Bộ chuyển mạch là gì? Khác biệt giữa bộ chuyển mạch và Repeater và Bridge

Trong kỷ nguyên số ngày nay, mạng máy tính đóng vai trò then chốt trong việc kết nối và trao đổi thông tin giữa các thiết bị. Để đảm bảo mạng hoạt động hiệu quả, nhanh chóng và ổn định, các thiết bị hỗ trợ như bộ chuyển mạch (switch) trở nên không thể thiếu. Bộ chuyển mạch là một thiết bị mạng chuyên dụng giúp kết nối nhiều thiết bị trong cùng một hệ thống mạng, chuyển tiếp dữ liệu một cách thông minh và tối ưu, từ đó nâng cao hiệu suất và bảo mật cho mạng LAN. Cùng Digitech JSC tìm hiểu chi tiết về bộ chuyển mạch là gì? Khác biệt giữa thiết bị chuyển mạch và Repeater và Bridge.

Bộ chuyển mạch là gì?

Bộ chuyển mạch hay thiết bị chuyển mạch (tiếng Anh: switch) là một thiết bị dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau theo mô hình mạng hình sao (star). Trong mô hình này, switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm, tất cả các máy tính hoặc thiết bị trong mạng đều kết nối về đây. Switch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.

Khác với hub, khi nhận tín hiệu từ một cổng sẽ phát tín hiệu ra tất cả các cổng, switch nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi thành dữ liệu, kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi dữ liệu chỉ tới đúng thiết bị đích. Switch còn hỗ trợ công nghệ Full Duplex giúp mở rộng băng thông của đường truyền mà không phụ thuộc vào các thiết bị như repeater hay hub.

Cách hoạt động của bộ chuyển mạch 

Switch là một thiết bị mạng hoạt động như một cầu nối với nhiều cổng kết nối. Khác với Hub, thiết bị này không gửi tín hiệu từ một cổng ra tất cả các cổng còn lại. Thay vào đó, switch nhận tín hiệu từ một cổng, chuyển đổi thành dữ liệu, kiểm tra địa chỉ nhận và chỉ gửi dữ liệu đến đúng cổng tương ứng với thiết bị đích. Nhờ vậy, mạng hoạt động hiệu quả hơn, tránh việc truyền dữ liệu không cần thiết.

Switch cũng hỗ trợ công nghệ Full Duplex, cho phép truyền và nhận dữ liệu đồng thời trên cùng một cổng, giúp tăng băng thông của đường truyền. Đây là tính năng mà các thiết bị Hub hay repeater không thể làm được.

Trong mô hình OSI, switch thường hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu (tầng 2), tức là xử lý và quản lý thông tin dựa trên địa chỉ MAC của các thiết bị. Một số loại switch cao cấp còn có thể hoạt động ở tầng mạng (tầng 3), xử lý các địa chỉ IP và định tuyến dữ liệu.

Ngược lại, hub và repeater là thiết bị mạng đơn giản hơn. Hub nhận tín hiệu từ một cổng rồi phát ra tất cả các cổng khác mà không phân biệt đích đến, dẫn đến tình trạng xung đột dữ liệu và hiệu suất mạng giảm. Repeater chỉ có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu để bù suy hao, truyền tín hiệu từ một cổng vào đến một cổng ra.

Tóm lại, thiết bị chuyển mạch chia mạng thành nhiều phân đoạn nhỏ hơn, giúp giảm xung đột dữ liệu và tối ưu tốc độ truyền dữ liệu trong mạng LAN bằng việc kiểm soát và chuyển tiếp dữ liệu một cách thông minh dựa trên địa chỉ MAC. Trong khi hub chỉ đơn giản truyền tín hiệu đến toàn bộ mạng mà không có khả năng phân biệt đích nhận dữ liệu.

