Switch là gì? Tổng quan chức năng, phân loại trong hệ thống mạng

Switch là một thiết bị mạng quan trọng, đóng vai trò kết nối và quản lý luồng dữ liệu trong hệ thống. Tuy được sử dụng phổ biến, nhưng nhiều người vẫn chưa thực sự hiểu rõ về thiết bị chuyển mạch này. Vậy Switch là gì? Chức năng và các loại Switch trong mạng ra sao? Hãy cùng switchcisco.com khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây!

1. Thiết bị chuyển mạch switch là gì?

Switch trong tiếng Anh có thể hiểu là switches hoặc switcher, còn được gọi là thiết bị chuyển mạng, bộ chuyển mạch, switch mạng hay cục mạng. Đây là một thành phần quan trọng trong hệ thống mạng, giúp kết nối các thiết bị và tối ưu hóa quá trình truyền dữ liệu. Nhờ hoạt động như một trung tâm trong mô hình mạng hình sao, Switch đảm bảo các thiết bị giao tiếp nhanh chóng, ổn định và hiệu quả.

2. Cơ chế hoạt động của switch

Switch hoạt động theo nguyên lý chuyển mạch gói tin. Khi nhận được gói tin, Switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích trong tiêu đề gói tin, sau đó tra cứu bảng địa chỉ MAC (MAC Address Table) để xác định cổng kết nối phù hợp. Cuối cùng, gói tin sẽ được chuyển tiếp đến đúng thiết bị nhận, đảm bảo dữ liệu đi đúng hướng.

Quá trình này diễn ra chỉ trong vài micro giây, giúp tăng tốc độ truyền tải, giảm độ trễ và tránh xung đột dữ liệu (collision), điều thường gặp ở các thiết bị Hub.

3. Chức năng của Switch là gì

Thiết bị chuyển mạch Switch là một thành phần quan trọng trong hệ thống mạng, đóng vai trò kết nối và chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị khác nhau. Dưới đây là các chức năng chính của Switch:

Kết nối và Chuyển tiếp Dữ liệu

Switch cho phép kết nối nhiều thiết bị như máy tính, máy in, camera IP… thông qua các cổng mạng (Port), giúp tạo nên một hệ thống mạng LAN ổn định và hiệu quả.

Ngoài ra, Switch hoạt động như một Bridge nhiều cổng, có khả năng chuyển tiếp dữ liệu thông minh dựa trên địa chỉ MAC của từng thiết bị. Điều này giúp truyền tải thông tin nhanh chóng, chính xác, hạn chế xung đột mạng và tối ưu hiệu suất hoạt động.

Tối ưu Hóa Mạng

Switch phân chia hệ thống mạng thành các phân đoạn nhỏ (segment) và hỗ trợ tạo mạng ảo (VLAN), cho phép kết nối độc lập giữa các thiết bị đảm bảo nâng cao hiệu suất hoạt động và giảm thiểu lỗi truyền dữ liệu.

Quản lý Lưu lượng Mạng

Phân luồng dữ liệu: Switch hoạt động như một “cảnh sát giao thông” trong hệ thống mạng, giúp phân luồng dữ liệu chính xác, đảm bảo thông tin được chuyển đến đúng thiết bị mà không gây tắc nghẽn.

Tối ưu hóa băng thông: Hỗ trợ công nghệ Full Duplex dùng để mở rộng băng thông của đường truyền mà các thiết bị khác không làm được giúp tối ưu hóa băng thông, cho phép truyền và nhận dữ liệu cùng lúc, nâng cao hiệu suất hoạt động của mạng.

Tính linh hoạt và mở rộng

Switch có thể kết nối nhiều phân đoạn (segment) với nhau, tùy theo số lượng cổng (port) có sẵn, giúp mở rộng hệ thống mạng dễ dàng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.

4. Phân loại thiết bị chuyển mạch Switch là gì

Dưới đây là các cách phân loại Switch phổ biến nhất:

4.1 Phân loại theo số lớp hoạt động

Switch Layer 2 (L2): Là dòng Switch thông minh, hoạt động dựa trên địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu. Nhờ đó, giúp giảm tắc nghẽn mạng, tăng hiệu suất truyền tải và thường được sử dụng trong mạng LAN doanh nghiệp hoặc hệ thống văn phòng.

