Hub và Switch là gì? Sự khác biệt giữa Hub và Switch

Nếu bạn đang quan tâm đến các thiết bị mạng, bạn có thể đã nghe nói đến hai thuật ngữ là hub và switch. Nhưng bạn có biết hub và switch là gì, và sự khác biệt giữa hub và switch là gì không? Bài viết này sẽ giải thích một cách chi tiết về hub và switch, bao gồm định nghĩa, sự khác biệt, ưu nhược điểm, cách cài đặt và sử dụng, cách khắc phục sự cố, các loại, cách chọn mua và các chuẩn kết nối. Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ có thêm kiến thức và kỹ năng để sử dụng hub và switch một cách hiệu quả.

Định nghĩa hub và switch

Hub là gì?

Hub là một thiết bị mạng giúp bạn kết nối nhiều PC với một mạng duy nhất. Hub có nhiều cổng, mỗi cổng có thể kết nối với một thiết bị mạng khác, như máy tính, máy in, máy chủ, … Hub hoạt động trên lớp vật lý (Physical layer) của mô hình OSI, nghĩa là nó chỉ chuyển tiếp các bit từ một cổng đến các cổng khác, mà không phân biệt địa chỉ nguồn hay đích. Hub dùng cáp Half-duplex, tức là chỉ có thể truyền hoặc nhận dữ liệu tại một thời điểm, không thể truyền và nhận cùng lúc. Hub còn được gọi là thiết bị phát sóng (broadcast device), vì nó phát tín hiệu đến tất cả các cổng kết nối, dù chỉ có một cổng là đích nhận.

Xem thêm chi tiết: hub là gì

Switch là gì?

Switch là một thiết bị mạng kết nối nhiều thiết bị với nhau trên một mạng máy tính. Switch cũng có nhiều cổng, nhưng khác với hub, switch có khả năng học và lưu trữ các địa chỉ MAC (Media Access Control) của các thiết bị kết nối. Switch hoạt động trên lớp Datalink (Data link layer) của mô hình OSI, nghĩa là nó có thể phân biệt địa chỉ nguồn và đích của các gói dữ liệu, và chỉ chuyển tiếp gói dữ liệu đến cổng đích tương ứng. Switch dùng cáp Full-duplex, tức là có thể truyền và nhận dữ liệu cùng lúc, tăng hiệu suất truyền dữ liệu. Switch còn được gọi là thiết bị chuyển mạch (switching device), vì nó có thể tạo ra các kênh truyền riêng biệt giữa các cổng kết nối, giảm xung đột và nhiễu.

Xem thêm các sẩn phẩm: Ethernet Switching

Sự khác biệt giữa hub và switch

Điểm giống nhau

Cả hub và switch đều là các thiết bị mạng có nhiều cổng, được dùng để kết nối các thiết bị mạng khác với nhau, tạo thành một mạng LAN (Local Area Network). Cả hub và switch đều có thể mở rộng khoảng cách và số lượng thiết bị trong mạng.

Điểm khác nhau

Hub và switch khác nhau ở nhiều khía cạnh, như sau:

• Lớp hoạt động: Hub hoạt động ở lớp vật lý, switch hoạt động ở lớp Datalink.
• Cơ chế truyền dữ liệu: Hub dùng cáp Half-duplex, switch dùng cáp Full-duplex.
• Phương thức truyền dữ liệu: Hub phát sóng dữ liệu đến tất cả các cổng, switch chuyển mạch dữ liệu đến cổng đích.
• Băng thông: Hub chia sẻ băng thông cho tất cả các cổng, switch cung cấp băng thông riêng cho mỗi cổng.
• Địa chỉ MAC: Hub không lưu trữ địa chỉ MAC, switch lưu trữ địa chỉ MAC.
• Miền va chạm: Hub có một miền va chạm duy nhất, switch có nhiều miền va chạm riêng biệt.
• Hiệu suất: Hub có hiệu suất thấp, switch có hiệu suất cao.

