Sự khác biệt giữa Hub và Switch

Hub và Switch đều được sử dụng để kết nối các thiết bị trong mạng LAN, nhưng khác nhau về cách xử lý và chuyển tiếp dữ liệu. Hub hoạt động ở lớp vật lý (Layer 1) của mô hình OSI, phát tín hiệu nhận được đến các cổng còn lại. Trong khi đó, Switch Ethernet thông thường hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu (Layer 2), sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp frame đến cổng phù hợp. Một số dòng Switch Layer 3 còn hỗ trợ định tuyến giữa các mạng.

Về tốc độ, Hub Ethernet truyền thống thường hoạt động ở mức 10 Mbps hoặc 10/100 Mbps tùy loại thiết bị. Với Switch, tốc độ cổng phụ thuộc vào model và phân khúc sản phẩm, có thể là 1 Gbps, 2,5 Gbps, 5 Gbps, 10 Gbps hoặc cao hơn ở các dòng dành cho doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu. Chẳng hạn, TP-Link Omada SG3210X-M2 được trang bị 8 cổng RJ45 tốc độ 2,5 Gbps và 2 khe cắm SFP+ tốc độ 10 Gbps. Ví dụ này cho thấy 1 Gbps chỉ là một mức tốc độ phổ biến, không phải giới hạn tối đa của mọi Switch.

Hub là gì?

Hub còn được gọi là repeater, truyền tín hiệu đã khuếch đại đến mọi cổng, ngoại trừ cổng từ nơi nhận tín hiệu. Hub được sử dụng để kết nối vật lý các thiết bị mạng và tạo thành công nhiều cấu trúc phân cấp trạm. Các hub không thể giao tiếp và xử lý thông tin một cách thông minh cho lớp 2 và lớp 3. Nó đưa ra quyết định dựa trên cơ sở vật lý, thay vì phương pháp tiếp cận logic và phần cứng.

Switch là gì?

Switch không là gì khác hơn là một bridge cung cấp khả năng bắc cầu tốt hơn. Theo nghĩa rộng, switch là một thiết bị để thiết lập và kết thúc các kết nối theo yêu cầu. Nó có nhiều tính năng, như lọc, flooding và truyền frame. Về chức năng, nó cần địa chỉ đích của các frame mà nó học được từ địa chỉ MAC ban đầu.

• Sự khác biệt giữa Switch và Gateway

Sự khác biệt giữa Hub và Switch

Bảng dưới đây tóm tắt việc so sánh giữa Hub và Switch:

Khi nào nên sử dụng Hub và Switch?

Đối với gần như mọi mạng sản xuất, bao gồm văn phòng nhỏ, văn phòng tại nhà, trường học, cửa hàng bán lẻ và hệ thống mạng doanh nghiệp, hãy sử dụng switch. Câu hỏi thực tế không còn là có nên dùng switch hay không mà là nên chọn loại switch nào.

Vì sao Hub gần như đã lỗi thời?

Hai yếu tố chính khiến hub dần biến mất khỏi thị trường. Thứ nhất, yếu tố kinh tế thay đổi: switch gigabit trở nên phổ biến với mức giá tương đương với hub trước đây, loại bỏ lợi thế về chi phí của hub.

Thứ hai, vấn đề xung đột trong mạng đã được giải quyết. Công nghệ switching full-duplex loại bỏ những hạn chế về hiệu suất vốn tồn tại trong Ethernet sử dụng chung một phân đoạn mạng.

Trường hợp Hub vẫn được sử dụng

Một trong những trường hợp sử dụng hợp lý của hub hiện nay là thu thập gói tin trong điều tra mạng và phòng lab bảo mật, khi việc gửi mọi frame đến cổng phân tích là hành vi mong muốn.

Ngay cả trong trường hợp này, các managed switch hiện đại vẫn có thể thực hiện chức năng tương tự đáng tin cậy hơn thông qua port mirroring, còn gọi là SPAN (Switched Port Analyzer). Tính năng này sao chép lưu lượng từ một hoặc nhiều cổng nguồn sang một cổng chuyên dụng để thu thập dữ liệu mà không gặp các hạn chế về xung đột và tốc độ như hub.

Một số môi trường công nghiệp hoặc giáo dục sử dụng hệ thống cũ vẫn giữ lại hub đơn giản vì thiết bị hiện tại chưa được thay thế. Trong những trường hợp này, hướng xử lý lâu dài là chuyển sang hạ tầng mạng sử dụng switch.

