Phân biệt 10 loại thiết bị chuyển mạch mạng (Switches) khác nhau cho mạng từ nhỏ đến lớn

Thiết bị chuyển mạch mạng tạo thành xương sống của mạng máy tính và là một trong những khối xây dựng chính của Mạng cục bộ (LAN).

​

Một bộ chuyển mạch mạng thường hoạt động ở Lớp 2 của mô hình OSI (làm việc với giao thức Ethernet) nhưng có những mô hình bộ chuyển mạch cũng thực hiện định tuyến, có thể được coi là thiết bị Lớp 3.

Mặc dù bộ chuyển mạch ngày nay có sẵn dưới dạng mô-đun phần mềm trong công nghệ ảo hóa (chẳng hạn như Vmware NSX, v.v.), bộ chuyển mạch phần cứng truyền thống với nhiều cổng Ethernet vẫn là một nút cần thiết trong tất cả các mạng (gia đình, doanh nghiệp nhỏ, mạng công ty lớn, v.v.).

Trong bài viết này, sẽ thảo luận về các loại thiết bị chuyển mạch khác nhau có sẵn trong lĩnh vực mạng với các đặc điểm, trường hợp sử dụng của chúng, v.v.

Hãy bắt đầu với các loại công tắc phần cứng khác nhau:

1) Chuyển mạch cố định (Fixed Switches)

Đây là những thiết bị chuyển mạch phổ biến nhất trên thị trường. Chúng đi kèm với một số cổng Ethernet cố định (chẳng hạn như 8 cổng Gigabit, 16 cổng, 24 cổng, 48 cổng, v.v.).

Switch cố định có thể được quản lý hoặc không được quản lý và có thể được sử dụng trong mọi quy mô mạng như mạng gia đình, mạng doanh nghiệp nhỏ, doanh nghiệp lớn, v.v.

Chúng có thể có nhiều loại cổng khác nhau (về tốc độ và tùy chọn kết nối) nhưng hiện nay tốc độ cổng thường là 1Gbps (ít nhất) và các tùy chọn kết nối thường là cổng điện (RJ45) hoặc cổng cáp quang (SFP).

Bạn cũng có thể tìm thấy các thiết bị chuyển mạch cố định có cổng tốc độ cao hơn nhiều như 10Gbps hoặc 40Gbps.

Một số ví dụ về thiết bị chuyển mạch cố định bao gồm dòng Cisco Catalyst C1000, C9200, C9300 (dành cho mạng doanh nghiệp), v.v.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Bộ chuyển mạch cố định có thể được sử dụng trong bất kỳ loại mạng nào, từ mạng gia đình cho đến mạng doanh nghiệp lớn. Bạn cần biết số lượng máy chủ mạng được kết nối để chọn một thiết bị chuyển mạch có số cổng phù hợp.

Nếu bạn cần kết nối nhiều hơn một Switch cố định, bạn có thể kết nối chúng với nhau bằng cáp mạng (chẳng hạn như cáp Ethernet Cat6 hoặc cáp quang) và tạo một cổng trung kế giữa chúng.

2) Chuyển mạch dạng mô-đun (Modular Switches)

Không giống như loại chuyển mạch cố định được mô tả ở trên, chuyển mạch mô-đun có thể mở rộng bằng cách thêm mô-đun bổ sung trên khung để có thêm cổng và hiệu suất bổ sung.

​

Thông thường các thiết bị chuyển mạch mô-đun đi kèm trong một khung lớn (như thể hiện trên hình) và mỗi mô-đun cắm thêm thêm các cổng chuyển đổi bổ sung để chứa thêm người dùng trong mạng.

Những loại chuyển mạch này tất nhiên đắt hơn nhiều so với chuyển mạch cố định và thường được sử dụng trong các mạng lớn.

Trong hầu hết các trường hợp, chúng cũng cung cấp chức năng Lớp 3 (ngoài Lớp 2) để chúng cũng có thể được sử dụng làm bộ định tuyến trong mạng.