So sánh chi tiết

Bảng sau đây sẽ so sánh chi tiết các khía cạnh khác nhau giữa hub và switch:

Ưu nhược điểm của hub và switch

Ưu điểm của hub

Một số ưu điểm của hub là:

• Có khả năng kết nối các loại phương tiện mạng khác nhau.
• Chi phí rẻ và dễ sử dụng.
• Không ảnh hưởng đến hiệu suất mạng.
• Có thể mở rộng khoảng cách và số lượng thiết bị trong mạng.

Nhược điểm của hub

Một số nhược điểm của hub là:

• Không có khả năng chọn đường dẫn tốt nhất trong mạng.
• Không có cơ chế phát hiện và giảm xung đột và nhiễu trong mạng.
• Không có khả năng lọc dữ liệu, gây lãng phí băng thông và tài nguyên.
• Không có khả năng kết nối các kiến trúc mạng khác nhau.

Ưu điểm của switch

Một số ưu điểm của switch là:

• Có khả năng học và lưu trữ địa chỉ MAC, giúp truyền dữ liệu chính xác và nhanh chóng.
• Có khả năng tạo ra các kênh truyền riêng biệt, giúp tăng băng thông và hiệu suất mạng.
• Có khả năng lọc dữ liệu, giúp giảm xung đột và nhiễu trong mạng.
• Có khả năng kết nối các kiến trúc mạng khác nhau, giúp tạo ra các mạng LAN ảo (VLAN).

Nhược điểm của switch

Một số nhược điểm của switch là:

• Chi phí cao hơn hub và khó sử dụng hơn.
• Có thể bị tấn công bằng cách giả mạo địa chỉ MAC.
• Có thể bị quá tải bởi lưu lượng mạng lớn.

Cách cài đặt và sử dụng hub và switch

Cài đặt hub

Để cài đặt hub, bạn cần có các thiết bị và phụ kiện sau:

• Một hub có số cổng phù hợp với số lượng thiết bị mạng cần kết nối.
• Các cáp mạng (Ethernet cable) để nối các thiết bị mạng với hub.
• Một nguồn điện để cấp điện cho hub.

Sau khi chuẩn bị xong, bạn thực hiện các bước sau để cài đặt hub:

• Bước 1: Cắm nguồn điện vào hub và bật công tắc nguồn. Bạn sẽ thấy các đèn LED trên hub bắt đầu sáng lên.
• Bước 2: Cắm một đầu của cáp mạng vào cổng mạng (Ethernet port) của một thiết bị mạng, ví dụ như máy tính, máy in, máy chủ, …
• Bước 3: Cắm đầu kia của cáp mạng vào một cổng trống trên hub. Bạn sẽ thấy đèn LED trên cổng đó sáng lên, cho biết kết nối đã thành công.
• Bước 4: Lặp lại bước 2 và bước 3 với các thiết bị mạng và cáp mạng khác, cho đến khi kết nối hết tất cả các thiết bị mạng với hub.
• Bước 5: Kiểm tra kết nối mạng bằng cách gửi và nhận dữ liệu giữa các thiết bị mạng. Nếu có sự cố, bạn có thể thử thay đổi cáp mạng hoặc cổng kết nối.

Sử dụng hub

Sau khi cài đặt hub, bạn có thể sử dụng hub để truyền dữ liệu giữa các thiết bị mạng. Tuy nhiên, bạn cần lưu ý một số điểm sau khi sử dụng hub:

• Hub không có khả năng lọc dữ liệu, nên nó sẽ phát sóng dữ liệu đến tất cả các cổng kết nối, dù chỉ có một cổng là đích nhận. Điều này có thể gây lãng phí băng thông và tài nguyên, cũng như làm giảm bảo mật mạng.
• Hub không có khả năng phát hiện và giảm xung đột và nhiễu trong mạng. Khi hai hoặc nhiều thiết bị mạng cùng truyền dữ liệu đến hub, sẽ xảy ra va chạm (collision), làm mất mát dữ liệu. Khi có nhiều va chạm xảy ra, hiệu suất mạng sẽ giảm xuống.
• Hub không có khả năng chọn đường dẫn tốt nhất trong mạng. Hub chỉ chuyển tiếp các bit từ một cổng đến các cổng khác, mà không quan tâm đến địa chỉ nguồn hay đích. Hub không thể tạo ra các kênh truyền riêng biệt giữa các cổng kết nối, nên nó không thể tối ưu hóa đường dẫn truyền dữ liệu.