Chọn Switch theo loại hình triển khai

Switch phù hợp phụ thuộc nhiều vào môi trường sử dụng, không chỉ số lượng cổng hoặc tốc độ. Dưới đây là cách lựa chọn theo từng tình huống phổ biến:

• Văn phòng tại nhà hoặc nhóm làm việc nhỏ: Switch unmanaged hoặc easy-managed với cổng gigabit hoặc 2,5 Gbps đáp ứng tốt nhu cầu thông thường như một số thiết bị có dây, NAS và access point.
• Văn phòng doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMB): Managed switch L2+ hỗ trợ PoE có thể cấp nguồn cho access point Wi-Fi, điện thoại IP và camera IP, đồng thời cung cấp VLAN để phân tách các loại lưu lượng. Switch managed 24 hoặc 48 cổng với PoE+ phù hợp với phần lớn hệ thống SMB.
• Doanh nghiệp nhiều chi nhánh hoặc triển khai MSP: Managed switch L2+ kết hợp bộ điều khiển cho phép quản trị viên hoặc MSP cấu hình, giám sát và xử lý sự cố trên switch tại nhiều địa điểm từ một giao diện duy nhất. Zero-touch provisioning giúp áp dụng cấu hình nhất quán cho các địa điểm mới.
• Doanh nghiệp lớn hoặc mạng campus: Managed switch L3 có khả năng stacking, sử dụng uplink 10 Gbps hoặc 25 Gbps để xử lý lưu lượng lớn giữa các lớp access và distribution, đồng thời hỗ trợ routing, ACL và các cơ chế dự phòng.

Lựa chọn Switch phù hợp cho mạng

Khi đã xác định switch là lựa chọn phù hợp, quyết định tiếp theo sẽ là chọn phân khúc switch, cấu hình cổng và mô hình quản lý phù hợp với môi trường.

Switch Unmanaged, Smart hay Managed?

Số lượng cổng, tốc độ cổng và uplink

Hãy lựa chọn Switch có đủ cổng cho số lượng thiết bị hiện tại và còn dư khả năng mở rộng. Chẳng hạn, Switch 24 cổng dùng cho 18 thiết bị sẽ còn 6 cổng dự phòng.

Tốc độ cổng cần phù hợp với thiết bị kết nối và nhu cầu truyền dữ liệu. Switch Gigabit (1 Gbps) thường đáp ứng tốt mạng văn phòng cơ bản. Với access point Wi-Fi đa gigabit, NAS, máy trạm hoặc thiết bị cần băng thông cao, bạn có thể cân nhắc Switch có cổng 2,5 Gbps hoặc 5 Gbps. Các hệ thống cần truyền dữ liệu lớn giữa máy chủ, Switch và các lớp mạng có thể sử dụng cổng 10 Gbps, 25 Gbps hoặc tốc độ cao hơn tùy dòng sản phẩm.

Khi lựa chọn tốc độ uplink, hãy tính tổng băng thông mà các cổng phía dưới có thể tạo ra. Ví dụ, Switch access 24 cổng Gigabit có thể cần uplink 10 Gbps nếu nhiều thiết bị đồng thời truyền dữ liệu lên máy chủ hoặc lớp mạng phía trên. Với mạng doanh nghiệp lớn hoặc mạng campus, uplink 25 Gbps có thể phù hợp hơn tùy theo lưu lượng thực tế và thiết kế hạ tầng.

Lưu ý rằng tốc độ cổng được công bố là tốc độ kết nối danh định. Tốc độ truyền dữ liệu thực tế còn phụ thuộc vào thiết bị ở đầu bên kia, loại cáp hoặc module quang, cấu hình mạng và tải lưu lượng.

Lưu ý về PoE và PoE+

Switch PoE loại bỏ nhu cầu sử dụng adapter nguồn riêng cho access point Wi-Fi, điện thoại IP và camera IP, giúp đơn giản hóa hệ thống dây cáp và giảm số lượng phần cứng trên mỗi cổng.

Các tiêu chuẩn quan trọng gồm:

• 802.3af: 15,4W/cổng.
• 802.3at PoE+: 30W/cổng.
• 802.3bt PoE++: 60W hoặc 90W/cổng.

Khi lựa chọn switch PoE, hãy tính tổng công suất tiêu thụ của tất cả thiết bị kết nối và đảm bảo tổng ngân sách PoE của switch đáp ứng được nhu cầu, thay vì chỉ xem công suất tối đa trên từng cổng.

Quản lý tập trung trên nền tảng đám mây

Đối với quản trị viên CNTT phụ trách nhiều địa điểm hoặc MSP quản lý mạng cho nhiều khách hàng, switch được quản lý trên nền tảng đám mây có thể giảm đáng kể công việc cấu hình từng thiết bị.