Lợi ích của bộ chuyển mạch

Lợi ích của bộ chuyển mạch (switch) trong hệ thống mạng bao gồm:

• Tăng cường hiệu suất mạng: Switch giúp giảm tắc nghẽn dữ liệu bằng cách chuyển tiếp dữ liệu trực tiếp đến đúng thiết bị đích thay vì phát đến tất cả các cổng, tối ưu hóa băng thông và đảm bảo tốc độ mạng ổn định và nhanh hơn.
• Cải thiện bảo mật: Các switch quản lý cho phép thiết lập VLAN, kiểm soát lưu lượng và các biện pháp bảo mật nâng cao, bảo vệ dữ liệu khỏi các mối đe dọa bên ngoài.
• Mở rộng khả năng kết nối dễ dàng: Switch cho phép kết nối nhiều thiết bị mạng đồng thời và mở rộng mạng linh hoạt mà không cần thay thế hệ thống hiện tại, tiết kiệm chi phí và thời gian nâng cấp.
• Giảm tỷ lệ lỗi trong quá trình truyền dữ liệu: Switch kiểm tra lỗi frame trước khi chuyển tiếp dữ liệu nhờ công nghệ store-and-forward, giúp giảm thất thoát và lỗi dữ liệu.
• Hỗ trợ chế độ full duplex: Cho phép truyền và nhận dữ liệu cùng lúc trên mỗi cổng, nâng cao hiệu suất và giảm xung đột dữ liệu.
• Dễ dàng quản lý mạng: Switch thường đi kèm công cụ quản lý, giúp theo dõi, điều chỉnh và phân phối lưu lượng mạng một cách hợp lý.
• Tiết kiệm chi phí vận hành: Một số switch hỗ trợ PoE (Power over Ethernet), giúp giảm cáp nguồn riêng, tiết kiệm chi phí lắp đặt và vận hành.

Những lợi ích này giúp switch trở thành thiết bị không thể thiếu trong hệ thống mạng hiện đại, đảm bảo mạng hoạt động hiệu quả, bảo mật và dễ dàng mở rộng theo nhu cầu doanh nghiệp hoặc gia đình.

Khác biệt giữa bộ chuyển mạch và Repeater và Bridge

Khác biệt giữa Switch L2 và Repeater

Repeater là một thiết bị thuộc tầng vật lý (tầng 1 trong mô hình OSI), hoạt động dựa trên tín hiệu điện từ và quang học để khuếch đại và truyền tín hiệu. Mục đích chính của bộ lặp là mở rộng chiều dài của một phân đoạn mạng LAN hoặc tăng số lượng nút trong mạng. Tuy nhiên, repeater sẽ truyền mọi khung dữ liệu giữa các phân đoạn mà không kiểm soát, khiến tất cả phân đoạn hình thành một miền va chạm duy nhất.

Ngược lại, Switch L2 (hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, tầng 2) xử lý và chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC trong khung dữ liệu (frame). Switch thông minh hơn vì nó chỉ gửi dữ liệu đến đúng cổng tương ứng với đích nhận, giữ cho mỗi phân đoạn mạng LAN như một miền va chạm riêng biệt, giúp giảm xung đột và tăng hiệu suất mạng.

Một điểm khác biệt nổi bật nữa là repeater có nhiều cổng nhưng tất cả các cổng đều chạy ở cùng tốc độ cố định, còn Switch L2 có thể chứa các cổng với nhiều tốc độ khác nhau và mỗi cổng có thể hoạt động ở tốc độ riêng phù hợp với thiết bị kết nối. Ngoài ra, Switch L2 còn hỗ trợ kết nối các phân đoạn sử dụng công nghệ khác nhau, ví dụ như kết nối Ethernet với mạng vòng Token.

Khác biệt giữa Switch L2 và Bridge

Bridge chính là tên gọi cũ của Switch L2 khi phần cứng của nó cần phần mềm riêng biệt để vận hành. Bridge cũng được dùng để nối các phần mạng LAN và giữ cho mỗi phân đoạn mạng riêng biệt như một miền va chạm. Switch L2 là phiên bản nâng cấp với khả năng xử lý nhanh, tự động học địa chỉ MAC và chuyển tiếp dữ liệu hiệu quả hơn.

Vậy là chúng ta đã cùng tìm hiểu về bộ chuyển mạch là gì? Thiết bị chuyển mạch là thiết bị thiết yếu trong việc xây dựng và quản lý hệ thống mạng hiện đại. Nhờ khả năng xử lý thông minh và kiểm soát lưu lượng dữ liệu chính xác, switch không chỉ giúp giảm thiểu tắc nghẽn và xung đột trong mạng mà còn mở rộng khả năng kết nối linh hoạt cho các thiết bị. Việc hiểu rõ chức năng và ứng dụng của bộ chuyển mạch sẽ giúp các tổ chức, cá nhân xây dựng hệ thống mạng hiệu quả, đáp ứng tốt yêu cầu truyền thông ngày càng cao trong thời đại công nghệ số.