Bộ chuyển mạch - Switch

Bộ chuyển mạch – Switch là thiết bị trung tâm trong hệ thống mạng LAN, có nhiệm vụ kết nối máy tính, camera IP, Access Point, máy chủ và nhiều thiết bị mạng khác để trao đổi dữ liệu với nhau. Switch có nhiều cấu hình từ các dòng Ethernet cơ bản, Switch PoE đến Switch quang, Switch công nghiệp và Switch Layer 3, đáp ứng từ mạng văn phòng nhỏ đến hệ thống doanh nghiệp và hạ tầng mạng quy mô lớn.

Bộ chuyển mạch Switch là gì?

Switch hay bộ chuyển mạch mạng là thiết bị dùng để kết nối nhiều thiết bị trong cùng một hệ thống mạng và chuyển tiếp dữ liệu tới đúng cổng cần thiết.

Switch Layer 2 chủ yếu xử lý dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC. Khi một frame đi vào switch, thiết bị ghi nhận địa chỉ MAC nguồn và cổng nhận tương ứng để xây dựng bảng MAC Address Table. Khi đã biết vị trí của địa chỉ MAC đích, switch có thể chuyển frame trực tiếp tới cổng tương ứng thay vì gửi dữ liệu tới tất cả các cổng.

Có thể hình dung đơn giản:

Máy tính A → Switch → Máy tính B

Switch nhận frame từ máy tính A, kiểm tra địa chỉ MAC đích rồi chuyển dữ liệu tới cổng kết nối với máy tính B.

Cơ chế này khác với Hub. Hub sao chép tín hiệu nhận được tới nhiều cổng, trong khi switch học địa chỉ MAC và thực hiện chuyển tiếp có chọn lọc. Nhờ đó, việc trao đổi dữ liệu giữa nhiều thiết bị trong mạng LAN được tổ chức hiệu quả hơn.

Ngoài các Switch Layer 2, một số dòng Switch Layer 3 được tích hợp thêm khả năng xử lý IP và định tuyến giữa các subnet hoặc VLAN. Khi đó, thiết bị có thể vừa đảm nhiệm vai trò chuyển mạch trong cùng mạng vừa thực hiện một số chức năng vốn thường được xử lý bởi router.

Switch hiện được sử dụng rộng rãi trong hệ thống mạng doanh nghiệp, camera IP, Wi-Fi, Data Center, mạng công nghiệp và các hệ thống cần kết nối nhiều thiết bị Ethernet.

Các loại bộ chuyển mạch Switch phổ biến

Switch được phát triển với nhiều cấu hình khác nhau để phù hợp từng mô hình mạng. Danh mục VTXVN hiện có các sản phẩm từ Switch Ethernet thông thường đến Switch PoE, Switch có cổng SFP/SFP+ và Switch công nghiệp.

Switch Ethernet

Switch Ethernet là nhóm bộ chuyển mạch phổ biến dùng để kết nối các thiết bị thông qua cổng mạng RJ45.

Tùy model, switch có thể được trang bị:

5 cổng, 8 cổng, 16 cổng, 24 cổng, 48 cổng hoặc nhiều hơn.

Các cổng Ethernet có thể hoạt động ở những mức tốc độ khác nhau như Fast Ethernet, Gigabit Ethernet hoặc các chuẩn tốc độ cao hơn tùy thiết bị.

Ví dụ, VTXVN hiện có các sản phẩm Switch 8, 16, 24, 28 và 48 cổng trong danh mục Bộ chuyển mạch – Switch. Một số dòng sử dụng toàn bộ cổng RJ45, trong khi những sản phẩm khác kết hợp RJ45 với cổng quang hoặc khe cắm SFP.

Trong hệ thống mạng LAN, Switch Ethernet thường đóng vai trò điểm kết nối trung tâm:

Router → Switch → Máy tính / Máy in / Camera / Access Point / Server

Khi số lượng thiết bị mạng nhiều hơn số cổng LAN trên router, switch giúp mở rộng số lượng kết nối vật lý mà không cần mỗi thiết bị phải kết nối trực tiếp với router.