Tìm Switch phù hợp với nhu cầu triển khai

Hub gửi mọi gói tin đến tất cả thiết bị, trong khi switch chỉ chuyển tiếp từng gói tin đến đúng thiết bị đích. Sự khác biệt về kiến trúc này là lý do hub không còn được triển khai trong các mạng mới và switch trở thành nền tảng của mọi mạng LAN có dây hiện đại.

Vì vậy, câu hỏi thực tế không còn là hub hay switch, mà là nên chọn loại switch nào. Switch gigabit unmanaged là đủ cho môi trường nhỏ và cố định. Managed switch hỗ trợ PoE và VLAN là lựa chọn cơ bản cho mạng doanh nghiệp có access point Wi-Fi, camera IP hoặc điện thoại VoIP. Với hệ thống nhiều địa điểm hoặc MSP quản lý hạ tầng cho nhiều khách hàng, cloud-managed switch tích hợp controller sẽ phù hợp hơn.

Câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt chính giữa Hub và Switch là gì?

• Hub là thiết bị Layer 1, gửi mọi gói tin đến tất cả cổng kết nối. Switch là thiết bị Layer 2, sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp gói tin đến đúng cổng kết nối với thiết bị đích. So với hub, switch mang lại hiệu suất cao hơn, bảo mật tốt hơn và băng thông riêng cho từng cổng.

Hub có nhanh hơn switch không?

• Không. Hub thường chậm hơn vì tất cả thiết bị kết nối đều dùng chung một collision domain và một nguồn băng thông. Khi nhiều thiết bị hoạt động, thông lượng khả dụng bị chia sẻ và giảm thêm do xung đột.
• Switch cung cấp kết nối full-duplex theo khả năng của cổng. Tốc độ có thể là 1 Gbps, 2,5 Gbps, 10 Gbps hoặc cao hơn tùy model; không nên xem 1 Gbps là tốc độ cơ bản bắt buộc của mọi Switch.

Tại sao Hub mạng không còn được sử dụng?

• Hub trở nên lỗi thời vì switch gigabit có mức giá tương đương hoặc thấp hơn, switching full-duplex loại bỏ các vấn đề hiệu suất do xung đột trong Ethernet dùng chung, đồng thời những hạn chế về bảo mật và quản lý khiến hub không phù hợp với mạng sản xuất. Việc sản xuất hub phổ biến đã kết thúc vào cuối những năm 2000.

Có thể thay Hub bằng switch mà không thay đổi các thành phần khác trong mạng không?

• Có, trong hầu hết trường hợp. Switch có thể thay thế trực tiếp hub ở cấp độ vật lý. Hệ thống dây cáp, địa chỉ IP và kết nối thiết bị hiện tại vẫn có thể hoạt động mà không cần cấu hình lại.
• Sau khi thay thế, bạn sẽ có chế độ full-duplex, băng thông riêng cho từng cổng và khả năng bảo mật tốt hơn.
• Trường hợp duy nhất có thể cần thay đổi là khi hệ thống hiện tại phụ thuộc vào cơ chế broadcast của hub để thu thập gói tin. Khi đó, bạn cần cấu hình lại hệ thống để sử dụng tính năng port mirroring trên switch.

Hub, Switch và Router khác nhau như thế nào?

• Hub kết nối các thiết bị trên cùng một phân đoạn mạng và gửi toàn bộ lưu lượng đến mọi cổng. Switch kết nối các thiết bị một cách thông minh hơn, chỉ chuyển tiếp lưu lượng đến cổng đích dựa trên địa chỉ MAC.
• Router kết nối các mạng khác nhau, chẳng hạn mạng nội bộ với Internet, và chuyển tiếp lưu lượng dựa trên địa chỉ IP.
• Trong mạng văn phòng thông thường, router đảm nhiệm kết nối WAN và định tuyến giữa các mạng, trong khi switch đảm nhiệm kết nối các thiết bị bên trong mạng LAN.

Hub có thể hoạt động như switch không?

• Không. Hub không có khả năng học địa chỉ MAC và không có cơ chế chuyển tiếp thông minh. Thiết bị chỉ lặp lại tín hiệu nhận được đến tất cả các cổng khác mà không có ngoại lệ.
• Không có cấu hình hoặc phần mềm nào có thể biến Hub thành thiết bị hoạt động giống switch. Hai kiến trúc này khác nhau về bản chất ở cấp độ phần cứng.