Switch mạng nghĩa là gì? Phân loại, Ưu điểm thiết bị chuyển mạch

Switch là gì? Thiết bị chuyển mạch Switch giúp chuyển tiếp các gói dữ liệu mạng quen thuộc giữa các thiết bị. Bộ chuyển mạch Switch đóng vai trò quan trọng với nhiều tính năng và được yều cầu quản lý với những thông tin bảo mật cao. Giữa bộ chuyển mạch Network Switch, bộ định tuyến Router, Hub có những đặc điểm giống nhau nhưng vẫn sở hữu những chức năng riêng biệt, đơn giản. Trong bài viết này, Máy Thông Dịch. Com sẽ giới thiệu thiết bị Switch, chức năng, đặc điểm và so sánh giữa Switch, Hub và Router!

Switch (Ethernet switch, LAN switch, hoặc network switch) là bộ chuyển mạch. Swicth mạng là một thiết bị bị kết nối các đoạn mạng, hoạt động theo mô hình mạng hình sao (star) và làm việc như một Bridge nhiều cổng. Switch cho phép các thiết bị khác nhau trên mạng giao tiếp bằng cách trao đổi các gói dữ liệu.

Network Switch còn được gọi là “trung tâm chuyển mạch/bắc cầu…”. Switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm, tất cả thiết bị trên mạng máy tính đều được kết nối về đây tạo thành một hệ thống mạng, thông qua Switch để nhận và chuyển dữ liệu đến thiết bị đích. 

Switch có thể là thiết bị phần cứng quản lý mạng vật lý hoặc thiết bị ảo dựa trên phần mềm.

Network Switch có cấu tạo gồm 2 phần:

• Phần cứng (Hardware): Cổng điều khiển (Ports), CPU, Bộ nhớ, Bo mạch chủ, Bus hệ thống, Backplane hoặc Switch Fabric, Nguồn điện, Đèn chỉ báo (LED), khung vỏ, QFuạt làm mát,...

• Phần mềm (Software): Nhúng quản lý chức năng cơ bản, Địa chỉ MAC Learning, SSH, Telnet, hoặc web để cấu hình và quản lý, VLAN Support, các thuật toán được cài đặt sẵn,...

Network Switch hoạt động như sau:

• Thiết bị chuyển mạch hay truy cập (Edge): Quản lý lưu lượng đi vào hoặc đi ra khỏi mạng (tương tự máy tính và điểm truy cập APs kết nối với Edge Switch). 

• Switches tổng hợp hoặc phân phối (Aggregation/Distribution): Những thiết bị này đặt trong tầng trung gian, tùy chọn trong cấu trúc mạng. Edge Switch kết nối vào chúng và gửi dữ liệu từ bộ chuyển mạch này sang bộ chuyển mạch khác hoặc gửi lên chuyển mạch lõi (Core Switch). 

• Core Switches (bộ chuyển mạch lõi): tạo nên bộ xương của mạng, kết nối thiết bị chuyển mạch tổng hợp/ edge với mạng trung tâm dữ liệu và mạng LAN doanh nghiệp với các bộ định tuyến (router).

Network Switch hoạt động chủ yếu ở tầng 2 (Data Link) và tầng 3 (Network) mô hình OSI (Open Systems Interconnection), giúp điều phối dữ liệu mạng cục bộ (Local Area Network - LAN). 

• Bộ chuyển đổi mạng hoạt động ở Switch layer 2 (Switch tầng 2) của mô hình OSI. Trong mạng LAN dùng Ethernet, Switch xác định nơi gửi dữ liệu thông qua cách xem địa chỉ MAC. Switch duy trì các table khớp với từng địa chỉ MAC cùng với cổng nhận địa chỉ MAC.

• Switch layer 3 (Switch đa lớp): Một số Switch có thể chuyển tiếp dữ liệu ở tầng 3 nhờ việc kết hợp thêm chức năng định tuyến (Router). 