Các chuyển mạch mô-đun thường có nguồn điện bổ sung để dự phòng và nhiều quạt làm mát trên khung máy.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Bộ chuyển mạch mô-đun được sử dụng trong các Trung tâm dữ liệu và trong các mạng doanh nghiệp lớn. Họ có thể phân đoạn các mạng LAN lớn thành hàng trăm VLAN và cũng có thể cung cấp định tuyến giữa các VLAN.

3) Chuyển mạch có thể xếp chồng (Stackable Switches)

Chuyển mạch có thể xếp chồng cung cấp sự kết hợp của chuyển mạch cố định và chuyển mạch mô-đun. Có một số mô hình chuyển mạch cố định có thể được xếp chồng lên nhau với các chuyển mạch cố định khác của cùng một mô hình để tạo thành một đơn vị chuyển mạch có thể xếp chồng lên nhau.

​

Các thiết bị chuyển mạch cố định này được kết nối với nhau ở phía sau bằng một loại cáp đặc biệt, do đó có thể giao tiếp với nhau và hoạt động như một thiết bị chuyển mạch duy nhất với các cổng bổ sung. Khi bạn quản lý chúng, bạn sẽ thấy tất cả các thiết bị là một thực thể chuyển đổi.

Ví dụ: các mô hình dòng Cisco C9300 có thể được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch cố định độc lập hoặc xếp chồng với các đơn vị khác để tạo thành một thực thể ngăn xếp chuyển mạch lớn hơn.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Các công ty không muốn chi quá nhiều tiền cho các mô hình chuyển mạch mô-đun, có thể bắt đầu với một vài chuyển mạch có thể xếp chồng lên nhau và sau đó mở rộng tương ứng khi nhu cầu tăng lên.

Các thiết bị chuyển mạch có thể xếp chồng có giá cả phải chăng hơn so với việc sử dụng một khung chuyển mạch mô-đun.

4) Chuyển mạch cấp nguồn qua Ethernet (PoE)

Tất cả các thiết bị chuyển mạch được mô tả trên cho đến nay đều cung cấp các cổng để kết nối máy tính với mạng. Tuy nhiên, có một số loại chuyển mạch bao gồm cả cổng có thể cung cấp cả nguồn điện và kết nối mạng cho các máy tính.

Chúng được gọi là bộ chuyển mạch “Cấp nguồn qua Ethernet” và như tên gọi cho thấy chúng cũng cung cấp năng lượng điện cho các thiết bị được kết nối.

Chuyển mạch PoE rất hữu ích để cấp nguồn cho các thiết bị từ xa có thể không có nguồn điện như điện thoại IP, Điểm truy cập không dây(wifi), v.v.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Nếu bạn có thiết bị điểm cuối (chẳng hạn như điện thoại IP, điểm truy cập không dây, v.v.) cách xa nguồn điện (ví dụ: trên trần nhà, trên bàn làm việc từ xa, v.v.) thì bạn có thể kết nối chúng với chuyển mạch PoE để cấp nguồn cho chúng ngoài việc kết nối chúng với mạng.

Bằng cách đó, bạn chỉ phải chạy cáp mạng ethernet mà không phải lo lắng về nguồn điện cho thiết bị.

5) Thiết bị chuyển mạch có cổng cáp quang (Switches with Optical Fiber Ports)

Giao diện switch phổ biến nhất là cổng RJ45 kết nối với cáp ethernet thông thường (Cat 5, Cat 6, Cat 7, v.v.). Hầu hết các thiết bị chuyển mạch đều có cổng RJ45.

Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, bạn cần sử dụng cáp quang để cung cấp kết nối với khoảng cách xa hơn giới hạn 100 mét của cáp ethernet thông thường.

