Ethernet Switch là gì? Cách hoạt động, đặc điểm và chức năng

Ngày nay việc kết nối internet và chia sẻ dữ liệu giữ các thiết bị như như máy tính, máy in, máy fax,… là một nhu cầu thiết yếu của các doanh nghiệp. Và để quản lý kết nối phân luồng dữ liệu giữa các thiết bị với nhau, thì sử dụng Ethernet chính là một giải pháp hoàn hảo. Vậy Ethernet switch là gì? Thiết bị này có các chức năng đặc điểm nào? Làm sao để lựa chọn được bộ switch phù hợp? Cùng A.I Tech giải đáp các thắc mắc này qua bài viết dưới đây!

Thiết bị Ethernet Switch là gì?

Ethernet Switch hay còn gọi là bộ chuyển mạch Ethernet, là một thiết bị mạng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị như máy tính, máy in, điện thoại cố định, camera,… trong cùng một mạng cục bộ (LAN) với nhau. Nó hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI, sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị được kết nối với nó. Dễ hiểu bạn bạn có thể coi Ethernet Switch là một thiết bị trung tâm, kết nối các thiết bị dùng mạng LAN về một hệ thống mạng để hỗ trợ quản lý và giúp kết nối truyền tải dữ liệu hiệu quả hơn.

Cấu tạo của Ethernet switch

Cấu tạo của Ethernet Switch bao gồm hai phần chính: Phần cứng và phần mềm.

• Phần cứng của Ethernet Switch bao gồm một vỏ bảo vệ, có thể là vỏ nhựa hoặc vỏ kim loại. Bên trong vỏ, có một bộ nguồn để kết nối cấp điện cho Switch và một bo mạch chủ bao gồm: CPU, bộ nhớ, các bus hệ thống và các cổng kết nối ngoại vi RJ45. Số lượng cổng kết nối ngoại vi có thể khác nhau, phổ biến là 4, 8, 16, 24 hoặc 48 port
• Phần mềm của Ethernet Switch đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và xử lý dữ liệu. Các thuật toán điều khiển đã được cài đặt sẵn trong Switch, giúp thiết bị có thể nhận diện và chuyển tiếp dữ liệu đến đúng thiết bị. Ngoài ra, hệ điều hành QoS (Quality of Service) cũng được tích hợp trong Switch, giúp quản lý dữ liệu, đảm bảo tính liên tục và chất lượng hoạt động.

Ethernet Switch hoạt động như nào?

Ethernet Switch hoạt động dựa trên những địa chỉ MAC của các thiết bị được kết nối với switch. Có thể hiểu hoạt động của thiết bị này dựa trên 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1. Khi một thiết bị gửi gói tin dữ liệu đi, Switch sẽ xác định địa chỉ MAC của thiết bị đích được ghi trong gói tin.

Giai đoạn 2. Switch sẽ tổng hợp một bảng địa chỉ MAC lưu trữ thông tin về địa chỉ MAC và cổng kết nối tương ứng của các thiết bị được kết nối với nó. Khi nhận được gói tin, Switch sẽ tra cứu địa chỉ MAC của thiết bị đích trong bảng này.

Giai đoạn 3. Gửi dữ liệu đi:

• TH1: Nếu địa chỉ MAC của thiết bị đích có trong bảng địa chỉ MAC, Switch sẽ xác định cổng kết nối tương ứng với thiết bị nhận và chuyển tiếp gói tin đến cổng đó. Nhờ vậy, dữ liệu được truyền tải trực tiếp đến thiết bị đích mà không ảnh hưởng đến các thiết bị khác, tối ưu được băng thông
• TH2: Nếu địa chỉ MAC đích không được tìm thấy trong bảng địa chỉ MAC, Switch sẽ thực hiện broadcast gói tin đến tất cả các cổng kết nối với nó, để xác định thiết bị sở hữu địa chỉ MAC đích và lưu trữ thông tin vào bảng địa chỉ MAC cho những lần truyền tải dữ liệu sau. Sau đó tiếp tục gửi tập tin như trường hợp 1.