Sự khác biệt giữa địa chỉ MAC và địa chỉ IP là gì? Switch đề cập đến địa chỉ MAC (media access control address) để gửi lưu lượng truy cập Internet đến đúng thiết bị chứ không phải IP. 

• Mỗi thiết bị kết nối Internet đều có 1 IP (chuỗi các ký tự chữ và số) cho phép liên lạc Internet hướng đến địa chỉ đó để tiếp cận các thiết bị đó. 

• MAC là mã định danh vĩnh viễn cho từng phần cứng (như số sê-ri), được sử dụng ở lớp 2, nghĩa là không bao gồm trong gói IP. 

• Bộ chuyển mạch có khả năng phân chia kết nối riêng biệt trên mỗi đoạn mạng: Switch chia nhỏ hệ thống mạng thành các đơn vị cực nhỏ cho phép nhiều người dùng trên nhiều Segement kết nối nối lại với nhau một cách có cơ sở, giao tiếp và thực hiện gửi dữ liệu cùng 1 thời điểm mà không làm ảnh hưởng đến hệ thống mạng. 

• Switch mở rộng cung cấp băng thông cho mỗi người dụng nhờ việc tạo ra những miền đụng độ nhỏ hơn. Switch chia nhỏ mạng cục bộ LAN thành nhiều đoạn mạng nhỏ, tương ứng một kết nối (như một làn đường riêng). 

Một số trường hợp thường ứng dụng thiết bị mạng Switch: 

• Kết nối, quản lý giao tiếp giữa các thiết bị mạng khác trong một LAN. 

• Chuyển Data đến thiết bị cụ thể thay vì toàn bộ thiết bị, quản lý lưu lượng mạng

• Switch thường làm việc với Firewall: Phân chia mạng thành các phân đoạn nhỏ giúp nâng cao bảo mật và cải thiện hiệu suất. 

• Triển khai trong các Data Center nhằm quản lý lưu lượng lớn và cung cấp khả năng kết nối cao cấp.

• Công nghệ Xây dựng trong hệ thống mạng LAN phức tạp nhiều tầng.

• Kết nối và quản lý các thiết bị Internet of Things (IoT) và cảm biến giữa các mạng smart.

• Nhiều Switch hỗ trợ PoE (Power over Ethernet): cho phép truyền điện năng qua cáp Ethernet cung cấp năng lượng cho các thiết bị như: WIFI, Camera Giám sát...

Switch chịu trách nhiệm chuyển tiếp thông tin giữa các điểm cuối khác nhau và Switch được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm mạng doanh nghiệp, mạng gia đình, và mạng IoT, mang đến nhiều lợi ích: 

• Thiết bị chuyển mạch Switch tạo thành phần lớn thiết bị mạng trong mạng dữ liệu hiện đại và mang lưu lượng truy cập khổng lồ từ các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, đồng thời giới hạn lưu lượng truyền đi ở một ngưỡng nào đó. 

• Switch cho phép các Host hoạt động chế độ Song Công hoàn toàn (đọc-ghi, nghe-nói) cùng lúc. 

• Không cần chia sẻ băng thông, các cổng Switch quyết định Bandwidth đi như thế nào. 

• Switch thông qua địa chỉ MAC quyết định chuyển Frame, Frame kiểm trra lỗi, gói tin tốt sẽ được lưu lại trước khi chuyển đi tăng hiệu quả hoạt động như mạng LAN, giảm tỷ lệ lỗi trong Frame. 

• Switch xây dựng các bảng thông tin liên quan đến các gói và gửi đến địa chỉ được yêu cầu. 

• Dữ liệu từ các thiết bị IoT được thu thập bằng một bộ chuyển đổi mạng và được sử dụng bởi các học toán máy và trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa môi trường xung quanh thông minh hơn.

• Công nghệ Switch tiên tiến giúp cải thiện hiệu suất, nâng cao bảo mật mạng như: cân bằng tải, QoS...

