Ethernet Switch là gì? Những loại Switch phổ biến hiện nay

Ethernet Switch có thể tạm dịch là bộ chuyển mạch mạng, một trong những thiết bị mạng quan trọng với mạng gia đình cũng như doanh nghiệp. Nếu bạn vẫn chưa biết Switch là gì thì chúng ta hãy cùng bắt đầu tìm hiểu cấu tạo của các loại Switch phổ biến hiện nay nhé!

Mình tin rằng sau khi nắm được kiến thức về các bộ chuyển mạch thì bạn có thể chọn được Switch mạng nào tốt nhất phù hợp cho nhu cầu của bản thân.

I. Ethernet Switch là gì?

Gigabit Switch

Network Switch (còn được gọi là switching hub hay bridging hub, theo IEEE là MAC Bridge) là thiết bị mạng kết nối các thiết bị trên mạng máy tính bằng cách sử dụng phương pháp Packet switching để nhận và chuyển tiếp dữ liệu từ thiết bị đầu đến thiết bị đích.

Switch đóng vai trò như một cầu nối “đa cổng” sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu tại tầng data link (tầng 2 trong mô hình OSI). Một số bộ chuyển mạch cũng có thể chuyển tiếp dữ liệu ở tầng network (tầng 3) bằng cách tích hợp thêm chức năng Routing. Các Switch như vậy thường được gọi là Switch lớp 3 hoặc Multilayer switch.

Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]

Network Switch có nhiều loại nhưng Ethernet Switch là dạng chuyển mạch mạng phổ biến nhất. Bộ chuyển mạch Ethernet đầu tiên được Kalpana giới thiệu vào năm 1990. Nhiều bộ chuyển mạch Switches cũng hỗ trợ các loại mạng khác nhau bao gồm Fibre Channel, Asynchronous Transfer Mode, và InfiniBand.

Không giống như các bộ kết nối mạng trung tâm Hubs truyền phát cùng một dữ liệu ra khỏi mỗi cổng và cho phép thiết bị chọn ra dữ liệu được gửi, Switch sẽ xác nhận thông tin danh tính của các thiết bị được kết nối và chỉ chuyển tiếp dữ liệu đến cổng được kết nối với thiết bị mà nó giải quyết.

II. Cách hoạt động của Switch

Cách hoạt động của Switch

Nhiều cáp dữ liệu được cắm vào một chiếc Switch để cho phép các thiết bị khác nhau trong cùng một mạng máy tính có thể giao tiếp, truyền dữ liệu một cách ổn định và nhanh chóng.

Switch quản lý luồng dữ liệu qua mạng bằng cách chỉ truyền một packet đã nhận đến một hoặc nhiều thiết bị mà packet đó được chỉ định. Mỗi thiết bị mạng được kết nối với Switch có thể được xác định bằng địa chỉ mạng của nó, cho phép switch định hướng luồng lưu lượng và tối đa hóa tính bảo mật cũng như độ ổn định của mạng.

Ethernet Switch hoạt động ở tầng Data link - tầng 2 của mô hình OSI để tạo ra một Collision domain (miền xung đột) riêng biệt cho mỗi cổng chuyển mạch. Mỗi thiết bị được kết nối với một cổng chuyển đổi có thể truyền dữ liệu đến bất kỳ cổng nào khác, bất kỳ lúc nào và việc truyền tín hiệu sẽ không xảy ra hiện tượng xung đột như Hub.

Vì các thông tin được truyền đi trong mạng với phương thức broadcasting, nghĩa là dữ liệu sẽ được truyền đi từ một thiết bị tới tất cả các thiết bị được kết nối vào Switch nên “phân đoạn mạng mới” được hình thành tiếp tục là một broadcast domain (miền quảng bá).

Switches cũng có thể hoạt động ở các tầng cao hơn của mô hình OSI, bao gồm các tầng ở network layer trở lên. Một thiết bị cũng hoạt động ở các tầng cao hơn này được gọi là multilayer switch.

Phân đoạn liên quan đến việc sử dụng một switch để chia miền xung đột lớn thành những miền nhỏ hơn nhằm giảm xác suất xung đột và cải thiện thông lượng mạng tổng thể. Trong trường hợp cực đoan (tức là phân đoạn vi mô) thì mỗi thiết bị sẽ được kết nối vào một cổng chuyển mạch chuyên dụng. Ngược lại với một Ethernet Hub, có một miền xung đột riêng biệt trên mỗi cổng chuyển mạch. Điều này cho phép các máy tính có băng thông chuyên dụng trên các kết nối điểm-điểm tới mạng và cũng có thể chạy ở chế độ song công (full-duplex). Chế độ song công chỉ có một máy phát và một máy thu cho mỗi miền xung đột khiến xung đột không thể xảy ra.

