Ethernet Switch là gì? Cấu tạo, phân loại và chức năng của Ethernet Switch

Ethernet Switch là thiết bị mạng tầng 2 OSI kết nối nhiều thiết bị trong LAN qua cáp Ethernet. Nó thông minh học địa chỉ MAC, chuyển dữ liệu trực tiếp đến đích thay vì broadcast như hub cũ, tạo mạng tốc độ cao không xung đột cho gia đình/doanh nghiệp. Cùng Digitech JSC tìm hiểu xem Ethernet Switch là gì? Cấu tạo, phân loại chức năng và cách thức hoạt động của Ethernet Switch

Ethernet Switch là gì?

Ethernet Switch là thiết bị mạng kết nối nhiều thiết bị trong mạng LAN qua cáp Ethernet. Nó hoạt động ở tầng 2 (Data Link) của mô hình OSI, sử dụng địa chỉ MAC để chuyển dữ liệu chính xác đến đích thay vì phát broadcast như hub cũ.

Đặc điểm của Ethernet Switch

Ethernet Switch có cấu tạo đơn giản nhưng hiệu quả cao. Thiết bị gồm vỏ bảo vệ, nguồn điện và bo mạch chủ tích hợp CPU, bộ nhớ cùng nhiều cổng kết nối. Nó hoạt động thông minh ở tầng 2 OSI, sử dụng bảng địa chỉ MAC để chuyển dữ liệu trực tiếp đến đích.

Cấu tạo chi tiết

• Vỏ ngoài: Nhựa (giá rẻ) hoặc kim loại (công nghiệp), tản nhiệt thụ động, kích thước nhỏ gọn 10x15cm cho unmanaged.
• Nguồn điện: Adapter ngoài 12V/1A hoặc PoE (Power over Ethernet) nhận nguồn từ switch cấp trên.
• Bo mạch chủ: CPU ASIC chuyên dụng xử lý frame tốc độ cao, RAM lưu bảng CAM (64K-1M địa chỉ MAC), chip PHY Gigabit/10Gbps.
• Cổng kết nối: 4-48 cổng RJ45 (Cat5e/Cat6), một số có SFP quang uplink 1-10Gbps, LED báo trạng thái link/speed.

Đặc điểm kỹ thuật nổi bật

• Đa cổng độc lập: Mỗi port full-duplex 1Gbps (2Gbps 2 chiều), tổng switching capacity 8-176Gbps không nghẽn.
• Trí nhớ động: Bảng MAC động học (học từ traffic), hỗ trợ static VLAN 4K ID, QoS 8 queue ưu tiên VoIP/video.
• Bảo mật: 802.1X xác thực, port security giới hạn MAC/port, storm control chống flood.
• Quản lý: Unmanaged (plug&play), managed (web/SNMP), PoE 30-90W/port cấp nguồn camera/AP.
• Ethernet Switch hoạt động thông minh ở tầng 2 OSI dựa trên địa chỉ MAC. Nó học và ghi nhớ vị trí thiết bị qua bảng CAM, chuyển dữ liệu trực tiếp đến đích thay vì broadcast như hub, giảm tắc nghẽn 90% và tăng tốc độ mạng gấp đôi.

Hướng dẫn phân loại Ethernet Switch

Ethernet Switch phân loại rõ ràng theo từng tiêu chí cụ thể dưới đây.

Theo khả năng quản lý:

• Unmanaged Switch: Cắm là chạy, không cấu hình, giá rẻ cho gia đình 5-16 port.
• Smart Managed Switch: Cấu hình cơ bản VLAN/QoS qua web/app.
• Fully Managed Switch: Quản lý chuyên sâu SNMP/CLI cho doanh nghiệp lớn.

Theo tốc độ và công nghệ:

• Fast Ethernet Switch: 10/100Mbps cho mạng cũ.
• Gigabit Ethernet Switch: 1000Mbps/port phổ biến văn phòng.
• 10GbE Switch: 10Gbps cho server/data center.
• PoE Switch: Cấp nguồn 30-90W/port qua LAN cho camera/AP.
• SFP Switch: Cáp quang kết nối xa tầng lầu.

Theo quy mô mạng:

• Workgroup Switch: 4-24 port kết nối PC cơ bản.
• Departmental Switch: 24-48 port chia phòng ban VLAN.
• Core Switch: 48+ port 10G làm xương sống mạng.
• Access Switch: Gần user cuối, PoE nhiều cổng.

