Có thể nói, trong các hệ thống mạng hiện nay, Switch là một thiết bị không còn xa lạ. Với vai trò đắc lực mà nó đem lại, Switch đã trở thành một phần quan trọng trong các hệ thống mạng. Đặc biệt, đối với những hệ thống mạng quy mô lớn, việc sử dụng Switch là điều tối quan trọng.
Bài viết dưới đây từ Tech Còi sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm Switch, vai trò quan trọng mà nó đảm nhận, cũng như những đặc điểm nổi bật của thiết bị này.
Switch là gì?
Switch, còn được gọi là thiết bị chuyển mạch, là một thành phần quan trọng trong mạng, được dùng để nối kết các đoạn mạng với nhau, thường theo mô hình mạng hình sao (star). Trong kiểu mạng này, Switch đóng vai trò trung tâm, đóng gói tất cả các máy tính trong mạng lại chung một nơi. Điều này giúp Switch tạo ra các đường nối tạm thời để chuyển dữ liệu.
Một điểm nổi bật của Switch là khả năng hỗ trợ công nghệ Full Duplex, cho phép truyền dữ liệu hai chiều đồng thời và mở rộng băng thông của đường truyền. Điều này khác biệt so với những thiết bị khác không thể thực hiện điều này.
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại Switch mạng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:
1. Switch hoàn toàn sử dụng cổng quang (Optical Switch).
2. Switch mạng hỗ trợ cổng quang bổ sung (Ethernet Support SFP).
Khi bạn quyết định mua sản phẩm Switch chính hãng, có nhiều hãng uy tín để lựa chọn như D-Link, Cisco, G-Net, Planet, Huawei, TPLink, Juniper, và nhiều hãng khác.
Switch hoạt động như thế nào?
Switch hoạt động bằng cách xử lý và điều hướng dữ liệu trong mạng để kết nối các thiết bị và máy tính với nhau. Quá trình hoạt động của Switch có thể được mô tả như sau:
1. **Học địa chỉ MAC (MAC Learning)**: Ban đầu, khi một Switch nhận được khung dữ liệu từ một thiết bị nào đó trong mạng, nó sẽ ghi lại địa chỉ MAC của thiết bị đó và cổng mà khung dữ liệu đã được nhận.
2. **Bảng CAM (Content Addressable Memory)**: Switch duy trì một bảng dữ liệu được gọi là bảng CAM để lưu trữ thông tin về địa chỉ MAC và cổng kết nối tương ứng. Bảng này giúp Switch biết cần gửi dữ liệu tới đâu khi nhận được khung dữ liệu với địa chỉ MAC nhất định.
3. **Chuyển tiếp dựa trên địa chỉ MAC (MAC Forwarding)**: Khi Switch nhận được một khung dữ liệu mới, nó kiểm tra địa chỉ MAC nguồn và địa chỉ MAC đích của khung. Dựa vào thông tin trong bảng CAM, Switch xác định cổng kết nối nơi địa chỉ MAC đích nằm. Sau đó, nó chuyển tiếp khung dữ liệu ra cổng tương ứng để đảm bảo rằng dữ liệu chỉ đến thiết bị đích.
4. **Loại bỏ tiếng ồn (Filtering and Flooding)**: Nếu địa chỉ MAC đích không có trong bảng CAM, Switch sẽ thực hiện tiến trình gọi là “flooding”. Điều này đồng nghĩa với việc Switch sẽ gửi khung dữ liệu tới tất cả các cổng ngoại trừ cổng mà khung dữ liệu đã được nhận. Khi thiết bị đích phản hồi lại, địa chỉ MAC của nó sẽ được ghi vào bảng CAM để các lần sau không cần tiến trình flooding.
5. **Cách hoạt động với nhiều cổng (Multiple Ports)**: Switch có thể hoạt động với nhiều cổng kết nối, cho phép nhiều thiết bị kết nối trong mạng. Nó xử lý dữ liệu đồng thời trên các cổng này để đảm bảo hiệu suất mạng cao và việc chuyển tiếp dữ liệu nhanh chóng.
So sánh Switch và HUB
Switch và Hub là hai loại thiết bị được sử dụng trong mạng để kết nối các thiết bị và máy tính với nhau, nhưng chúng có sự khác biệt quan trọng về cách hoạt động và hiệu suất. Dưới đây là sự so sánh giữa Switch và Hub:
Cách hoạt động:
- Switch: Hoạt động thông minh hơn. Nó xác định địa chỉ MAC của các thiết bị trong mạng và chuyển tiếp dữ liệu chỉ đến thiết bị đích. Điều này giúp giảm tiếng ồn và tăng hiệu suất mạng.
- Hub: Hoạt động thụ động hơn. Nó gửi dữ liệu đến tất cả các cổng kết nối, không phân biệt thiết bị đích. Điều này dẫn đến tiếng ồn trong mạng và làm giảm hiệu suất.
Phân phối dữ liệu:
- Switch: Chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC, chỉ gửi đến cổng cần thiết. Không tạo ra sự phân chia dư thừa và làm tăng hiệu suất.