Vì vậy, khi sử dụng hub, bạn nên hạn chế số lượng thiết bị mạng kết nối, tránh truyền dữ liệu quá nhiều và quá nhanh, và sử dụng các biện pháp bảo mật khác, như mật khẩu, mã hóa, tường lửa, …

Cách cài đặt và sử dụng switch

Để cài đặt switch, bạn cần có các thiết bị và phụ kiện sau:

• Một switch có số cổng phù hợp với số lượng thiết bị mạng cần kết nối.
• Các cáp mạng (Ethernet cable) để nối các thiết bị mạng với switch.
• Một nguồn điện để cấp điện cho switch.

Sau khi chuẩn bị xong, bạn thực hiện các bước sau để cài đặt switch:

• Bước 1: Cắm nguồn điện vào switch và bật công tắc nguồn. Bạn sẽ thấy các đèn LED trên switch bắt đầu sáng lên.
• Bước 2: Cắm một đầu của cáp mạng vào cổng mạng (Ethernet port) của một thiết bị mạng, ví dụ như máy tính, máy in, máy chủ, …
• Bước 3: Cắm đầu kia của cáp mạng vào một cổng trống trên switch. Bạn sẽ thấy đèn LED trên cổng đó sáng lên, cho biết kết nối đã thành công. Switch sẽ tự động học và lưu trữ địa chỉ MAC của thiết bị mạng đó.
• Bước 4: Lặp lại bước 2 và bước 3 với các thiết bị mạng và cáp mạng khác, cho đến khi kết nối hết tất cả các thiết bị mạng với switch.
• Bước 5: Kiểm tra kết nối mạng bằng cách gửi và nhận dữ liệu giữa các thiết bị mạng. Nếu có sự cố, bạn có thể thử thay đổi cáp mạng hoặc cổng kết nối.

Sử dụng switch

Sau khi cài đặt switch, bạn có thể sử dụng switch để truyền dữ liệu giữa các thiết bị mạng. Tuy nhiên, bạn cần lưu ý một số điểm sau khi sử dụng switch:

• Switch có khả năng chuyển mạch dữ liệu đến cổng đích tương ứng, nên nó sẽ không phát sóng dữ liệu đến tất cả các cổng kết nối, giúp tiết kiệm băng thông và tài nguyên, cũng như tăng bảo mật mạng.
• Switch có khả năng phát hiện và giảm xung đột và nhiễu trong mạng. Khi hai hoặc nhiều thiết bị mạng cùng truyền dữ liệu đến switch, switch sẽ sử dụng cơ chế CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) để tránh va chạm, hoặc sử dụng cơ chế CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) để ngăn chặn va chạm. Khi có ít va chạm xảy ra, hiệu suất mạng sẽ tăng lên.
• Switch có khả năng chọn đường dẫn tốt nhất trong mạng. Switch có thể tạo ra các kênh truyền riêng biệt giữa các cổng kết nối, nên nó có thể tối ưu hóa đường dẫn truyền dữ liệu. Switch còn có thể sử dụng các thuật toán định tuyến (routing algorithm) để tìm ra đường dẫn ngắn nhất và ít xung đột nhất giữa các thiết bị mạng.

Vì vậy, khi sử dụng switch, bạn có thể tận dụng các ưu điểm của switch để tăng hiệu suất và bảo mật mạng, cũng như kết nối các kiến trúc mạng khác nhau.