Theo thiết kế vật lý:

• Fixed Switch: Số port cố định (TP-Link phổ biến).
• Modular Switch: Thay module mở rộng linh hoạt.
• Stackable Switch: Xếp chồng 2-8 máy quản lý thống nhất.

Khuyến nghị Việt Nam 2026: Unmanaged cho nhà nhỏ, managed PoE cho quán cà phê/camera.

Quy trình hoạt động của Ethernet Switch

Quy trình hoạt động 3 giai đoạn

Giai đoạn 1: Học địa chỉ (MAC Learning)

• Frame dữ liệu vào cổng 1 → Switch đọc MAC nguồn (PC-A: AA-AA-AA-AA-AA-AA).
• Lưu vào bảng CAM: “MAC AA-AA-AA-AA-AA-AA → Cổng 1”.
• Quá trình tự học động, không cần cấu hình thủ công.

Giai đoạn 2: Tra cứu & quyết định (MAC Lookup)

Frame mới vào cổng 3:

– Đọc MAC đích: BB-BB-BB-BB-BB-BB

– Tra bảng CAM → Tìm thấy “BB-BB → Cổng 2”

→ Chuyển **unicast** trực tiếp cổng 2 (không gửi các cổng khác)

Nếu MAC đích KHÔNG có trong bảng → Flood ra tất cả cổng trừ cổng nguồn.

Giai đoạn 3: Xử lý & truyền (Forwarding)

1. PHY chip: Chuyển tín hiệu điện → bit nhị phân
2. Kiểm tra FCS/CRC → Drop frame lỗi ngay
3. ASIC tra bảng CAM (1-10μs) → VLAN tag/untag (802.1Q)
4. QoS xếp hàng: Voice/Video ưu tiên → Strict Priority/Round Robin
5. Rewrite FCS mới → Gửi cổng đích full-duplex 1Gbps

Chế độ chuyển tiếp:

Cut-through: Chuyển sau 6 byte đầu (tốc độ cao nhất, rủi ro lỗi).

Store-forward: Đọc hết frame → kiểm tra lỗi 100% (chuẩn Gigabit).

Minh họa thực tế (4 PC → Switch)

PC-A (Cổng1) gửi file → PC-D (Cổng4):

1. Lần 1: Switch flood tất cả → PC-D nhận
2. PC-D reply → Switch học “MAC-D → Cổng4”
3. Lần sau: Unicast trực tiếp Cổng1 ↔ Cổng4

→ Băng thông riêng 2Gbps full-duplex mỗi cặp

Chức năng của Ethernet Switch

Ethernet Switch có nhiều chức năng quan trọng trong mạng LAN.

Chuyển tiếp thông minh dựa trên địa chỉ MAC:

• Học và lưu địa chỉ MAC của thiết bị kết nối vào bảng CAM.
• Chuyển frame trực tiếp đến cổng đích, không broadcast như hub.
• Giảm tắc nghẽn mạng 90%.

Tạo kết nối full-duplex độc lập:

• Mỗi cổng là collision domain riêng biệt.
• Băng thông riêng 1Gbps (2Gbps 2 chiều) không xung đột.
• Hỗ trợ 48-176Gbps switching capacity đồng thời.

Mở rộng mạng LAN:

• Kết nối PC, camera, TV, máy in qua cổng RJ45.
• Uplink 10Gbps/SFP nối switch khác hoặc router.
• Hỗ trợ VLAN chia mạng logic (kho, kế toán riêng).

Tối ưu lưu lượng (QoS):

• Ưu tiên voice/video/game qua 8 queue.
• Port mirroring giám sát traffic debug lỗi.
• Storm control chống broadcast flood DDoS.

Cấp nguồn PoE (một số model):

• 30-90W/port qua cáp LAN cho camera IP/WiFi AP.
• Tiết kiệm dây nguồn riêng, lắp đặt linh hoạt.

Quản lý bảo mật:

• 802.1X xác thực user.
• Port security giới hạn MAC/port.
• SNMP logs theo dõi hoạt động 24/7.

 

Trên đây chúng tôi đã trình bày các thông tin quan trọng về Ethernet Switch là gì cũng như cấu tạo và chức năng của sản phẩm này. Ethernet Switch là thiết bị mạng không thể thiếu trong mọi hệ thống LAN hiện đại. Nó đảm bảo tốc độ cao, kết nối ổn định và mở rộng linh hoạt từ gia đình nhỏ đến doanh nghiệp lớn. Lựa chọn đúng loại unmanaged hay managed PoE sẽ tối ưu hiệu suất mạng theo nhu cầu sử dụng.