III. Chức năng của Switch là gì?

Chức năng của Switch

Bộ chuyển mạch mạng đóng một vai trò không thể thiếu trong hầu hết các mạng cục bộ Ethernet (mạng LAN) hiện đại. Các mạng LAN có quy mô từ trung bình đến lớn có thể cần từ 2 Switch trở lên được quản lý và có thể liên kết với nhau. Các văn phòng / gia đình nhỏ thường sử dụng một bộ chuyển mạch duy nhất hoặc một thiết bị đa năng như Modem, Router để truy cập các dịch vụ mạng Internet băng thông rộng như DSL hoặc Internet cáp quang.

Thiết bị chuyển mạch được sử dụng phổ biến nhất làm điểm kết nối mạng cho các máy chủ ở rìa mạng. Trong mô hình kết nối mạng phân cấp và các kiến ​​trúc mạng tương tự, Switches cũng được sử dụng sâu hơn trong mạng để tạo kết nối giữa các thiết bị chuyển mạch ở biên.

Những thiết bị chuyển mạch thương mại thường tích hợp thêm các Interface hoặc mô-đun giúp bạn có thể kết nối các loại mạng khác nhau bao gồm Ethernet, Fibre Channel , RapidIO , ATM , ITU-T G.hn và 802.11. Kết nối này có thể ở bất kỳ tầng nào trong 7 tầng của mô hình OSI. Mặc dù chức năng của tầng 2 là đủ để thay đổi băng thông trong một công nghệ nhưng các công nghệ kết nối như Ethernet và Token Ring được thực hiện dễ dàng hơn ở tầng lớp 3 hoặc thông qua Routing. Các thiết bị kết nối với nhau ở tầng 3 theo truyền thống được gọi là bộ định tuyến Router.

Ở những nơi cần phân tích nhiều về hiệu suất và bảo mật mạng, các bộ chuyển mạch có thể được kết nối giữa các bộ định tuyến WAN để làm nơi cho các mô-đun phân tích. Một số nhà cung cấp cung cấp dịch vụ tường lửa, phát hiện xâm nhập mạng và mô-đun sẽ phân tích hiệu suất có thể cắm vào các cổng chuyển mạch. Một số chức năng này có thể nằm trên các mô-đun kết hợp.

Qua cổng mirroring, switch có thể tạo ra một hình ảnh phản chiếu của dữ liệu có thể đi đến một thiết bị bên ngoài như hệ thống phát hiện xâm nhập và gói sniffers.

Một bộ chuyển mạch hiện đại có thể hỗ trợ Power over Ethernet (PoE) (cấp nguồn điện qua cáp Ethernet), giúp giảm thiểu việc yêu cầu các thiết bị cấp điện kèm theo, chẳng hạn như điện thoại VoIP hoặc điểm truy cập không dây (Wifi) và lúc này chúng ta không còn phải cấp nguồn điện riêng cho chúng nữa.

Vì switch có thể có mạch nguồn dự phòng được kết nối với nguồn điện liên tục, ắc quy dự phòng, v.v nên thiết bị được kết nối với Switch và có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi văn phòng bị mất điện (cúp điện). Giả sử switch của bạn kết nối với một chiếc camera an ninh qua cáp Ethernet có nguồn điện, lúc này chiếc camera đó sẽ không cần phải cấp thêm một nguồn điện nữa, tiết kiệm dây dẫn và tối giản việc lắp đặt.

IV. Lợi ích khi thay thế Hub bằng Switch là gì?

Fast Ethernet Switch

Switch thông minh, ổn định và nhanh chóng hơn Ethernet Hub vì một bộ Hubs chỉ thực hiện công việc đơn giản là truyền packet đã nhận tới mọi cổng khác có trên hub, nó không thể phân biệt những người nhận khác nhau nên đạt được hiệu suất mạng thấp hơn.

Nói chung một Ethernet Switch sẽ nhanh hơn nhiều so với một Ethernet Hub, hơn nữa nó cũng làm giảm xung đột đáng kể trong quá trình truyền tải dữ liệu.