Đặc điểm và chức năng của Ethernet Switch

Ethernet Switch đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị trong mạng LAN với nhau, mang đến nhiều lợi ích và sở hữu những đặc điểm nổi bật sau:

• Đa kết nối: Switch có thể kết nối nhiều thiết bị như nhiều thiết bị mạng như máy tính, máy in, camera IP, điện thoại cố định,… thông qua nhiều cổng RJ45. Số lượng cổng kết nối trên Switch có thể dao động từ 4 đến 48 cổng, đáp ứng hầu hết nhu cầu kết nối của hệ thống mạng
• Truyền tải dữ liệu thông minh: Switch hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI, sau khi nhận dữ liệu, nó sẽ sử dụng địa chỉ MAC để xác định thiết bị đích, đảm bảo dữ liệu được gửi đến đúng thiết bị với băng thông tối ưu nhất.
• Cải thiện hiệu suất kết nối: So với Hub, Switch ethernet có hiệu mạng tốt hơn nhờ khả năng chuyển tiếp dữ liệu thông minh, giảm thiểu tắc nghẽn băng thông và tối ưu hóa đường truyền cho từng thiết bị.
• Dễ sử dụng và quản lý: Switch là thiết bị plug-and-play, người dùng chỉ cần cắm cáp và bật nguồn mà không cần cấu hình phức tạp. Nhiều thiết bị Switch cao cấp còn hỗ trợ tính năng quản lý từ xa giúp theo dõi, cấu hình VLAN, QoS và quản lý hệ thống mạng.
• Bảo mật: Switch được trang bị nhiều tính năng bảo mật như: 802.1X, MAC Filtering, DHCP Snooping,… giúp bảo vệ mạng khỏi các truy cập trái phép, tấn công mạng và các vấn đề liên quan đến bảo mật.
• Hỗ trợ VLAN (Virtual Local Area Network): Switch có thể hỗ trợ tạo và quản lý nhiều mạng LAN ảo khác nhau, đáp ứng nhu cầu phân chia mạng linh hoạt cho các mục đích sử dụng khác nhau.
• Cung cấp tính năng Port Mirroring: Với tính năng này  người dùng theo dõi và phân tích lưu lượng mạng giữa các thiết bị mạng, giúp dễ dàng giám sát và khắc phục sự cố.

Phân loại và lựa chọn thiết bị Ethernet Switch phù hợp

Để lựa chọn thiết bị Ethernet Switch phù hợp bạn cần cân nhắc đến nhu cầu sử dụng: cần kết nối bao nhiêu thiết bị? Có cần quản lý switch không? Dùng switch để kết nối đến thiết bị nào? Băng thông truyền tải mong muốn là bao nhiêu? Để giúp bạn hiểu và lựa chọn đúng nhu cầu, dưới đây là phân loại Switch Ethernet dựa vào các đặc điểm chính này:

Lựa chọn Ethernet Switch theo tính năng

Dựa vào tính năng quản lý, Switch ethernet được chia ra làm 2 loại là  Ethernet Switch Unmanaged và  Ethernet Switch Managed.

Ethernet Switch Unmanaged (Switch không được quản lý): Thiết bị switch này không có khả năng cấu hình hay quản lý từ xa hoặc các tính năng như VLAN, QoS, port mirroring,.., Chúng chỉ được thiết kế để kết nối các thiết bị khác nhau trong mạng LAN và hoạt động tự động dựa trên các cài đặt mặc định. 

• Loại switch này có giá thành tương đối rẻ, phù hợp với các văn phòng, doanh nghiệp nhỏ có số lượng thiết bị mạng ít, không yêu cầu cấu hình hay quản lý mạng phức tạp. 
• Có số cổng kết nối giới hạn (từ 4 đến 24 cổng), không đáp ứng được nhu cầu mở rộng mạng trong tương lai. 
• Đa phần sẽ không được hỗ trợ các tính năng bảo mật nâng cao như kiểm soát truy cập MAC, lọc địa chỉ IP.

