Switch là gì?
Switch hay còn được gọi là thiết bị chuyển mạch. Đây là bộ phận tối quan trọng trong mạng. Switch là thiết bị được dùng vào việc định tuyến hay nói rõ hơn, thiết bị này sẽ dựa vào các thuật toán đã cài đặt sẵn, các thông số cho trong giao thức cụ thể và các tham số trong nguồn dữ liệu để xác định, tạo ra một đường nối tạm với một thiết bị khác rồi trung chuyển dữ liệu đi.
Switch dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau theo mô hình mạng hình sao. Theo mô hình này, switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm, tất cả các máy tính đều được nối về đây. Các loại switch mạng nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi các dữ liệu từ một cổng và từ đó kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi tới một cổng tương ứng.
Hiểu đơn giản, switch là thiết bị chuyển mạch để kết nối các đoạn mạng lại với nhau. Switch còn có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tùy thuộc vào số cổng (port) trên switch. Bên cạnh đó, switch cũng “học” thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet) mà nó nhận được từ các máy trong mạng. Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng lên bảng switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ.
Đặc điểm chính của switch.
Một switch có khả năng nối thẳng với các máy tính nguồn, đích hay các thiết bị nối-chuyển khác dùng chung một giao thức hay một kiến trúc. Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng các bảng Switch.
Về cơ bản, thiết bị chuyển mạch switch là cảnh sát giao thông của một mạng cục bộ đơn giản. Do đó mà switch có đặc điểm là tách biệt giao thông trên từng đoạn mạng. Ethernet Switch chia hệ thống mạng ra thành các đơn vị cực nhỏ gọi là microsegment. Các segment như vậy cho phép các người dùng trên nhiều segment khác nhau có thể gửi dữ liệu cùng một lúc mà không làm chậm các hoạt động của mạng. Bằng cách chia nhỏ hệ thống mạng, sẽ làm giảm số lượng người dùng và thiết bị cùng chia sẻ một băng thông. Mỗi segment là một miền đụng độ riêng biệt. Switch giới hạn lưu lượng băng thông chỉ chuyển gói tin đến đúng cổng cần thiết dựa trên địa chỉ MAC Lớp 2.
Ngoài ra, switch còn một đặc điểm chính nữa là tăng nhiều hơn lượng băng thông dành cho mỗi người dùng bằng cách tạo ra miền đụng độ nhỏ hơn.Switch bảo đảm cung cấp băng thông nhiều hơn cho người dùng bằng cách tạo ra các miền đụng độ nhỏ hơn. Switch chia nhỏ mạng LAN thành nhiều đoạn mạng (segment) nhỏ. Mỗi segment này là một kết nối riêng giống như một làn đường riêng 100 Mbps. Mỗi server có thể đặt trên một kết nối 100 Mbps riêng. Trong các hệ thống mạng hiện nay, Fast Ethernet Switch được sử dụng làm đường trục chính cho mạng LAN, còn Ethernet Switch, Ehternet Hub hoặc Fast Ethernet Hub được sử dụng kết nối xuống các máy tính. Khi các ứng dụng mới như truyền thông đa phương tiện, video hội nghị, ngày càng trở nên phổ biến hơn thì mỗi máy tính sẽ được một kết nối 100 Mbps riêng vào Switch.
Các loại switch mạng.
Switch mạng được chia thành 3 loại chính đó là: Workgroup switch, Segment switch và Backbone switch
Loại thứ nhất Workgroup switch là loại switch được thiết kế nhằm để nối trực tiếp các máy tính lại với nhau hình thành một mạng ngang hàng. Như vậy, tương ứng với một cổng của switch chỉ có một địa chỉ máy tính trong bảng địa chỉ. Giá thành thấp hơn các loại khác. Vì thế, loại này không cần thiết phải có bộ nhớ lớn cũng như tốc độ xử lý cao.
Loại thứ hai là Segment switch nối các Hub hay workgroup switch lại với nhau, hình thành một liên mạng ở tầng hai. Tương ứng với mỗi cổng trong trường hợp này sẽ có nhiều địa chỉ máy tính, vì thế bộ nhớ cần thiết phải đủ lớn. Tốc độ xử lý đòi hỏi phải cao vì lượng thông tin cần xử lý tại switch là lớn.
Và cuối cùng là Backbone switch nối kết các segment switch lại với nhau. Bộ nhớ và tốc độ xử lý của switch phải rất lớn để đủ chứa địa chỉ cho tất cả các máy tính trong toàn liên mạng và hoán chuyện kịp thời dữ liệu giữa các nhánh mạng.
Tầm quan trọng, lợi ích của switch.
