Switch là gì? | Chức năng của thiết bị chuyển mạch Switch

Switch là gì? Switch là một thiết bị mạng có chức năng kết nối nhiều thiết bị lại với nhau để tạo thành một mạng cục bộ (LAN). Nếu bạn có nhiều thiết bị cần kết nối và muốn có một mạng ổn định, hiệu quả, thì Switch là một lựa chọn phù hợp. Hãy cùng VinaHost tìm hiểu sâu hơn về đặc điểm, vai trò cũng như chức năng của Switch qua bài viết này nhé!

1. Switch là gì?

Switch là thiết bị gì? Switch (bộ chuyển mạch) là một thiết bị mạng dùng để kết nối các thiết bị khác nhau trong cùng một mạng, chẳng hạn như máy tính, máy in, và máy chủ, tạo thành một hệ thống mạng nội bộ (LAN – Local Area Network). Switch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu (Layer 2) của mô hình OSI, giúp chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị bằng cách kiểm tra và định tuyến các gói dữ liệu đến đúng địa chỉ MAC (Media Access Control) của thiết bị đích.

Khi một thiết bị trong mạng gửi dữ liệu, Switch nhận các gói tin đó và xác định thiết bị nào là đích nhận thông qua địa chỉ MAC của nó. Sau đó, Switch chỉ gửi dữ liệu đến đúng thiết bị đích thay vì truyền đến tất cả các thiết bị trong mạng, giúp tối ưu hóa lưu lượng mạng và giảm tình trạng tắc nghẽn.

Switch là một phần quan trọng của hạ tầng mạng, vì nó giúp các thiết bị trong mạng giao tiếp với nhau một cách hiệu quả, tăng băng thông và cải thiện hiệu suất. Các Switch cao cấp hơn còn có thể hoạt động ở tầng mạng (Layer 3), cung cấp thêm các chức năng định tuyến và quản lý mạng linh hoạt.

Switch user là gì?Switch user (thay đổi người dùng) là một chức năng cho phép người dùng trên một hệ thống máy tính (như Windows, macOS, hoặc các hệ điều hành khác) chuyển đổi giữa các tài khoản người dùng mà không cần phải đăng xuất hoàn toàn khỏi hệ thống. Nó cung cấp một giải pháp linh hoạt cho môi trường làm việc đa người dùng, đồng thời vẫn giữ được bảo mật và hiệu suất cho hệ thống.

Xem thêm: Mạng 5G là gì? Điểm khác nhau giữa mạng 5G và 4G

2. Cách thức hoạt động của Switch

Cách thức hoạt động của Switch dựa trên việc chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị trong cùng một mạng bằng cách sử dụng địa chỉ MAC (Media Access Control) của từng thiết bị.

VinaHost sẽ giúp bạn mô tả một cách chi tiết về cách thức hoạt động của Switch như sau:

