây có khả năng mở rộng cao và thích ứng tốt nhằm đáp ứng được nhu cầu cơ sở hạ tầng ngày càng phát triển hiện nay.
• Truyền dữ liệu hiệu quả: Ethernet Switch khi nhận dữ liệu từ một cổng nào đó, nó sẽ xác định và kiểm tra địa chỉ MAC nơi dữ liệu cần đến và truyền trên một băng thông riêng biệt phù hợp, từ đó các dữ liệu sẽ được truyền đến nơi được nhận một cách chính xác và giảm thiểu tỷ lệ lỗi của frame.
• Tiêu chuẩn hóa: Ethernet Switch được hoạt động dựa trên các tiêu chuẩn hay còn gọi là các thông số kỹ thuật do các tổ chức như Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) thiết lập ra để các thiết bị chuyển mạch của các nhà cung cấp khác nhau có thể hoạt động một cách liền mạch không bị gián đoạn dù khác nhau về nhãn hiệu hay kiểu máy. Nhờ khả năng tiêu chuẩn hóa này, các doanh nghiệp hay người sử dụng có thể dùng các thiết bị chuyển mạch khác nhau không lo về vấn đề tương thích và có thể xây dựng, mở rộng mạng LAN theo nhu cầu, mục đích của họ.

Ethernet Switch hoạt động như thế nào?

• Ethernet Switch là một thiết bị mạng nhằm kết nối nhiều thiết bị cùng một lúc, các thiết bị sẽ được kết nối và truyền dữ liệu cho nhau. Thiết bị này hoạt động dựa trên các địa chỉ MAC, địa chỉ của các thiết bị kết nối với Ethernet Switch.
• Khi có một gói dữ liệu được gửi từ một thiết bị nào đó đến Switch, 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 Swith 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 thì 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.

Nhờ quy trình hoạt động này mà việc truyền dữ liệu thông qua Ethernet Switch trở lên dễ dàng và chính xác hơn.

Phân loại các Ethernet Switch phổ biến

Hiện nay, có rất nhiều loại Ethernet Switch phổ biến được sử dụng rộng rãi, chúng được sử dụng với nhiều nhu cầu khác nhau dựa theo tính năng, chức năng,… của nó.

Phân loại các Ethernet Switch theo tính năng

Theo tính năng thì Ethernet Switch có hai loại:

Ethernet Switch Unmanaged:

• 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.
• Thiết bị này 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 nhất là mạng trong nhà hoặc doanh nghiệp nhỏ cần vài cổng và chi phí rẻ hơn các loại khác.

Ethernet Switch Managed:

• Ngược lại với Ethernet Switch Unmanaged thì Ethernet 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.

Phân loại các Ethernet Switch theo chức năng

Theo chức năng của Ethernet Switch thì có ba loại:

Workgroup Switch:

Thiết bị 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:

Thiết bị 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:

Backbone Switch là 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.

Các cách phân loại Ethernet Switch khác

Ngoài cách phân loại Ethernet Switch dựa vào tính năng, chức năng của Ethernet Switch thì còn một số cách phân loại thiết bị này theo một vài yếu tố sau:

• Theo số lớp hoạt động thì Ethernet Switch có ba loại: Switch Layer 1 ( một lớp), Switch Layer 2 (hai lớp), Switch Layer 3(ba lớp).
• Theo nguồn cấp Ethernet Switch có hai loại: 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 của Ethernet Switch: Switch Ethernet POE, Switch Ethernet 10/100, Switch Ethernet 10/100/1000 (Switch Gigabit), Switch cổng Quang
• Theo hãng sản xuất thì Ethernet Switch có một số loại khá phổ biến như: Switch HPE, Switch Ruijie, Switch Aptek, Switch Cisco, Switch Juniper, Switch TP-Link…
• Theo vị trí hoạt động của Ethernet Switch có ba loại: Switch Công nghiệp, Core Switch, Access Switch.

Ethernet khác với WIFI như thế nào?

• Ethernet là một công nghệ mạng kết nối các thiết bị như điện thoại, máy tính, tivi, máy in,…với nhau và truyền dữ liệu cho các thiết bị khác bằng việc sử dụng dây cáp.
• Wifi là một công nghệ mạng tiên tiến hơn kết nối các thiết bị với nhau một cách dễ dàng hơn nhờ việc không phải sử dụng dây cáp mà là sử dụng sóng vô tuyến truyền tín hiệu đến các thiết bị kết nối.

Kết nối Ethernet khác với WIFI như thế nào?

• Kết nối Ethernet là việc kết nối mạng sử dụng dây cáp và bộ định tuyến để kết nối với các thiết bị điện tử khác.
• Kết nối Wifi là kết nối mạng không cần dây cáp mà sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu, các thiết bị ở bất cứ đâu đều có thể dễ dàng nhận được tín hiệu Wifi.

Dưới đây sẽ là bảng so sánh đặc điểm của việc kết nối Ethernet và Wifi:

Ethernet Switch và hub có giống nhau không?

• Ethernet Switch và hub đều là thiết bị mạng có nhiều cổng dùng để kết nối các thiết bị với nhau nhưng Ethernet Switch và hub không hề giống nhau.
• Hub là thiết bị mạng hoạt động trên 1 lớp của mô hình OSI cho phép người sử dụng kết nối nhiều máy tính cùng một lúc trên cùng một mạng LAN bởi tính năng nhiều cổng nhưng thiết bị này lại không có chức năng kiểm tra hay quản lý dữ liệu chỉ có nhận và gửi. Khi có gói dữ liệu gửi đi từ máy tính, hub sẽ nhân bản chúng và gửi đến tất cả các cổng trong hub.
• Ethernet Switch là thiết bị cho phép người sử dụng kết nối nhiều thiết bị cùng một lúc, nó đóng vai trò trung tâm kết nối trên cùng một mạng LAN và mỗi thiết bị kết nối với nhau theo một đoạn mạng riêng biệt. Khi có gói dữ liệu gửi đi từ một thiết bị truyền đi qua cổng Switch, thiết bị này sẽ kiểm tra và xác định địa chỉ MAC nơi dữ liệu cần đến và truyền đi.

Tại sao nên cập nhật bộ chuyển mạch Ethernet Switch

Một trong những lỗi thường gặp phải ở bộ chuyển mạch Ethernet Switch là các thiết bị điện tử không thể kết nối Ethernet, kết nối bị gián đoạn,…nguyên nhân có thể do bạn chưa cập nhật hệ thống mới của bộ chuyển mạch Ethernet Switch.

Hệ thống chính là hệ điều hành cần phải được cập nhật mới, bản mới luôn có những thay đổi mới, phát triển hơn nhằm khắc phục những nhược điểm của bản cũ sẽ giúp người dùng hiệu quả hơn và tránh gặp các lỗi khi sử dụng.

Hy vọng bài viết này sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về thiết bị Ethernet Switch trong hệ thống mạng cũng như những vai trò và lợi ích thiết bị mang lại.