Ethernet Switch Managed (Có khả năng quản lý): Loại switch này cho phép cấu hình và quản lý từ xa. So với switch unmanaged, switch managed cung cấp khả năng kiểm soát và tối ưu hơn. Phù hợp để đáp ứng nhu cầu quản lý mạng phức tạp trong doanh nghiệp tầm trung trở lên hoặc hệ thống mạng có quy mô lớn.

• Switch managed cho phép người quản trị mạng cấu hình, theo dõi và quản lý hiệu suất mạng thông qua các giao diện.
• Hỗ trợ nhiều tính năng như: VLAN, QoS, Port Mirroring.
• Hỗ trợ các tính năng bảo mật như 802.1X, SNMP, SSH,…
• Dễ dàng mở rộng kết nối.

Lựa chọn Ethernet Switch theo chức năng

Dựa vào chức năng, Ethernet Switch được chia thành 3 loại chính:

Workgroup Switch: Là loại Switch phổ biến nhất, thường được sử dụng để kết nối trực tiếp các máy tính tạo thành mạng ngang hàng. Không yêu cầu tốc độ xử lý cao hay bộ nhớ lớn do chỉ hoạt động ở tầng 2 (Layer 2) của mô hình OSI.

• Ưu điểm: Giá thành rẻ, dễ sử dụng, phù hợp cho quy mô mạng nhỏ.
• Nhược điểm: Khả năng mở rộng hạn chế, hiệu suất không cao khi mạng có nhiều thiết bị.

Segment Switch: Dùng để kết nối các Workgroup Switch hoặc Hub lại với nhau, tạo thành phân đoạn (segment) trong mạng LAN. Hoạt động ở tầng 2 và có tốc độ xử lý cao hơn.

• Ưu điểm: Giúp chia nhỏ mạng LAN thành các phân đoạn, tăng hiệu suất và khả năng quản lý.
• Nhược điểm: Chi phí cao hơn Workgroup Switch, yêu cầu cấu hình phức tạp hơn.

Backbone Switch: Dùng để kết nối các Segment Switch lại với nhau. Hoạt động ở tầng 2 hoặc tầng 3 và có tốc độ xử lý và dung lượng bộ nhớ rất cao để đáp ứng nhu cầu truyền tải lượng dữ liệu lớn giữa các phân đoạn mạng và các mạng khác nhau.

• Ưu điểm: Hiệu suất cao, khả năng mở rộng tốt.
• Nhược điểm: Chi phí cao nhất trong các loại Switch, yêu cầu hiểu và cấu hình và quản lý chuyên sâu.

Ngoài ra bạn có thể lựa chọn switch theo nguồn cấp, số lớp hoạt động, theo số cổng, theo công nghệ tốc độ truyền tải, vị trí hoạt động,…

Ethernet Switch có kết nối được với các thiết bị cổng RS485/RS232 không?

Ethernet Switch không thể kết nối trực tiếp với các thiết bị cổng RS485/RS232, vì chúng sử dụng các chuẩn giao tiếp và tín hiệu truyền tải dữ liệu khác nhau. Tuy nhiên bạn có thể sử dụng các bộchuyển đổi RS232 sang Ethernet làm thiết bị trung gian để kết nối. Bạn có thể tham khảo thêm các bộ chuyển đổi Ethernet sau để dễ dàng kết nối và quản lý thiết bị.

Hy vọng với những chia sẻ trên đây của A.I Tech đã giúp bạn hiểu rõ hơn về Ethernet Switch cũng như các đặc điểm, cấu tạo và chức năng, từ đó lựa chọn được thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng. Nếu còn thêm thắc mắc nào khác bạn hãy để lại comment dưới đây nhé!