• Học địa chỉ MAC: Khi một thiết bị gửi dữ liệu trong mạng, Switch sẽ nhận được gói tin và đọc địa chỉ MAC của thiết bị gửi (địa chỉ nguồn). Sau đó, Switch lưu trữ địa chỉ MAC này vào một bảng địa chỉ MAC cùng với cổng (port) mà gói tin đã đến. Bảng địa chỉ này giúp Switch biết thiết bị nào được kết nối qua cổng nào.
• Phân tích và chuyển tiếp dữ liệu: Khi Switch nhận được gói tin, nó kiểm tra địa chỉ MAC đích của gói tin để xác định nơi mà gói tin cần được chuyển đến. Nếu địa chỉ MAC đích có trong bảng MAC, Switch sẽ chuyển gói tin trực tiếp đến cổng tương ứng với địa chỉ MAC đó. Nếu địa chỉ MAC đích chưa có trong bảng, Switch sẽ gửi gói tin đến tất cả các cổng (trừ cổng nhận gói tin) để tìm thiết bị đích. Khi thiết bị đích phản hồi, địa chỉ MAC của thiết bị này sẽ được thêm vào bảng MAC để quản lý dữ liệu tốt hơn trong tương lai.
• Chuyển tiếp dữ liệu có chọn lọc: Switch hoạt động hiệu quả hơn so với các thiết bị mạng khác như Hub nhờ vào khả năng chuyển tiếp dữ liệu một cách có chọn lọc. Thay vì gửi dữ liệu đến tất cả các thiết bị trong mạng (như Hub), Switch chỉ gửi gói tin đến thiết bị đích cụ thể, giảm thiểu lưu lượng không cần thiết và tránh tắc nghẽn mạng.
• Kiểm soát lưu lượng và giảm xung đột: Mỗi cổng trên bộ chuyển mạch hoạt động như một miền va chạm (collision domain) riêng biệt. Điều này có nghĩa là dữ liệu giữa các thiết bị chỉ di chuyển trên cổng mà chúng kết nối, giảm thiểu tình trạng xung đột dữ liệu so với các thiết bị mạng cũ như Hub, nơi toàn bộ mạng chỉ có một miền va chạm duy nhất.
• Cải thiện hiệu suất mạng: Với việc chuyển tiếp dữ liệu chính xác và nhanh chóng, Switch giúp tăng băng thông mạng và tối ưu hóa hiệu suất. Nó cũng hỗ trợ các chế độ truyền tải như half-duplex (truyền dữ liệu một chiều tại một thời điểm) và full-duplex (truyền dữ liệu đồng thời cả hai chiều), giúp nâng cao hiệu suất mạng trong môi trường doanh nghiệp.

Switch hoạt động bằng cách học và ghi nhớ địa chỉ MAC của các thiết bị trong mạng, sau đó chuyển tiếp dữ liệu thông minh đến đúng đích, giúp tối ưu hóa luồng thông tin và giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn hoặc xung đột dữ liệu.

3. Cấu tạo của thiết bị mạng Switch

Cấu tạo của thiết bị mạng Switch bao gồm nhiều thành phần quan trọng, giúp nó thực hiện các chức năng chuyển mạch dữ liệu trong mạng. Dưới đây là những thành phần chính của một Switch:

Cổng kết nối (Ports): Các cổng kết nối là thành phần vật lý để kết nối Switch với các thiết bị khác như máy tính, máy in, hoặc các thiết bị mạng khác. Bộ chuyển mạch có nhiều loại cổng như cổng Ethernet (RJ45), cổng quang (SFP), hoặc cổng uplink để kết nối với các thiết bị Switch khác hoặc router. Các cổng này hỗ trợ truyền dữ liệu qua cáp đồng hoặc cáp quang.

Bảng địa chỉ MAC (MAC Address Table): Bảng địa chỉ MAC lưu trữ các địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối vào Switch và cổng tương ứng mà chúng được kết nối. Bảng này giúp bộ chuyển mạch theo dõi vị trí của các thiết bị trong mạng để chuyển tiếp dữ liệu đến đúng địa chỉ mà không làm quá tải các cổng khác.

Bộ vi xử lý (CPU): Bộ vi xử lý của bộ chuyển mạch xử lý các tác vụ liên quan đến việc chuyển tiếp dữ liệu, quản lý bảng MAC và xử lý các giao thức mạng. CPU này là bộ não của bộ chuyển mạch, giúp điều khiển các hoạt động chính và ra quyết định nhanh chóng trong quá trình chuyển mạch dữ liệu.

Bộ nhớ (Memory): Bộ nhớ trong Switch có hai loại chính:

• Bộ nhớ RAM: Dùng để lưu trữ tạm thời các gói tin trong khi bộ chuyển mạch xử lý và chuyển tiếp dữ liệu. RAM có vai trò quan trọng trong việc xử lý luồng dữ liệu lớn và hỗ trợ tốc độ truyền tải nhanh chóng.
• Bộ nhớ Flash: Lưu trữ phần mềm điều khiển (firmware) và cấu hình của Switch. Bộ nhớ Flash giúp bộ chuyển mạch khởi động và vận hành đúng cách theo các cấu hình đã được lập trình.

