1.Switch là gì ?

Switch chính là một thiết bị chuyển mạch trong hệ thống mạng LAN (Local Area Network), dùng để kết nối các đoạn mạng lại với nhau theo kiểu hình sao (Star). Switch sẽ đứng ra làm trung tâm để các thiết bị khác kể cả máy tính đều được kết nối vào để mà chuyển dữ liệu.

Ngoài ra, Switch còn hỗ trợ công nghệ Full Duplex giúp mở rộng băng thông của đường truyền, đây là điều mà các thiết bị khác không thể làm được. Nói một cách dễ hiểu hơn, thiết bị chuyển mạch Switch sẽ như một cảnh sát giao thông đứng ra để mà phân luồng dữ liệu, nó sẽ nhận các gói dữ liệu đến và chuyển các gói dữ liệu đó đến đích ở trong mạng LAN. Switch quyết định chuyển Frame dựa trên địa chỉ MAC (Media Access Control) nên ở trong mô hình tham chiếu OSI (Open System Interconnection) thì Switch nằm ở tầng 2 (Data link – tầng liên kết dữ liệu).

2.Phân loại Switch

Dựa theo các căn cứ cụ thể và xác định, người dùng sẽ phân chia Switch thành các loại khác nhau. Cách phân loại này tạo sự thuận tiện cho khách hàng để họ có thể dễ dàng lựa chọn được những dòng sản phẩm phù hợp, đáp ứng được nhu cầu và mục đích của họ.

2.1.Dựa theo số lớp

Switch layer 1:

Là mô hình cổ nhất của thiết bị chuyển mạch, ở thời kỳ sơ khai nó còn được gọi là Hub, Hub (một cổng vào, nhiều cổng ra).
Đây là thiết bị đơn giản, không quản lý bất kỳ lưu lượng truy cập nào đi ngang qua nó. Bất cứ một gói tin được đưa vào Hub (Switch layer 1) từ một cổng sẽ được chuyển ra tất cả các cổng còn lại ngoại trừ cổng nhận vào.
Từ đầu những năm 2000, Switch layer 1 hầu như được thay thế và dần dần không còn ai cung cấp hay sử dụng Switch layer 1.

Switch layer 2:

Về cơ bản đây là 1 cầu nối có nhiều port, mỗi port là 1 Ethernet LAN.
Được sử dụng rộng rãi cho các văn phòng, chi nhánh, doanh nghiệp với đầy đủ tính năng cần thiết, đáp ứng được các nhu cầu về kết nối, truyền tải cũng như bảo mật thông tin một cách hiệu quả.
Các thiết bị Ethernet không cần phải thực hiện kết nối trực tiếp với nhau để truyền tin mà có thể thông qua nhiều cách khác.
Switch làm cho các host có thể hoạt động ở chế độ song công.
Switch truyền dữ liệu đi một cách nhanh chóng mà không cần phải chia sẻ băng thông.
Giúp giảm được tỷ lệ lỗi trong Frame do có cơ chế kiểm tra lỗi, lưu lại gói tin tốt trước khi chuyển đi.

Switch layer 3:

Nó sẽ sở hữu hết toàn bộ tính năng của Switch layer 2 và tích hợp thêm chức năng định tuyến. Từ đó, chúng có thể truyền tải lưu lượng từ IP nguồn đến đích của các mạng LAN khác nhau. Hình dung một cách dễ hiểu hơn là Switch layer 3 chính là Router mà không có cổng kết nối WAN (Wide Area Network).
Nó cũng sẽ mang lại giải pháp hoàn hảo cho hệ thống yêu cầu về tốc độ cổng (10 GB SFP+) và khả năng bảo mật thông tin.

2.2.Theo số cổng

Thông thường, đối với những người không quá rành về công nghệ thông tin hoặc là họ không đòi hỏi quá nhiều về tính năng, mà chỉ quan tâm đến thiết bị chuyển mạch cũng như số cổng để có thể đáp ứng được số lượng user tại nhà hay là cơ quan. Thiết bị Switch sẽ có các loại cổng như sau:

Switch 4 port
Switch 8 port
Switch 12 port
Switch 16 port
Switch 24 port
Switch 48 port

2.3.Theo công nghệ

Switch ethernet 10/100
Switch ethernet 10/100/1000 (Switch Gigabit)
Switch ethernet PoE
Switch cổng quang

2.4.Theo vị trí hoạt động

Switch công nghiệp (Industrial Ethernet Switches): được dùng trong điều kiện và môi trường hoạt động khắc nghiệt như bụi bẩn, sốc điện,…với tổng thời gian hoạt động dài hơn đối với các dòng Switch Ethernet thông thường.
Core Switch: không những đóng vai trò là thiết bị chuyển mạch mà nó còn có khả năng định tuyến tương tự như một Router. Đây là thiết bị cần thiết trong hệ thống mạng khi mà số lượng Access Switch vượt quá hiệu suất của nó.
Access Switch: là thiết bị chuyển mạch trong hệ thống mạng cuối cùng, giữa các máy tính với nhau.

2.5.Theo tính năng

Switch không quản lý được: sản phẩm này sẽ không cho phép người dùng được điều chỉnh cấu hình. Khi mua về, người dùng chỉ cần sử dụng đúng cấu hình đã được cài đặt sẵn. Loại Switch này rất phù hợp cho những kết nối đơn giản như gia đình, công ty và doanh nghiệp nhỏ.
Switch quản lý được: ngược lại với dòng trên, đây là dòng sản phẩm này cho phép người dùng vào trong cấu hình, tùy chỉnh thông số kỹ thuật sao cho phù hợp với hệ thống mạng. Mục đích của nó là giúp thiết bị hoạt động linh hoạt hơn, tốt hơn, bảo mật cao hơn, chất lượng dịch vụ cũng được cải thiện một cách đáng kể. Switch quản lý được chỉ sử dụng trong mạng có dây, giúp kết nối cap Ethernet thông qua một số thiết bị. Chúng cũng có công tắc điều chỉnh để thiết bị nói chuyện được với người khác.

