Network Switch là gì? khác biệt giữa switch và router là gì?

Network Switch là gì?

Network switch kết nối các thiết bị trong mạng (thường là mạng cục bộ, hoặc LAN) và chuyển tiếp các gói dữ liệu tới và từ những thiết bị đó. Khác với router, switch chỉ gửi dữ liệu tới một thiết bị duy nhất mà nó dành cho (có thể là một switch khác, một router hoặc máy tính của người dùng), không phải tới các mạng của nhiều thiết bị.

Lưu lượng mạng đi từ Internet tới router, sau đó là network switch và máy tính. Mạng cục bộ (LAN) là một nhóm các thiết bị kết nối với nhau vật lý trong phạm vi gần. Mạng WiFi tại nhà là một ví dụ thông thường về LAN.

Sự khác biệt giữa switch và router là gì?

Router chọn các đường dẫn cho các gói dữ liệu để vượt qua các mạng và đạt đến điểm đến của chúng. Router thực hiện điều này bằng cách kết nối với các mạng khác nhau và chuyển tiếp dữ liệu từ mạng này sang mạng khác – bao gồm LAN, mạng rộng (WAN) hoặc các hệ thống tự trị, đó là các mạng lớn tạo nên Internet.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là router là bắt buộc để có kết nối Internet, trong khi switch chỉ được sử dụng để kết nối các thiết bị. Các hộ gia đình và văn phòng nhỏ cần router để truy cập Internet, nhưng hầu hết không cần network switch, trừ khi họ cần một số lượng lớn cổng Ethernet . Tuy nhiên, các văn phòng lớn, các mạng và trung tâm dữ liệu với hàng chục hoặc hàng trăm máy tính thường cần switch.

Ethernet là một giao thức tầng 2 để gửi dữ liệu giữa các thiết bị. Khác với WiFi, Ethernet yêu cầu kết nối vật lý thông qua dây cáp Ethernet.

Switch layer 2 và Switch layer 3 là gì?

Các switch mạng có thể hoạt động ở tầng OSI 2 (tầng liên kết dữ liệu) hoặc tầng 3 (tầng mạng). Switch tầng 2 chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC đích (xem dưới đây để biết định nghĩa), trong khi switch tầng 3 chuyển tiếp dữ liệu dựa trên địa chỉ IP đích. Một số switch có thể thực hiện cả hai chức năng.

Tuy nhiên, hầu hết các switch là switch tầng 2. Switch tầng 2 thường kết nối với các thiết bị trong mạng của họ bằng cách sử dụng cáp Ethernet. Cáp Ethernet là các cáp vật lý được cắm vào các thiết bị qua cổng Ethernet.

Switch không quản lý và Switch quản lý là gì?

Một switch không quản lý đơn giản chỉ tạo thêm các cổng Ethernet trên mạng LAN, để các thiết bị cục bộ có thể truy cập Internet. Switch không quản lý truyền dữ liệu qua lại dựa trên địa chỉ MAC của thiết bị.

Một switch quản lý thực hiện cùng chức năng cho các mạng lớn hơn, và cung cấp cho người quản trị mạng nhiều khả năng kiểm soát hơn về cách ưu tiên lưu lượng. Chúng cũng cho phép quản trị viên thiết lập các Mạng LAN Ảo (VLAN) để chia nhỏ mạng cục bộ thành các phần nhỏ hơn.

Sự khác biệt giữa địa chỉ MAC và địa chỉ IP là gì?

Các switch mạng tham chiếu đến địa chỉ MAC để gửi lưu lượng Internet đến các thiết bị phù hợp, không phải địa chỉ IP.

Mọi thiết bị kết nối Internet đều có một địa chỉ IP. Địa chỉ IP là một dãy ký tự chữ và số, ví dụ như 192.0.2.255 hoặc 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Địa chỉ IP hoạt động giống như địa chỉ gửi thư, cho phép giao tiếp Internet được gửi tới thiết bị đó. Địa chỉ IP thường thay đổi: do có số lượng giới hạn địa chỉ IPv4, các thiết bị người dùng thường được gán địa chỉ mới khi kết nối mới với một mạng.

Địa chỉ IP được sử dụng ở tầng 3, điều này có nghĩa là máy tính và thiết bị trên khắp Internet sử dụng địa chỉ IP để gửi và nhận dữ liệu, bất kể họ kết nối với mạng nào. Tất cả các gói IP đều bao gồm địa chỉ IP nguồn và địa chỉ IP đích trong phần đầu gói, giống như một lá thư có địa chỉ đích và địa chỉ gửi.

Trái lại, địa chỉ MAC là một bộ nhận dạng cố định cho mỗi thiết bị phần cứng, tương tự như một số serial. Không giống địa chỉ IP, địa chỉ MAC không thay đổi. Địa chỉ MAC được sử dụng ở tầng 2, không phải tầng 3 – điều này có nghĩa là chúng không được bao gồm trong phần đầu gói IP. Nói cách khác, địa chỉ MAC không phải là một phần của lưu lượng Internet. Chúng chỉ được sử dụng trong một mạng cụ thể.

Làm cách nào các switch mạng biết về địa chỉ MAC của các thiết bị trong mạng của họ?

Các switch mạng tầng 2 duy trì một bảng trong bộ nhớ khớp địa chỉ MAC với các cổng Ethernet của switch. Bảng này được gọi là bảng Bộ nhớ Có Địa chỉ (CAM).

Giả sử Máy tính A được kết nối với dây cáp Ethernet cắm vào Cổng 1 của switch, Máy tính B kết nối với Cổng 2 và Máy tính C kết nối với Cổng 3. Khi dữ liệu đến cho Máy tính A, switch kiểm tra bảng CAM của nó, xác định nơi Máy tính A được kết nối và biết để chuyển tiếp dữ liệu tới Cổng 1, không phải Cổng 2 hoặc 3.

Bảng CAM của switch sẽ có dạng như sau:

Địa Chỉ MAC	Port
Địa chỉ MAC của máy tính A	1
Địa chỉ MAC của máy tính B	2
Địa chỉ MAC của máy tính C	3

Bảng CAM của switch được lưu trong bộ nhớ. Nếu switch bị tắt, bảng sẽ biến mất và switch phải học lại bảng khi khởi động lại.

Bây giờ, giả sử switch vừa mới được bật và chưa tạo bảng CAM của nó. Nó không biết các cổng Máy tính A, B và C đang kết nối vào đâu. Nó cũng không biết địa chỉ MAC của chúng.

Địa Chỉ MAC	Port
?	?
?	?
?	?

Giả sử Máy tính A gửi một thông điệp tới Máy tính B. Switch thực hiện các bước sau để gửi thông điệp tới Máy tính B và bắt đầu điền thông tin vào bảng CAM của nó:

Nó ghi lại địa chỉ MAC của Máy tính A và cổng mà thông điệp của Máy tính A đến

Nó chuyển tiếp thông điệp của Máy tính A tới tất cả các máy tính khác trên mạng (trừ Máy tính A); điều này được gọi là “flooding” (tràn lan)

Khi Máy tính B trả lời, nó ghi lại địa chỉ MAC của Máy tính B và cổng tương ứng Địa chỉ MAC

Địa Chỉ MAC	Port
Địa chỉ MAC của máy tính A	1
Địa chỉ MAC của máy tính B	2
?	?

Bây giờ, bảng CAM của switch biết nơi Máy tính A và Máy tính B đang ở. Nó cũng biết địa chỉ MAC của chúng.