ASIC (Application-Specific Integrated Circuit): ASIC là vi mạch chuyên dụng được thiết kế để thực hiện các tác vụ chuyển mạch một cách nhanh chóng và hiệu quả. ASIC giúp tăng cường hiệu suất của bộ chuyển mạch bằng cách xử lý nhiều luồng dữ liệu cùng lúc với tốc độ cao mà không làm giảm hiệu năng của hệ thống.

Nguồn điện (Power Supply): Bộ chuyển mạch cần một nguồn cung cấp điện để hoạt động. Nguồn điện này có thể là một bộ nguồn tích hợp hoặc thông qua các cổng cấp nguồn qua Ethernet (Power over Ethernet – PoE) giúp cấp điện cho các thiết bị khác như điện thoại IP hoặc camera an ninh thông qua cùng cáp mạng.

Quạt làm mát (Cooling Fans): Quạt làm mát giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho bộ chuyển mạch trong quá trình hoạt động. Do việc xử lý và truyền dữ liệu có thể tạo ra nhiệt, hệ thống làm mát này giúp bảo vệ các linh kiện khỏi quá nhiệt, đảm bảo hoạt động liên tục và bền bỉ.

Giao diện quản lý (Management Interface): Đối với các bộ chuyển mạch quản lý (Managed Switch), có giao diện quản lý (thường qua web, dòng lệnh, hoặc giao thức SNMP) để cấu hình, giám sát và điều chỉnh hoạt động của bộ chuyển mạch. Điều này giúp quản trị viên mạng dễ dàng kiểm soát, theo dõi hiệu suất và tối ưu hóa hệ thống mạng.

Xem thêm: Router là gì? | Các kiến thức về bộ định tuyến Router Wifi

4. Đặc điểm đặc trưng của Switch mạng

Sau đây là hai điểm đặc trưng của bộ Switch mạng giúp nó trở thành thiết bị không thể thiếu trong việc xây dựng các hệ thống mạng hiện đại, đáp ứng các yêu cầu về tốc độ, băng thông và độ tin cậy:

4.1. Khả năng phân chia kết nối riêng biệt trên mỗi đoạn mạng

Switch có khả năng phân chia các kết nối thành các miền va chạm (collision domains) riêng biệt trên mỗi cổng. Điều này có nghĩa là khi một thiết bị gửi dữ liệu, chỉ thiết bị đích nhận dữ liệu đó, thay vì phát ra cho tất cả các thiết bị trong mạng như một số thiết bị khác (ví dụ như Hub).

Từ đó, Switch làm giảm thiểu va chạm dữ liệu và cải thiện hiệu quả mạng. Mỗi cổng trên bộ chuyển mạch là một đường dẫn độc lập, cho phép các thiết bị truyền và nhận dữ liệu đồng thời mà không ảnh hưởng đến luồng dữ liệu của các thiết bị khác, từ đó tăng cường tính ổn định và hiệu suất cho mạng nội bộ (LAN).

4.2. Cung cấp băng thông lớn hơn

Switch cung cấp băng thông lớn hơn so với các thiết bị mạng cũ như Hub bằng cách tối ưu hóa việc phân phối lưu lượng mạng. Nó sử dụng bảng địa chỉ MAC để chuyển tiếp các gói tin đến đúng thiết bị đích mà không gây tắc nghẽn các cổng khác. Khả năng làm việc ở chế độ full-duplex (gửi và nhận dữ liệu đồng thời) trên mỗi cổng giúp tối ưu hóa băng thông của hệ thống, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn.

Điều này đặc biệt quan trọng trong các mạng doanh nghiệp hoặc trung tâm dữ liệu, nơi cần xử lý lượng lớn dữ liệu mà không bị chậm trễ hoặc tắc nghẽn. Ngoài ra, bộ chuyển mạch còn có thể hỗ trợ các liên kết tốc độ cao như Gigabit Ethernet hoặc 10 Gigabit Ethernet, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về băng thông.