Ngày nay, các doanh nghiệp sử dụng Switch để  kết nối dữ liệu giữa những thiết bị mạng khác nhau như máy tính, máy chủ, máy in, camera IP, và một thiết bị mạng khác. 

Một thiết bị chuyển mạch Switch ví như cảnh sát giao thông thực hiện phân luồng dữ liệu một mạng cục bộ, giúp chọn đường dẫn quyết định chuyển Frame hiệu quả cho hoạt động của mạng LAN.

• Cáp mạng (như: cáp Ethernet) được dùng để truyền dữ liệu kết nối các thiết bị như: máy tính, máy in, điểm truy cập không dây… đảm bảo sự liên kết vật lý những thiết bị trong mạng, tạo nên hệ thống truyền dữ liệu. 

• Switch: Bộ chuyển mạch kết nối và quản lý việc truyền dữ liệu của nhiều thiết bị trong network, cải thiện hiệu suất mạng.

Sự kết hợp giữa Switch và Cáp mạng mang đến 1 hạ tầng mạng linh hoạt, đảm bảo dữ liệu được chuyển tiếp một cách hiệu quả, an toàn, nhanh chóng và đáng tin cậy. 

1. Switch quản lý được (switch managed): 

Switch được quản lý là được cấu hình cho phép người dùng điều chỉnh từng cổng trên Switch, cung cấp bảo mật cao và linh hoạt. 

2. Switch không được quản lý (switch unmanaged):

Switch không được quản lý, không thiết kế để được cấu hình (cấu hình cố định & không thể chỉnh sửa). Do đó, Switch không được quản lý có ít tính năng hơn và dung lượng mạng ít hơn và cho phép các thiết bị Ethernet tự động truyền dữ liệu bằng cách sử dụng tính năng tự động thương lượng (không cần cài đặt hay setup một cách chính xác). 

Switch unmanaged được thiết kể chỉ cần cắm vào là hoạt động thường dành cho những kết nối cơ bản như mạng gia đình, hay thêm 1 vài cổng như: bàn làm việc, phòng thí nghiệm, phòng hội thảo…

3. Switch ảo (Virtual switches):

Đây là Switch dành riêng cho phần mềm được khởi tạo bên trong môi trường lưu trữ VM.

4. Routing switches kết nối mạng LANs:

Ngoài chuyển mạch tầng 2 trên MAC,  chức năng của Switch định tuyến lớp lớp 3 OSI (lớp mạng) điều hướng lưu lượng lưu thông dựa trên IP trong mỗi gói. 

5. Switch thông minh (Smart switches):

Thiết bị chuyển mạch Smart Switch được cấu hình cho phép kiểm soát nhiều hơn đối với việc truyền dữ liệu, nhưng có nhiều hạn chế hơn so với “Switch được quản lý”. Tuy nhiên, bạn có thể cấu hình để tùy chỉnh vừa với mạng của mình, cung cấp bảo mật cao hơn, nhiều tính năng, linh hoạt hơn đồng thời cải thiện được chất lượng cho những người truy cập mạng. 

6. Switch xếp chồng (Stackable switches):

Đây là những Switches cố định được kết nối với nhau thông qua giao diện cáp bảng nối đa năng tạo thành Switch logic nhất từ hai hoặc nhiều Switch vật lý. 

7. Switch Mô-đun (Modular switches):

Switch Mô-đun là thẻ chuyển đổi cho Switch có dạng mô-đun hoặc dựa trên khung, có thể lắp vào khung có hệ số dạng cố định, khá lớn chứa 2 thẻ trở nên. Giao diện chuyển đổi được phép thay đổi khi cần thiết nên linh hoạt và khả năng nâng cấp cao nhất. 

Công tắc dạng mô-đun là thẻ chuyển đổi dành cho dạng mô-đun hoặc trên khung và được lắp vào khung có hệ số dạng cố định, khá lớn có thể chứa hai thẻ trở lên. Vì các giao diện chuyển đổi thay đổi được khi cần thiết nên loại chuyển đổi này mang lại tính linh hoạt và khả năng nâng cấp cao nhất.