Lợi ích đầu tiên vô cùng quan trọng của switch đó là switch làm cho các host có thể hoạt động ở chế độ song công (có thể đọc – ghi, nghe – nói) cùng lúc, không cần phải chia sẻ băng thông. Các port của switch sẽ quyết định băng thông truyền đi như thế nào. Có thể giới hạn lưu lượng truyền đi ở một mức ngưỡng nào đó.Và giảm tỷ lệ lỗi trong frame. Frame sẽ được kiểm tra lỗi. Các gói tin tốt khi được nhận sẽ được lưu lại trước khi chuyển đi (công nghệ store-and-forward). Switch quyết định chuyển frame dựa trên địa chỉ MAC, do đó nó được xếp vào thiết bị Lớp 2. Chính nhờ Switch có khả năng lựa chọn đường dẫn để quyết định chuyển frame nên mạng LAN có thể hoạt động hiệu quả hơn. Switch nhận biết máy nào kết nối với cổng của nó bằng cách học địa chỉ MAC nguồn trong frame mà nó nhận được. Khi hai máy thực hiện liên lạc với nhau. Switch chỉ thiết lập một mạch ảo giữa hai cổng tương ứng mà không làm ảnh hưởng đến lưu thông trên các cổng khác. Do đó, mạng LAN có hiệu suất hoạt động cao thường sử dụng chuyển mạch toàn bộ. Switch tập trung các kết nối và quyết định chọn đường dẫn để truyền dữ liệu hiệu quả. Frame được chuyển mạch từ cổng nhận vào đến cổng phát ra. Mỗi cổng là một kết nối cung cấp chọn băng thông cho host.
Một Switch layer 2 đi kèm với các loại giao diện khác nhau như 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps… và nó cũng hỗ trợ giao tiếp full-duplex trên mỗi cổng của nó. Nó cũng tạo điều kiện mở rộng mạng và kết nối với phần còn lại của mạng thông qua các cổng tốc độ cao được gọi là các cổng uplink có thể được kết nối với các thiết bị chuyển mạch switch layer 2 khác hoặc các switch layer 3 định tuyến.
Một switch hoạt động như một bộ điều khiển, cho phép các thiết bị nối mạng có thể nói chuyện với nhau một cách hiệu quả. Thông qua chia sẻ thông tin và phân bổ nguồn lực, công tắc tiết kiệm tiền của doanh nghiệp và tăng năng suất của nhân viên.
Sự khác nhau giữa Hub, Switch và Router.
Hub là điểm trung tâm kết nối cho các thiết bị trong hệ thống mạng. Chúng được dùng để kết nối các mạng LAN, chúng có rất nhiều các cổng để thực hiện công việc đó. Khi một gói tin đến một cổng, nó được sao chép đến các cổng khác với mục đích để cho các cổng khác có thể nhận dạng được gói tin.
Switch là thiết bị chuyển mạch để kết nối các đoạn mạng lại với nhau theo mô hình mạng hình sao. Theo mô hình này, switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm, tất cả các máy tính đều được nối về đây. Các loại switch mạng nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi các dữ liệu từ một cổng và từ đó kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi tới một cổng tương ứng.
Router hay còn được gọi là bộ định tuyến, là thiết bị chuyển tiếp các gói dữ liệu dọc theo mạng. Chúng được nối với ít nhất hai mạng, thông thường là hai mạng LAN hoặc WAN hoặc là kết nối một mạng LAN với uter được định vị ở cổng vào, nơi mà có hai hoặc nhiều mạng kết nối. Router sử dụng các tiêu đề và bảng chuyển tiếp để xác định đường đi tốt nhất để chuyển tiếp các gói tin, và chúng sử dụng các giao thức như ICMP để giao tiếp với nhau và xác định đường đi tốt nhất giữa hai máy trạm bất kỳ.
Đối với Hub và Switch, mỗi thiết bị đều đóng vai trò kết nối trung tâm với cho tất cả các thiết bị mạng, và xử lý một dạng dữ liệu được gọi là “frame” và mỗi frame đều mang theo dữ liệu. Với Hub, khi khung dữ liệu được truyền đi đến tất cả các cổng của thiết bị mà không cần phải phân biệt các cổng với nhau. Việc chuyển khung dữ liệu tới tất cả các cổng của hub để chắc chắn rằng dữ liệu sẽ được chuyển tới đích cần đến. Hơn nữa, một Hub 10/100Mbps phải chia sẻ băng thông với tất cả các cổng của nó.
Trong khi đó, các switch chia mạng lưu lại bản ghi nhớ địa chỉ MAC của tất cả các thiết bị mà nó kết nối tới. Cho nên, khi nhận được khung dữ liệu, switch sẽ biết được chính xác cổng nào cần gửi tới, giúp tăng tối đa thời gian phản ứng của mạng. Và không giống như Hub, một switch 10/100Mbps sẽ phân phối đầy đủ tỉ lệ 10/100Mbps cho mỗi cổng thiết bị. Do vậy, với switch, không cần quan tâm đến số lượng PC phát dữ liệu bao nhiêu, người dùng vẫn luôn nhận được lượng băng thông tối đa.
Tóm lại, sự khác biệt của ba thiết bị chuyển mạch này nằm ở chức năng của chúng. Nếu như Hub gắn kết thành mảng của mạng Ethenet; switch có thể kết nối nhiều mảng Ethenet hiệu quả hơn thì router lại trở thành con dao xếp đa năng vừa có thể làm được những chức năng đó kèm thêm chức năng định tuyến cho các gói TCP/IP giữa các mạng LAN cùng với WAN.