Xem thêm: Nguồn máy chủ là gì? | Cách hoạt động của PSU Server

5. Vai trò và chức năng quan trọng của thiết bị mạng Switch

Switch đóng vai trò là trung tâm kết nối các thiết bị mạng như máy tính, máy in, máy chủ và các thiết bị khác trong một mạng nội bộ (LAN). Nó đảm bảo rằng dữ liệu được chuyển tiếp một cách nhanh chóng và chính xác giữa các thiết bị, cải thiện luồng thông tin và giúp duy trì hiệu suất mạng cao. Trong mạng doanh nghiệp hoặc tổ chức, bộ chuyển mạch còn là thành phần không thể thiếu trong việc quản lý lưu lượng và cung cấp kết nối giữa các phòng ban hoặc các khu vực khác nhau.

Ngoài ra, bộ chuyển mạch giúp duy trì sự ổn định và bảo mật của mạng. Các bộ chuyển mạch cao cấp hơn hỗ trợ các tính năng quản lý tiên tiến như VLAN (Virtual LAN), giúp phân chia mạng thành các khu vực nhỏ hơn và quản lý chúng một cách hiệu quả, tăng cường bảo mật và kiểm soát truy cập. Hơn nữa, bộ chuyển mạch cũng đóng vai trò trong việc cấp nguồn cho các thiết bị khác qua tính năng PoE (Power over Ethernet), như điện thoại IP, camera an ninh, và các điểm truy cập Wi-Fi.

Chức năng quan trọng của Switch cụ thể bao gồm:

• Kết nối thiết bị: Switch kết nối các thiết bị trong mạng nội bộ, giúp truyền dữ liệu một cách chính xác và hiệu quả.
• Chuyển tiếp dữ liệu thông minh: Dựa vào địa chỉ MAC, Switch chỉ chuyển gói tin đến đúng thiết bị đích, tăng hiệu suất và giảm xung đột dữ liệu.
• Tăng băng thông: Hỗ trợ full-duplex và các tiêu chuẩn tốc độ cao như Gigabit Ethernet, giúp truyền tải dữ liệu nhanh và ổn định.
• Quản lý mạng: Hỗ trợ VLAN để phân đoạn và bảo mật mạng, giúp quản lý dễ dàng và hiệu quả hơn.
• Cấp nguồn qua Ethernet (PoE): Cung cấp điện cho các thiết bị qua cáp mạng, giảm thiểu sự phức tạp trong lắp đặt.

Xem thêm: NAT là gì? | Tổng hợp kiến thức [A-Z] về NAT

6. Phân loại các thiết bị Switch

6.1. Dựa theo tính năng của Switch

Unmanaged Switch:

• Là loại bộ chuyển mạch cơ bản nhất, không cần cấu hình và dễ sử dụng. Người dùng chỉ cần cắm thiết bị vào các cổng của Switch và nó sẽ hoạt động ngay lập tức (plug-and-play).
• Phù hợp cho các mạng nhỏ hoặc hộ gia đình, nơi không cần các tính năng quản lý phức tạp.
• Không có tính năng điều khiển, giám sát, hoặc quản lý lưu lượng mạng, nhưng vẫn giúp kết nối các thiết bị với nhau một cách đơn giản.

Managed Switch:

• Loại bộ chuyển mạch có thể cấu hình và quản lý từ xa, cho phép người quản trị kiểm soát, điều chỉnh, và tối ưu hóa hoạt động mạng.
• Hỗ trợ nhiều tính năng nâng cao như VLAN (Virtual LAN), QoS (Quality of Service), bảo mật, và khả năng giám sát lưu lượng.
• Phù hợp với các doanh nghiệp hoặc hệ thống mạng lớn, nơi cần quản lý chặt chẽ lưu lượng, bảo mật và tính linh hoạt.

Smart Switch:

• Nằm giữa Unmanaged và Managed Switch, Smart Switch cung cấp một số tính năng quản lý cơ bản như VLAN và giám sát mạng nhưng không đầy đủ như Managed Switch.
• Thích hợp cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc văn phòng muốn có thêm kiểm soát mà không cần toàn bộ tính năng của một Managed Switch phức tạp.