Switch Layer 3 (L3) là thiết bị mạng tiên tiến, kết hợp đầy đủ tính năng của Switch Layer 2 và bổ sung khả năng định tuyến (Routing), giúp tối ưu hiệu suất mạng. Với sự hỗ trợ của QoS (Quality of Service), Switch Layer 3 có thể quản lý và ưu tiên lưu lượng mạng IP, đảm bảo các loại dữ liệu quan trọng như VoIP, video streaming được truyền tải ổn định. Bằng cách sử dụng giao thức IP (Internet Protocol), thiết bị này giúp phân loại và xử lý dữ liệu theo mức độ ưu tiên, tối ưu băng thông và giảm độ trễ, phù hợp với hệ thống mạng doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu và hệ thống có nhiều VLAN.

4.2 Phân loại theo khả năng quản lý

Switch không quản lý (Unmanaged Switch): Đây là loại Switch đơn giản, không cần cấu hình, chỉ cần kết nối là có thể sử dụng ngay. Phù hợp cho mạng gia đình, văn phòng nhỏ hoặc doanh nghiệp không có nhu cầu quản lý mạng phức tạp.

Switch quản lý (Managed Switch): Cho phép tùy chỉnh cấu hình, giám sát và quản lý mạng theo nhu cầu, giúp tối ưu hiệu suất, bảo mật và quản lý lưu lượng dữ liệu. Thường được sử dụng trong mạng doanh nghiệp lớn, trung tâm dữ liệu hoặc hệ thống yêu cầu quản lý chặt chẽ. Trong khi đó, Smart Switch cung cấp nhiều tính năng nâng cao hơn so với switch không quản lý, cho phép tùy chỉnh linh hoạt nhưng vẫn dễ sử dụng, phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

4.3 Phân loại theo số cổng

Switch mạng được phân loại theo số lượng cổng kết nối, phổ biến gồm 4, 8, 12, 16, 24, 48 port. Trang bị cổng Uplink giúp kết nối với Switch khác, Router hoặc hệ thống mạng mở rộng. Cổng Uplink thường có tốc độ cao hơn, hỗ trợ tối ưu băng thông và đảm bảo truyền dữ liệu ổn định. Số cổng càng lớn, càng hỗ trợ kết nối nhiều thiết bị cùng lúc, phù hợp với quy mô mạng từ nhỏ đến lớn.

4.4 Phân loại theo công nghệ

Tốc độ cổng Switch Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbps): Cung cấp tốc độ cao hơn, giúp truyền dữ liệu nhanh chóng, thường được dùng trong mạng doanh nghiệp, hệ thống văn phòng lớn hoặc trung tâm dữ liệu.

Switch Quang (Fiber Switch): Sử dụng cáp quang để truyền dữ liệu, giúp đảm bảo tốc độ cao, độ trễ thấp và độ tin cậy vượt trội, phù hợp với mạng quy mô lớn, trung tâm dữ liệu hoặc hệ thống cần kết nối đường truyền xa.

4.5 Phân loại theo vị trí hoạt động

Trong hệ thống mạng, Switch đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị. Tùy vào mục đích sử dụng, switch được chia thành nhiều loại khác nhau như Switch Công Nghiệp, Core Switch, Access Switch, Distribution Switch, SAN Switch và WAN Switch. Dưới đây là chi tiết về từng loại:

Switch Công nghiệp: Được thiết kế để hoạt động bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt như nhà máy, xưởng sản xuất, nơi có nhiệt độ cao, bụi bẩn hoặc điều kiện khắc nghiệt khác.

Core Switch: Đóng vai trò trung tâm trong hệ thống mạng, giúp kết nối các phân đoạn mạng khác nhau, đảm bảo truyền tải dữ liệu nhanh chóng và ổn định.

Access Switch: Chịu trách nhiệm kết nối thiết bị đầu cuối như máy tính, máy in, điện thoại IP vào mạng LAN, giúp người dùng truy cập và sử dụng tài nguyên mạng một cách dễ dàng.