Cách khắc phục sự cố hub và switch

Khi sử dụng hub và switch, bạn có thể gặp phải một số sự cố thường xuyên, như sau:

• Không có kết nối mạng: Đây là sự cố khi bạn không thể truy cập vào mạng từ một thiết bị mạng nào đó. Nguyên nhân có thể là do cáp mạng bị đứt, cổng kết nối bị hỏng, hub hoặc switch bị lỗi, …
• Kết nối mạng chậm: Đây là sự cố khi bạn có thể truy cập vào mạng, nhưng tốc độ truyền dữ liệu rất chậm. Nguyên nhân có thể là do băng thông mạng bị hạn chế, có nhiều va chạm và nhiễu trong mạng, hub hoặc switch bị quá tải, …
• Kết nối mạng không ổn định: Đây là sự cố khi bạn có thể truy cập vào mạng, nhưng kết nối mạng thường xuyên bị gián đoạn hoặc mất mát dữ liệu. Nguyên nhân có thể là do cáp mạng bị lỏng, cổng kết nối bị oxi hóa, hub hoặc switch bị nhiễm từ, …

Để khắc phục các sự cố trên, bạn có thể thử một số cách sau:

Khắc phục sự cố hub

• Kiểm tra nguồn điện của hub, xem có bị ngắt hoặc yếu không. Nếu có, bạn nên thay nguồn điện khác hoặc cắm vào ổ điện khác.
• Kiểm tra các đèn LED trên hub, xem có bị tắt hoặc nhấp nháy không. Nếu có, bạn nên kiểm tra cáp mạng và cổng kết nối, xem có bị đứt, lỏng, hỏng, hay bị nhiễm từ không. Nếu có, bạn nên thay cáp mạng hoặc cổng kết nối khác.
• Kiểm tra số lượng thiết bị mạng kết nối với hub, xem có quá nhiều không. Nếu có, bạn nên giảm bớt số lượng thiết bị mạng, hoặc chia nhỏ mạng thành các mạng con bằng cách sử dụng các hub khác.
• Kiểm tra tốc độ truyền dữ liệu của các thiết bị mạng, xem có quá nhanh không. Nếu có, bạn nên giảm tốc độ truyền dữ liệu, hoặc sử dụng các thiết bị mạng có tốc độ tương thích với hub.
• Kiểm tra bảo mật mạng, xem có bị tấn công hoặc xâm nhập không. Nếu có, bạn nên sử dụng các biện pháp bảo mật khác, như mật khẩu, mã hóa, tường lửa, …

Khắc phục sự cố switch

• Kiểm tra nguồn điện của switch, xem có bị ngắt hoặc yếu không. Nếu có, bạn nên thay nguồn điện khác hoặc cắm vào ổ điện khác.
• Kiểm tra các đèn LED trên switch, xem có bị tắt hoặc nhấp nháy không. Nếu có, bạn nên kiểm tra cáp mạng và cổng kết nối, xem có bị đứt, lỏng, hỏng, hay bị nhiễm từ không. Nếu có, bạn nên thay cáp mạng hoặc cổng kết nối khác.
• Kiểm tra bảng địa chỉ MAC của switch, xem có bị đầy hoặc bị giả mạo không. Nếu có, bạn nên xóa bảng địa chỉ MAC hoặc sử dụng các phương pháp phòng chống giả mạo địa chỉ MAC, như cấu hình cổng bảo mật, sử dụng giao thức STP (Spanning Tree Protocol), …
• Kiểm tra lưu lượng mạng của switch, xem có bị quá tải không. Nếu có, bạn nên giảm bớt lưu lượng mạng, hoặc sử dụng các switch có khả năng xử lý lưu lượng cao hơn, hoặc sử dụng các giao thức kiểm soát lưu lượng, như QoS (Quality of Service), …
• Kiểm tra bảo mật mạng, xem có bị tấn công hoặc xâm nhập không. Nếu có, bạn nên sử dụng các biện pháp bảo mật khác, như mật khẩu, mã hóa, tường lửa, …