- Hub: Gửi dữ liệu đến tất cả các cổng, gây ra lưu lượng không cần thiết và làm giảm tốc độ mạng.
Băng thông:
- Switch: Cung cấp băng thông riêng biệt cho mỗi cổng, giúp tránh xung đột và tăng tốc độ truyền dữ liệu.
- Hub: Chia sẻ băng thông giữa tất cả các cổng, dẫn đến giảm tốc độ và hiệu suất.
Tiếng ồn:
- Switch: Giảm tiếng ồn bằng cách chỉ gửi dữ liệu đến cổng đích cần thiết.
- Hub: Tạo ra tiếng ồn bởi việc gửi dữ liệu đến tất cả các cổng.
Hiệu suất:
- Switch: Cung cấp hiệu suất tốt hơn trong mạng lớn hoặc có nhiều thiết bị kết nối.
- Hub: Hiệu suất thấp hơn do việc gửi dữ liệu đến tất cả các cổng.
Giá trị thêm:
- Switch: Thường có giá cao hơn, nhưng đem lại hiệu suất và quản lý tốt hơn.
- Hub: Giá thấp hơn, nhưng không cung cấp các tính năng thông minh như Switch.
Tóm lại, Switch là sự lựa chọn tốt hơn trong hầu hết các tình huống mạng, vì nó cung cấp hiệu suất cao hơn, tiết kiệm băng thông và giảm tiếng ồn so với Hub. Hub thường chỉ phù hợp cho các mạng nhỏ và không đòi hỏi hiệu suất cao.
Vai trò quan trọng của Switch
Switch đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và quản lý mạng máy tính. Dưới đây là những vai trò quan trọng của Switch trong một hệ thống mạng:
- Chuyển tiếp dữ liệu hiệu quả: Switch cho phép chuyển tiếp dữ liệu trực tiếp giữa các thiết bị trong mạng, dựa trên địa chỉ MAC. Điều này làm tăng hiệu suất và giảm thời gian đáp ứng của mạng.
- Tạo ra đường kết nối tạm thời: Switch tạo ra các đường kết nối tạm thời giữa các thiết bị trong mạng, tạo điều kiện cho việc chuyển tiếp dữ liệu một cách hiệu quả. Điều này giúp tránh xung đột dữ liệu và giảm tiếng ồn.
- Phân chia băng thông: Switch cung cấp băng thông riêng biệt cho mỗi cổng, đảm bảo rằng các thiết bị có thể truyền và nhận dữ liệu với tốc độ cao mà không ảnh hưởng đến nhau.
- Giảm tiếng ồn: Switch chỉ gửi dữ liệu đến thiết bị đích, tránh việc gửi dữ liệu không cần thiết đến tất cả các thiết bị trong mạng như Hub. Điều này giúp giảm tiếng ồn và cải thiện hiệu suất mạng.
- Cải thiện bảo mật: Do Switch chỉ gửi dữ liệu đến thiết bị đích, thông tin của các thiết bị khác không bị tiết lộ. Điều này cải thiện bảo mật trong mạng.
- Hỗ trợ quản lý mạng: Một số Switch có tính năng quản lý mạng, cho phép người quản trị kiểm soát và cấu hình các thiết bị trong mạng. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và bảo mật mạng.
- Mở rộng mạng: Switch cho phép mở rộng mạng bằng cách thêm các thiết bị và máy tính mới mà không ảnh hưởng đến hiệu suất toàn bộ mạng.
- Hỗ trợ các dịch vụ mạng: Switch có thể được cấu hình để ưu tiên dịch vụ mạng như VoIP, video streaming, hay các ứng dụng quan trọng khác, đảm bảo chất lượng dịch vụ.
Đặc điểm của thiết bị Switch
Để có cái nhìn rõ ràng hơn về thiết bị Switch, độc giả có thể khám phá sâu hơn về các đặc điểm và tính năng độc đáo của loại thiết bị này.
Switch Ethernet là một thiết bị mạng được thiết kế để tách biệt và quản lý lưu lượng dữ liệu trên từng đoạn mạng. Nó chia hệ thống mạng thành những phân đoạn nhỏ gọi là “microsegment”. Mỗi microsegment cho phép nhiều người dùng từ các phần khác nhau của mạng có thể truyền dữ liệu cùng một lúc mà không gây ảnh hưởng đến hoạt động của toàn bộ mạng.
Mỗi microsegment là một phạm vi đụng độ riêng biệt, và Switch là người quản lý việc định tuyến lưu lượng dữ liệu đến các microsegment tương ứng. Điều này được thực hiện dựa vào địa chỉ MAC ở Lớp 2 trong mô hình OSI. Switch chọn cổng kết nối thích hợp dựa trên địa chỉ MAC của thiết bị đích để chuyển tiếp gói tin một cách hiệu quả.
Một trong những lợi ích quan trọng của việc sử dụng Switch là việc tạo ra băng thông cố định và tách biệt cho từng microsegment. Điều này đồng nghĩa với việc Switch cung cấp băng thông riêng cho mỗi phần của mạng, tối ưu hóa khả năng truyền dữ liệu và tránh xung đột.