Switch PoE

Switch PoE – Power over Ethernet Switch vừa truyền dữ liệu mạng vừa cung cấp nguồn điện cho thiết bị đầu cuối thông qua hệ thống cáp Ethernet phù hợp.

Cấu trúc điển hình:

Switch PoE → Cáp mạng → Camera IP / Access Point / Điện thoại IP

Nhờ đó, thiết bị đầu cuối không nhất thiết phải có một đường cấp nguồn riêng ngay tại vị trí lắp đặt.

PoE tiêu chuẩn được phát triển trong hệ thống IEEE 802.3, trong đó các thế hệ thường gặp bao gồm IEEE 802.3af, 802.3at và 802.3bt. Các chuẩn này có khả năng cung cấp mức công suất khác nhau tùy thiết bị nguồn và thiết bị nhận.

Switch PoE đặc biệt hữu ích trong hệ thống:

Camera IP
Access Point Wi-Fi
Điện thoại IP
Một số thiết bị IoT và thiết bị mạng hỗ trợ PoE

VTXVN hiện có nhiều sản phẩm Switch PoE trong danh mục, từ các cấu hình ít cổng đến những thiết bị 24 hoặc 48 cổng. Ngoài các dòng dùng trong văn phòng, website còn có Switch PoE công nghiệp kết hợp cổng RJ45 và SFP.

Switch PoE không chỉ cần đủ số lượng cổng mà còn phải có tổng công suất nguồn phù hợp với số thiết bị PoE được kết nối.

Switch quang và Switch có cổng SFP

Trong những hệ thống cần kết nối mạng qua cáp quang, switch có thể được trang bị khe SFP, SFP+ hoặc các cổng quang tốc độ cao.

Cấu trúc có thể triển khai:

Switch → Module SFP → Cáp quang → Switch

hoặc:

Switch Ethernet + SFP → Tuyến backbone quang → Switch khác

Cổng RJ45 thường được sử dụng để kết nối các thiết bị ở khoảng cách gần bằng cáp mạng, trong khi cổng SFP giúp thiết bị kết nối với tuyến quang hoặc backbone giữa các khu vực.

Một số dòng Switch MikroTik đang có trên VTXVN sử dụng kết hợp nhiều cổng Ethernet với SFP/SFP+, thậm chí có sản phẩm cung cấp Ethernet 10G và các cổng combo 10G có thể sử dụng RJ45 hoặc SFP+ tùy nhu cầu kết nối.

Website cũng có các switch với số lượng cổng quang lớn, chẳng hạn các sản phẩm sử dụng nhiều khe SFP/SFP+ để phục vụ hạ tầng mạng quang tập trung.

Nhóm switch này thường xuất hiện ở lớp phân phối, backbone mạng, tủ rack hoặc những khu vực cần kết nối giữa các tòa nhà và các phân đoạn mạng có khoảng cách lớn.

Switch công nghiệp

Switch công nghiệp – Industrial Ethernet Switch là bộ chuyển mạch được thiết kế cho môi trường vận hành khắt khe hơn so với hệ thống văn phòng thông thường.

Thiết bị thường được sử dụng trong:

Nhà máy
Hệ thống tự động hóa
Giao thông
Camera ngoài trời
Trạm kỹ thuật
Hệ thống giám sát công nghiệp

Switch công nghiệp có thể kết hợp cổng Ethernet RJ45, PoE và các cổng quang SFP trên cùng thiết bị.

Ví dụ, VTXVN hiện có Switch công nghiệp Upcom với cấu hình kết hợp cổng PoE và SFP. Một số model được công bố có dải nhiệt độ hoạt động rộng và thiết kế bảo vệ phù hợp hơn với môi trường công nghiệp.

Ngoài ra, một số Switch công nghiệp trên VTXVN sử dụng nhiều cổng quang, chẳng hạn model 3Onedata IES1028-4GS-24F có cấu hình kết hợp nhiều giao diện quang phục vụ các mạng công nghiệp quy mô lớn.

Nhờ khả năng kết hợp Ethernet và quang, Switch công nghiệp có thể vừa kết nối các thiết bị tại hiện trường vừa đưa dữ liệu về trung tâm thông qua tuyến backbone quang.