Các bộ chuyển mạch chỉ gửi lưu lượng đến thiết bị / cổng đích, trong khi các bộ chuyển mạch truyền dữ liệu đến tất cả các cổng. Nếu không quá quan tâm về giá thành thì bạn nên lựa chọn Switch vì nó sẽ cung cấp khả năng truyền dữ liệu nhanh và đáng tin cậy hơn.

Thông thường rất khó có thể nhận thấy sự khác biệt giữa tốc độ truyền tải của giữa hub và switch trong các mạng LAN nhỏ (2 đến 3 thiết bị), tuy nhiên bạn càng kết nối nhiều thiết bị vào mạng thì sự khác biệt sẽ càng lớn.

V. Các loại Switch mạng

Một bộ Switch Modular

Switch hiện nay thường được các công ty lớn như Cisco và D-link Juniper sản xuất, để lựa chọn giữa hai nhà sản xuất này thì mình không thể đưa ra kết luận được vì mỗi nhà sản xuất đều có những thế mạnh riêng.

Tuy nhiên thay vì phân vân trong việc lựa chọn nhà sản xuất, bạn hãy cân nhắc kỹ trong việc chọn loại Switch mạng phù hợp với nhu cầu, chúng ta hãy cùng điểm qua những loại Switch mạng phổ biến thường dùng nhất nhé!

1. Switch mô-đun (Modular)

Switch mô-đun cho phép bạn thêm các mô-đun mở rộng nếu cần, linh hoạt khi thực hiện yêu cầu thay đổi mạng.

2. Switch cấu hình cố định (Fixed-configuration)

Các thiết bị chuyển mạch cấu hình cố định cung cấp một số lượng cổng cố định và thường không thể mở rộng, điều này làm cho chúng ít tốn kém hơn về tổng thể. Switch cấu hình cố định bao gồm các loại unmanaged switches, smart switches và managed switches.

Unmanaged Switch (không được quản lý)

Unmanaged Switch

Các Unmanaged Switches thường được sử dụng để cung cấp kết nối cơ bản. Chúng được thiết kế để cắm và chạy; không cần cấu hình. Hiệu quả nhất khi chỉ cần chuyển mạch và kết nối cơ bản. Bạn sẽ thường thấy chúng trong các mạng gia đình hoặc bất cứ nơi nào chỉ cần một vài cổng, chẳng hạn như trên bàn làm việc, trong phòng thí nghiệm hoặc trong phòng họp.

Tuy nhiên một số Unmanaged Switches đem lại tính năng nâng cao hạn chế, đúng như tên gọi các Switch này thường không thể sửa đổi hoặc quản lý.

Smart Switch (switch mạng thông minh)

Smart Switch

Smart Switches đem lại khả năng quản lý và phân khúc, chất lượng dịch vụ và bảo mật cao, vì vậy chúng có thể là một giải pháp thay thế hiệu quả cho Switch mô-đun. Tuy nhiên chúng không thể mở rộng như các managed switches. Các thiết bị chuyển mạch này thường được triển khai ở rìa của một mạng lớn (trong khi các managed switches được sử dụng trong lõi), làm cơ sở hạ tầng cho các mạng nhỏ hơn hoặc mạng có độ phức tạp thấp.

Managed switches (Switch mạng được quản lý)

Managed switches

Trong số các thiết bị chuyển mạch cấu hình cố định, các Managed switches được thiết kế để đem đến tính năng toàn diện nhằm mang lại trải nghiệm ứng dụng tốt nhất, mức độ bảo mật cao, điều khiển và quản lý mạng chính xác và khả năng mở rộng lớn nhất.

Do đó các thiết bị chuyển mạch Managed switches thường được triển khai như các thiết bị chuyển mạch tổng hợp / truy cập trong các mạng rất lớn hoặc như các thiết bị chuyển mạch lõi của các mạng nhỏ hơn.

Managed switches là lựa chọn đắt tiền nhất trong số các bộ chuyển mạch cấu hình cố định, vậy nên nó chỉ phổ biến trong các tổ chức có mạng lưới lớn hoặc đang phát triển.

Bài viết về Ethernet Switch tới đây là kết thúc. Mình tin rằng từ giờ bạn đã có thể nắm vững các thông tin cần biết về cấu tạo của các loại Switch phổ biến, từ đó có thể biết được Switch mạng nào tốt nhất cho nhu cầu của bản thân.

Nếu còn bất kỳ thắc mắc nào về Ethernet Switch, bạn đọc hãy để lại comment nha! mình sẽ giải đáp trong thời gian sớm nhất có thể.