6.2. Dựa theo chức năng của Switch

Layer 2 Switch:

• Là loại Switch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu (Layer 2) của mô hình OSI, chuyên dùng để chuyển tiếp các gói tin dựa trên địa chỉ MAC.
• Layer 2 Switch không thể định tuyến gói tin giữa các mạng khác nhau, nhưng rất phù hợp cho việc kết nối các thiết bị trong cùng một mạng nội bộ (LAN).
• Đây là loại phổ biến nhất trong các mạng nhỏ và vừa.

Layer 3 Switch:

• Ngoài chức năng của Layer 2, Layer 3 Switch còn tích hợp tính năng định tuyến như một router, có thể chuyển tiếp các gói tin dựa trên địa chỉ IP.
• Thích hợp cho các mạng phức tạp hơn, nơi cần kết nối nhiều mạng con khác nhau (subnets) mà không cần một router chuyên dụng.
• Thường được sử dụng trong các mạng lớn hoặc doanh nghiệp có yêu cầu cao về quản lý và điều phối lưu lượng.

Xem thêm: Gateway là gì? | Tổng quan kiến thức về Default Gateway

6.3. Dựa theo phân loại khác

Switch PoE (Power over Ethernet): Loại Switch này cung cấp nguồn điện qua cáp Ethernet, giúp cấp điện cho các thiết bị như điện thoại IP, camera an ninh, và các điểm truy cập Wi-Fi mà không cần nguồn điện riêng. Switch PoE tiện lợi cho việc lắp đặt thiết bị ở những nơi khó kéo dây nguồn, giảm sự phức tạp về dây cáp.

Switch công nghiệp: Được thiết kế để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như nhà máy, hầm mỏ, hoặc ngoài trời, nơi có điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, và bụi cao. Bộ chuyển mạch công nghiệp có tính năng chịu nhiệt tốt, chống sốc và rung, cùng khả năng làm việc ổn định trong môi trường khó khăn.

Core Switch: Là loại Switch chịu tải lớn, đóng vai trò là “xương sống” của hệ thống mạng, thường được sử dụng ở trung tâm dữ liệu hoặc trong các doanh nghiệp lớn. Core Switch xử lý lưu lượng lớn, kết nối các tầng Switch thấp hơn (access và distribution switches), và thường được đặt ở trung tâm của hệ thống mạng để đảm bảo tính sẵn sàng cao.

Distribution Switch: Phân phối lưu lượng mạng từ Core Switch đến các Access Switch, thường quản lý nhiều VLAN và tối ưu hóa lưu lượng dữ liệu giữa các tầng mạng.

Access Switch: Kết nối trực tiếp với các thiết bị đầu cuối như máy tính, máy in, hoặc các thiết bị IoT. Access Switch thường được sử dụng trong mạng LAN nhỏ hoặc từng phân đoạn của mạng lớn.

Xem thêm: [Tìm Hiểu] SMTP Là Gì? Hướng Dẫn [A-Z] Cấu Hình SMTP 2024

7. So sánh chi tiết sự khác nhau giữa Switch, Router và Hub

Switch, Router và Hub đều là thiết bị mạng được sử dụng để kết nối các thiết bị trong hệ thống mạng, cho phép truyền dữ liệu giữa chúng. Chúng đều tích hợp phần cứng để thực hiện kết nối và truyền tải thông tin, đồng thời có thể được sử dụng trong các mạng từ nhỏ đến lớn để mở rộng và nâng cấp hệ thống mạng.