MỘT SỐ GIAO THỨC MẠNG QUAN TRỌNG DÙNG VỚI SWITCH

• Ethernet
• Spanning Tree Protocol (STP)
• VLAN (Virtual Local Area Network)
• Trunking (IEEE 802.1Q)
• Link Aggregation Control Protocol (LACP)
• Simple Network Management Protocol (SNMP)
• Quality of Service (QoS)
• Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)

1. Cách thiết lập cấu hình Switch

Tùy thuộc vào loại mạng, Switch được sử dụng cách thiết lập sẽ khác nhau. Với mạng LAN nhỏ như: mạng văn phòng, gia đình switch thường được cắm vào 1 trong các cổng khác trên bộ định tuyến (router). Các bước để thiết lập bộ chuyển mạch Switch: 

1. Bước 1: Mua Switch dựa trên nhu cầu và yêu cầu của mạng.

2. Bước 2: Kết nối các cổng Switch cùng với router bằng cáp thẳng. Hầu hết các Switch đều chứa các cổng trên, được sử dụng để kết nối với các thiết bị như: bộ định tuyến. Nếu không có Uplink Ports, bất kỳ cổng nào cũng có thể được sử dụng để kế nối với Router.  

3. Bước 3: Khi Switch kết nối vật lý với Router, địa chỉ IP của thiết bị sẽ được cấu hình. 

2. Switch có bao nhiêu cổng?

Switch thường có nhiều cổng để kết nối với các thiết bị khác, và số lượng cổng thường khác nhau tùy theo mô hình và loại switch. Chúng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống mạng máy tính hiệu quả.

3. Switch WiFi nghĩa là gì?

Switch WiFi là việc thay đổi hoặc thực hiện chuyển đổi từ một mạng WiFi (SSID) sang mạng WiFi khác. MộtSwitch WiFi thường sử dụng trong 1 số những trường hợp sau:

• Di chuyển đến 1 vị trí mới và cần switch WiFi để kết nối WIFI ở vị trí mới. 

• Mạng Wifi yếu hoặc không ổn định, switch WiFi để kết nối đến WIFI mạnh hơn. 

• Ưu tiên mạng WiFi sang WIFI ổn định hơn.

• Đổi mạng WiFi cố định: switch WiFi khi muốn kết nối từ mạng Wifi cá nhân sang mạng WIFI quán cà phê/ công ty/…

4. Segment switch?

Các Segment switch cụ thể là "network segment switch" hoặc "segmentation switch" là thiết bị chuyển mạch (switch) được sử dụng để tạo và quản lý phân đoạn mạng riêng biệt (network segmentation).

Nhiều segmentation switch hỗ trợ VLAN (Virtual Local Area Network) tạo ra các mạng ảo trên cùng một cơ sở vật lý, giúp cách ly lưu lượng mạng và tăng tính bảo mật nhờ việc ngăn chặn truy cập không ủy quyền các phân đoạn một cách hiệu quả cho hệ thống mạng. 

KẾT LUẬN

Bài viết vừa chia sẻ đến các bạn Ý nghĩa của switch là gì? Hi vọng qua bài viết các bạn có thể nhận biết về Switch như một bộ điều khiển công nghệ trong kỹ thuật mạng phổ biến, tối ưu nguồn lực, tiết kiệm chi phí nhân viên về mọi mặt, tăng năng suất làm việc.

>>> Tham khảo: 

• Switch bàn phím

• Switch là gì trong OTP

• Switch Là gì trong LGBT

• Switch Tiếng Anh là gì

• Switch trong kỹ thuật nghĩa là gì?

• Hotspot là gì?

• Mạng không dây là gì?

• Switched là gì?

• ID là gì?

• Firmware là gì?

• eSIM là gì?