Các thiết bị chuyển mạch có cổng cáp quang thường được trang bị sự kết hợp của cổng RJ45 cộng với cổng cáp quang phụ để kết nối với cáp quang. Các cổng cáp quang được gọi là cổng SFP (Small-Form Factor Pluggable). Hình ảnh trên cho thấy một chuyển mạch với một số cổng RJ45 và 4 cổng quang SFP ở bên phải của thiết bị.

Thông thường các cổng cáp quang được sử dụng để kết nối với các thiết bị chuyển mạch ở xa khác trong cùng một tòa nhà (ở các tầng khác chẳng hạn) hoặc thậm chí trong các tòa nhà ở xa cách nhau vài km.

Ưu điểm của cáp quang so với cáp Cat 6/7 thông thường là cáp quang có thể hoạt động trong khoảng cách xa so với giới hạn 100 mét của cáp cat6 / 7

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Nếu bạn muốn kết nối nhiều bộ chuyển mạch với khoảng cách xa, hãy sử dụng bộ chuyển mạch có cổng Cáp quang (SFP).

6) Chuyển mạch không được quản lý (Unmanaged Switches)

Thông thường các thiết bị chuyển mạch SOHO cấp thấp (tức là cho “Văn phòng nhỏ tại nhà”) là các thiết bị chuyển mạch không được quản lý. Điều này có nghĩa là bạn chỉ cần cấp nguồn cho chúng và chúng chỉ hoạt động plug-and-play.

Không có giao diện quản lý thông qua giao diện Đồ họa hoặc giao diện dòng lệnh để cấu hình bất kỳ thứ gì trên thiết bị.

Chúng chỉ được sử dụng để kết nối các thiết bị trong cùng một VLAN và cung cấp kết nối Layer2 thuần túy với các máy tính.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Trong các mạng gia đình hoặc văn phòng nhỏ không yêu cầu bất kỳ tính năng mạng nào, tức là trong trường hợp bạn chỉ cần một hub chuyển để kết nối một vài thiết bị mạng (chẳng hạn như máy tính để bàn, máy in mạng, bộ định tuyến WiFi, v.v.).

7) Chuyển mạch được quản lý (Managed Switches)

Không giống như loại chuyển mạch không được quản lý ở trên, chuyển mạch được quản lý linh hoạt hơn nhiều với nhiều tính năng hơn.

​

Bạn cần phải có một số kiến thức về mạng để cấu hình và quản lý một chuyển mạch, do đó chúng thường được sử dụng trong các mạng lớn hơn hoặc từ những người dùng thành thạo biết cách cấu hình chúng.

Ví dụ, nếu bạn muốn cài đặt một bộ chuyển mạch sẽ là một phần của mạng LAN lớn với hàng trăm người dùng, bạn phải có một bộ chuyển mạch được quản lý. Bạn sẽ có thể cấu hình các cổng trung kế, VLAN, Chất lượng dịch vụ(QoS), giao thức VTP, cây bao trùm(STP), v.v.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Nếu bạn cần tính linh hoạt và tính năng cao cấp, thì bạn phải có một chuyển mạch được quản lý. Đặc biệt trong các mạng LAN lớn, các thiết bị chuyển mạch được quản lý là điều cần thiết để cung cấp tất cả các khả năng mở rộng cần thiết và tính linh hoạt trong việc thiết kế một mạng mạnh mẽ và đáng tin cậy.

8) Chuyển mạch được quản lý thông minh (Smart Managed Switches)

Chúng thể hiện một điểm trung gian giữa các chuyển mạch hoàn toàn không được quản lý và các chuyển mạch được quản lý.

Chuyển mạch được quản lý thông minh cung cấp một số khả năng quản lý hạn chế, nhờ đó bạn có thể thiết lập một số tính năng quan trọng và cơ bản như VLAN, điều khiển tốc độ / song công, SNMP, v.v.