Tuy nhiên, giữa các thiết bị này cũng có những điểm khác biệt và được sử dụng vào các mục đích riêng. Bạn có thể xem qua bảng so sánh chi tiết giữa Switch, Router và Hub sau đây của VinaHost để hiểu rõ hơn nhé:

Xem thêm: Hub là gì? | Vai trò, Phân loại & Ứng dụng của thiết bị Hub

8. Một số câu hỏi thường gặp liên quan đến switch mạng

8.1. Switch nằm ở tầng nào trong mô hình OSI?

Switch chủ yếu hoạt động ở các tầng sau trong mô hình OSI:

• Tầng liên kết dữ liệu (Layer 2): Đây là tầng chính của bộ chuyển mạch, nơi nó xử lý việc chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC (Media Access Control). Switch sử dụng bảng địa chỉ MAC để gửi dữ liệu đến đúng thiết bị đích, giúp giảm tắc nghẽn mạng và cải thiện hiệu suất.
• Tầng mạng (Layer 3): Một số Switch, gọi là Layer 3 Switch, hoạt động ở tầng này để thực hiện chức năng định tuyến. Chúng có khả năng chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ IP, tương tự như router, và thường được sử dụng trong các mạng phức tạp hơn để kết nối nhiều VLAN hoặc mạng con khác nhau.

Ngoài các chức năng cơ bản, bộ chuyển mạch cũng hỗ trợ các tính năng nâng cao như VLAN và QoS, giúp quản lý và tối ưu hóa lưu lượng mạng trong các môi trường doanh nghiệp.

Hiểu switch hoạt động ở tầng nào trong mô hình OSI rất quan trọng vì nó giúp xác định tính năng và chức năng của switch, như khả năng chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC ở tầng liên kết dữ liệu (Layer 2) hoặc thực hiện định tuyến ở tầng mạng (Layer 3).

Điều này ảnh hưởng đến cách cấu hình và quản lý bộ chuyển mạch, khả năng mở rộng và tích hợp vào mạng hiện tại, cũng như khả năng chẩn đoán và khắc phục sự cố hiệu quả. Việc này cũng sẽ giúp bạn chọn thiết bị phù hợp và tối ưu hóa hoạt động của mạng.

8.2. Đối với mạng gia đình hay người dùng có cần sử dụng Switch mạng không?

Đối với mạng gia đình hoặc người dùng cá nhân, việc sử dụng switch mạng thường không cần thiết nếu chỉ có một số ít thiết bị kết nối. Hầu hết các router gia đình hiện đại đã tích hợp bộ chuyển mạch với số lượng cổng Ethernet đủ cho các nhu cầu cơ bản.

Tuy nhiên, nếu bạn có nhiều thiết bị cần kết nối qua dây mạng (như máy tính, máy in, hoặc thiết bị giải trí) và số lượng cổng trên router không đủ, thì việc sử dụng switch mạng sẽ rất hữu ích. Switch mạng sẽ mở rộng số lượng cổng Ethernet, giúp kết nối thêm nhiều thiết bị mà không làm giảm hiệu suất mạng.

Xem thêm: 1.1.1.1 là gì? | Cách cài đặt & thay đổi DNS 1.1.1.1

9. Tổng kết

Có thể thấy, Switch là một thành phần không thể thiếu trong bất kỳ mạng máy tính hiện đại nào, từ mạng gia đình đến mạng doanh nghiệp lớn. Việc sử dụng Switch mang lại nhiều lợi ích cho mạng máy tính, từ việc tăng tốc độ, nâng cao độ ổn định đến việc tăng cường bảo mật và mở rộng mạng. Mong rằng bài viết này của VinaHost đã giúp bạn hiểu rõ thiết bị Switch là gì cũng như nắm được vai trò, chức năng và cách hoạt động của Switch.

Bạn có thể xem thêm các bài viết thú vị khác tại đây và đừng ngại ngần liên hệ VinaHost nếu cần hỗ trợ nhé:

• Email: support@vinahost.vn
• Hotline: 1900 6046
• Livechat: https://livechat.vinahost.vn/chat.php

Xem thêm:

Dedicated IP là gì? So sánh Dedicated IP và Shared IP

Giao Thức TCP Là Gì? TCP Hoạt Động Như Thế Nào?

OSPF là gì? Ưu, Nhược điểm và cách cấu hình OSPF

192.168.1.1 là gì? | Nguyên nhân & Khắc phục [Hiệu Quả]