Distribution Switch (Switch phân phối) đóng vai trò trung gian giữa Core Switch và Access Switch. Nó giúp quản lý lưu lượng dữ liệu, phân bổ băng thông hợp lý và tối ưu hóa hiệu suất mạng, đảm bảo hoạt động ổn định cho toàn bộ hệ thống.

SAN Switch (Storage Area Network Switch) là thiết bị chuyên dụng dùng trong mạng lưu trữ, giúp kết nối máy chủ với hệ thống lưu trữ tốc độ cao. Nó hỗ trợ truyền tải dữ liệu nhanh chóng, an toàn và đáng tin cậy, đặc biệt trong các trung tâm dữ liệu và doanh nghiệp có nhu cầu lưu trữ lớn.

WAN Switch (Wide Area Network Switch) là thiết bị dùng trong mạng diện rộng (WAN), giúp kết nối nhiều mạng LAN ở các địa điểm khác nhau. Nó hỗ trợ truyền tải dữ liệu trên phạm vi rộng với hiệu suất cao, thường được sử dụng trong các doanh nghiệp có nhiều chi nhánh hoặc hệ thống mạng liên kết từ xa.

4.6 Phân loại theo nguồn cấp

Switch có PoE (Power over Ethernet): Cung cấp nguồn điện qua cáp Ethernet cho các thiết bị như điện thoại IP, camera an ninh. Nhờ khả năng đó Switch PoE có thể được lắp đặt ở bất kỳ vị trí nào, giúp tăng tính linh hoạt trong thiết kế và triển khai hệ thống mạng.

Switch không có PoE: Chỉ cung cấp kết nối mạng mà không cấp nguồn điện.

Trên đây đã tổng hợp rất nhiều thông tin quan trọng để bạn hiểu rõ hơn về câu hỏi Switch là gì? Không chỉ dân công nghệ hay bất kỳ ai sử dụng internet cũng nên biết. Việc hiểu rõ về Switch sẽ giúp bạn lựa chọn thiết bị phù hợp, đảm bảo hiệu suất mạng tối ưu. Một số thương hiệu lớn chuyên cung cấp Switch chất lượng cao trên thế giới có thể kể đến như Switch Cisco, Switch Juniper, Switch HPE Aruba, Switch Maipu, Switch MikroTik,… Những hãng này cung cấp đa dạng dòng switch phù hợp cho cả doanh nghiệp và người dùng cá nhân.

5. Câu hỏi thường gặp

Tại sao lại phải dùng switch?

Nhờ công nghệ chuyển mạch, Switch tạo kết nối linh hoạt khi cần, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng, đảm bảo truyền dữ liệu nhanh chóng và ổn định. 

Switch và router khác nhau như thế nào?

Switch kết nối các thiết bị trong mạng nội bộ (LAN) bằng cách sử dụng địa chỉ MAC để xác định và chuyển tiếp gói dữ liệu đến đúng thiết bị đích. Trong khi đó, Router có nhiệm vụ kết nối các mạng LAN với nhau hoặc kết nối mạng nội bộ với internet, sử dụng địa chỉ IP để định tuyến dữ liệu đến đúng đích đến.

Switch và hub khác nhau như thế nào?

Switch và Hub đều là thiết bị mạng giúp kết nối các thiết bị trong hệ thống LAN, nhưng chúng có sự khác biệt rõ rệt về cách hoạt động và hiệu suất. Hub hoạt động theo cơ chế phát sóng (broadcast), gửi dữ liệu đến tất cả các cổng mà không phân biệt thiết bị nhận, gây lãng phí băng thông và dễ xảy ra xung đột dữ liệu. Trong khi đó, Switch thông minh hơn khi có khả năng phân tích và định tuyến dữ liệu đến đúng thiết bị đích, giúp tăng tốc độ truyền tải, giảm tắc nghẽn và tối ưu hiệu suất mạng. Vì vậy, Switch thường được sử dụng trong hệ thống mạng hiện đại, doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu, trong khi Hub chủ yếu xuất hiện trong các hệ thống mạng đơn giản với quy mô nhỏ.