2.6.Theo chức năng

Workgroup Switch: được sử dụng để nối các máy tính lại với nhau, từ đó tạo thành một mạng ngang hàng. Yêu cầu của Switch này không cần phải có tốc độ xử lý quá cao cũng như bộ nhớ quá lớn.
Segment Switch: được sử dụng để nối các Hub hoặc các Workgroup Switch với nhau. Điều này sẽ tạo nên liên kết ở tầng mạng thứ 2 của hệ thống. Yêu cầu của bộ Switch này là tốc độ xử lý phải cao.
Backbone Switch: được sử dụng để kết nối các Segment Switch lại với nhau. Yêu cầu là phải có bộ nhớ lớn cũng như tốc độ tải rất nhanh thì mới có thể chứa được tất cả các địa chỉ cho tất cả máy tính có trong hệ thống. Từ đó, hoán chuyển dữ liệu một cách kịp thời giữa các mạng với nhau.

3.Các chức năng của Switch

Trong mô hình thì Switch đóng vai trò là trung tâm, các thiết bị khác sẽ kết nối vào đây để mà truyền nhận dữ liệu.
Switch được hỗ trợ công nghệ Full Duplex giúp cho các host gửi và nhận dữ liệu cùng một lúc, giúp mở rộng được băng thông của đường truyền.
Switch có khả năng lựa chọn được đường dẫn để quyết định chuyển Frame nên mạng nội bộ LAN có thể hoạt động một cách hiệu quả hơn.
Switch có khả năng nhận dạng được máy đang được kết nối với nó bằng cách đọc địa chỉ MAC nguồn trong Frame nó nhận được.
Nếu hai máy trong một mạng giao tiếp với nhau thì chính Switch sẽ tạo ra một mạch ảo giữa hai cổng tương ứng mà không làm ảnh hưởng đến các lưu thông của các cổng khác.
Là điểm trung gian để kết nối các thiết bị thuộc vùng mạng LAN với Router để kết nối với Internet.
Giúp giảm được tỷ lệ lỗi trong Frame do có cơ chế kiểm tra lỗi. Các gói tin tốt khi được nhận sẽ được lưu lại trước khi chuyển đi (công nghệ Store-and-forwad).
Không cần phải chia sẻ băng thông, các cổng của Switch sẽ quyết định băng thông truyền đi ra sao. Từ đó, có thể giới hạn lưu lượng truyền đi ở một ngưỡng nào đó.
Switch làm việc như một Bridge nhiều cổng, chúng nhận tín hiệu vật lý rồi chuyển đổi thành dữ liệu, từ một cổng, kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi tới một cổng tương ứng.
Hỗ trợ giao tiếp kiểu Unicast (one-to-one), Multicast (one-to-many) và Broadcast (one-to-all).

4.Đặc điểm quan trọng của Switch

Thiết bị Switch có 2 đặc điểm nổi bật mà giúp cho khách hàng dễ dàng nhận ra được vai trò cũng như tầm quan trọng của thiết bị này.

Phân chia kết nối riêng biệt mỗi đoạn: Switch chia nhỏ hệ thống mạng thành những đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment, điều này cho phép nhiều người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể giao tiếp và gửi dữ liệu cùng lúc mà không làm ảnh hưởng đến ai.
Cung cấp băng thông lớn hơn cho mỗi người dùng: Để thực hiện chức năng này bằng cách tạo ra các miền đụng độ nhỏ hơn, Switch sẽ chia nhỏ mạng LAN thành nhiều đoạn mạng nhỏ, tương ứng là một kết nối riêng giống như một làn đường riêng.

5.Ưu điểm và nhược điểm của Switch

5.1.Ưu điểm

Tuổi thọ rất cao, có thể lên đến hàng chục năm.
Nhờ có Switch mà mạng LAN hoạt động hiệu quả hơn.
Cải thiện được năng suất làm việc của nhân viên và tiết kiệm ngân sách cho doanh nghiệp.

5.2.Nhược điểm

Giá thành cao.
Việc cài đặt và cấu hình thiết bị tương đối khó khăn, hầu như cần dùng các câu lệnh để cài đặt. Do tính bảo mật cao, khả năng quản lý hiệu quả. Để làm được vậy, thì yêu cầu các quản trị viên phải có kiến thức chuyên môn sâu hoặc phải tham gia một số khoá học đào tạo.

6.Quá trình hoạt động của Switch

Khi Frame đi vào một cổng của Switch, Switch sẽ chuyển tiếp Frame này ra khỏi một cổng thích hợp để đến thiết bị nhận. Để chuyển đúng, Switch sẽ dựa vào bảng địa chỉ MAC, trong đó sẽ chứa Source MAC và Destination MAC.

Tuy nhiên, khi Switch bật lên, bảng địa chỉ MAC sẽ không có địa chỉ MAC nào. Để có được thông tin thì nó phải học địa chỉ MAC, đưa vào bảng MAC. Nó sẽ học Source MAC khi Frame đi vào một cổng. Sau đó chuyển tiếp Frame ra một cổng thích hợp dựa vào Destination MAC. Nếu Destination có sẵn thì tiến hành gửi luôn, còn nếu chưa có thì nó sẽ broadcast ra tất cả các cổng trừ cổng nhận vào.