Switch Layer 3

Switch Layer 3 là bộ chuyển mạch được tích hợp thêm khả năng xử lý và định tuyến IP.

Nếu Switch Layer 2 chủ yếu chuyển tiếp Ethernet frame dựa trên địa chỉ MAC thì Switch Layer 3 có thể thực hiện thêm quá trình chuyển tiếp lưu lượng giữa các mạng hoặc VLAN khác nhau.

Ví dụ, hệ thống có:

VLAN 10 – Nhân viên

VLAN 20 – Camera

VLAN 30 – Server

Switch Layer 2 có thể tạo và vận chuyển traffic trong từng VLAN nhưng việc giao tiếp giữa các VLAN cần chức năng định tuyến.

Switch Layer 3 có thể được cấu hình để thực hiện Inter-VLAN Routing, cho phép traffic từ VLAN này được chuyển tới VLAN khác theo chính sách của hệ thống.

Loại switch này thường được sử dụng ở lớp Core hoặc Distribution trong mạng doanh nghiệp, nơi cần vừa chuyển mạch tốc độ cao vừa xử lý lưu lượng giữa nhiều phân đoạn mạng.

Phân biệt Switch Layer 2 và Switch Layer 3

Switch Layer 2 và Layer 3 đều có chức năng kết nối nhiều thiết bị mạng nhưng phạm vi xử lý dữ liệu khác nhau.

Switch Layer 2 hoạt động chủ yếu dựa trên địa chỉ MAC.

Thiết bị học MAC Address Table và sử dụng bảng này để xác định cổng cần chuyển Ethernet frame. Nếu địa chỉ MAC đích chưa có trong bảng, frame có thể được flood trong cùng VLAN để tìm thiết bị đích. Khi địa chỉ đã được học, những frame tiếp theo được chuyển tới cổng tương ứng.

Có thể hiểu:

MAC Address → Xác định cổng → Chuyển frame

Switch Layer 2 phù hợp với việc kết nối các thiết bị trong cùng mạng LAN hoặc cùng VLAN.

Trong khi đó, Switch Layer 3 được bổ sung khả năng định tuyến IP.

Thiết bị có thể xử lý:

IP Network → Route → Network khác

Nhờ đó, Switch Layer 3 có thể chuyển traffic giữa các VLAN hoặc subnet mà không nhất thiết phải đưa toàn bộ lưu lượng lên một router bên ngoài.

Có thể tóm tắt:

Switch Layer 2 → chuyển mạch dựa trên MAC

Switch Layer 3 → chuyển mạch + định tuyến IP

Tuy nhiên, không phải hệ thống nào cũng cần Layer 3 Switch. Với mạng nhỏ chỉ có một hoặc vài phân đoạn mạng đơn giản, Switch Layer 2 có thể đáp ứng tốt. Layer 3 trở nên quan trọng hơn khi hệ thống có nhiều VLAN, nhiều subnet hoặc yêu cầu kiểm soát luồng dữ liệu giữa các mạng.

VTXVN – Đơn vị cung cấp bộ chuyển mạch Switch

VTXVN cung cấp danh mục Bộ chuyển mạch – Switch với nhiều cấu hình phục vụ mạng LAN, hệ thống camera IP, Wi-Fi, doanh nghiệp và mạng công nghiệp. Danh mục hiện có các dòng Switch Ethernet, Switch PoE, Switch hỗ trợ cổng SFP/SFP+, Switch công nghiệp và nhiều thiết bị chuyển mạch có số lượng cổng từ hệ thống nhỏ đến các cấu hình 24, 48 cổng hoặc nhiều giao diện quang.

Các sản phẩm được phân chia thành nhiều nhóm riêng trên website để thuận tiện khi tìm kiếm theo nhu cầu hệ thống. Với mạng có yêu cầu PoE, backbone quang hoặc môi trường công nghiệp, khách hàng có thể lựa chọn cấu hình cổng phù hợp với thiết bị đầu cuối và kiến trúc mạng. VTXVN hỗ trợ cung cấp thông tin kỹ thuật, tư vấn cấu hình và báo giá cho cá nhân, doanh nghiệp cũng như các dự án mạng và viễn thông.