Tuy nhiên, đừng mong đợi tìm thấy tất cả các tùy chọn cấu hình có thể được cung cấp trên các thiết bị chuyển mạch được quản lý đầy đủ.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Có thể được sử dụng trong môi trường văn phòng nhỏ hoặc doanh nghiệp nhỏ với yêu cầu phức tạp thấp. Chúng cũng có thể được sử dụng ở rìa của các mạng lớn hơn (ví dụ: tại các văn phòng chi nhánh ở xa).

9) Chuyển mạch lớp 3 (Layer 3 switches)

Như đã thảo luận ngắn gọn ở phần đầu của bài viết này, các thiết bị chuyển mạch thuộc Lớp 2 của mô hình OSI. Chúng hoạt động ở lớp Mạng dữ liệu và nhiệm vụ chính của chúng là chuyển tiếp các khung ethernet từ cổng này sang cổng khác càng nhanh càng tốt.

Tuy nhiên, có một số thiết bị chuyển mạch tiên tiến hơn cũng có thể định tuyến các gói IP giống như một bộ định tuyến mạng.

Các thiết bị chuyển mạch này được gọi là thiết bị chuyển mạch Lớp 3 vì chúng hoạt động ở Lớp Mạng của mô hình OSI.

Trên thực tế, chuyển mạch Lớp 3 là sự kết hợp của cả thiết bị Lớp2 và Lớp3.

Phần mềm của nó tiên tiến hơn từ các thiết bị chuyển mạch Layer2 thuần túy và chúng có thể chạy các giao thức định tuyến động như RIP, OSPF, v.v.

Nếu bạn có một chuyển mạch Lớp 2 với nhiều VLAN Lớp 2 được định cấu hình, thì không thể định tuyến giữa các VLAN này.

Tuy nhiên, nếu bạn cấu hình các VLAN trên thiết bị chuyển mạch Layer3, thì bản thân thiết bị cũng có thể cung cấp định tuyến mạng (ở cấp IP) giữa các VLAN. Đây được gọi là “định tuyến giữa các vlan-nter-vlan routing”.

Trường hợp sử dụng (Use Cases)

Chuyển mạch lớp 3 thường được thực hiện ở lõi của các mạng lớn trong cấu trúc liên kết hình sao. Trong cấu trúc liên kết như vậy, bộ chuyển mạch Lớp 3 mạng hiệu suất cao có thể được sử dụng làm bộ chuyển mạch trung tâm cốt lõi nơi các bộ chuyển mạch Lớp 2 khác (bộ chuyển mạch truy cập) kết nối với nó từ các phần khác của mạng LAN (xem sơ đồ ví dụ bên dưới).

​

Nếu có nhu cầu giao tiếp giữa các VLAN khác nhau trong mạng, luồng lưu lượng từ Lớp 2 thấp hơn sẽ chuyển qua chuyển mạch Lớp 3 lõi để định tuyến các gói từ một VLAN này sang một VLAN khác.

10) Chuyển mạch trung tâm dữ liệu (Data Center Switches)

Các Trung tâm Dữ liệu đã chứng kiến sự phát triển bùng nổ trong những năm gần đây. Hầu hết tất cả các công ty lớn đều tập trung các tài sản và mạng CNTT của họ vào một vài trung tâm dữ liệu lớn để quản trị, quản lý tốt hơn, v.v.

​

Do đó, các thiết bị chuyển mạch của Trung tâm dữ liệu phải hỗ trợ một số đặc tính đặc biệt như hiệu suất tốc độ rất cao, dung lượng cổng lớn, độ trễ thấp, hỗ trợ ảo hóa, bảo mật, QoS, v.v.

Một ví dụ hoàn hảo về thiết bị chuyển mạch Trung tâm dữ liệu là dòng sản phẩm Cisco Nexus. Các thiết bị chuyển mạch này thực hiện hoàn hảo khái niệm SDN (Software Defined Network), cung cấp khả năng ảo hóa và lập trình, v.v.

Chúc các bạn thành công!