Switch là thành phần thiết yếu của quá trình giao tiếp mạng trong hệ sinh thái CNTT hiện đại. Bằng cách chuyển tích các gói dữ liệu từ thiết bị mạng này sang thiết bị mạng khác, chúng cho phép kết nối và khả năng truy cập mạng. Bài viết dưới đây sẽ so sánh 2 loại Switch phổ biến đó chính là Switch Layer 2 và Switch Layer 3 để giúp bạn lựa chọn loại Switch phù hợp với mạng của mình.
1. Tìm hiểu nhanh về Switch Layer 2 và Switch Layer 3
1.1. Switch Layer 2
Switch Layer 2 là thiết bị chuyển mạch mạng truyền thống hoạt động trong lớp liên kết dữ liệu mạng hoặc “lớp 2” của mô hình OSI, hoàn toàn hoạt động trong lớp phần cứng của mạng, các thiết bị chuyển mạch này chuyển tiếp các gói tin dựa trên địa chỉ MAC được chỉ định.
Switch Layer 2 tận dụng chuyển mạch phần cứng để xử lý một lượng lớn dữ liệu trong phân đoạn mạng hoặc mạng LAN. Hầu hết các Switch Layer 2 đều sử dụng bảng giao thức ARP để giao tiếp mạng.
Switch Layer 2 lý tưởng cho mạng gia đình và doanh nghiệp nhỏ vì nó cho phép kết nối nhiều thiết bị chỉ bằng một lần chạy cáp, dễ dàng mở rộng mạng khi cần mà không cần phải lo về việc hết cổng hoặc cơ sở hạ tầng cáp.
1.2. Switch Layer 3
Switch Layer 3 hay còn gọi là switch nhiều lớp, hoạt động ở lớp mạng hay “lớp 3” của mô hình OSI. Các thiết bị chuyển mạch này xử lý và truyền các gói dữ liệu dựa trên địa chỉ IP của thiết bị nguồn và đích.
Switch Layer 3 có thể thực hiện tất cả các chức năng của Switch Layer 2 cùng với định tuyến tĩnh và động trong lớp 3. Điều này có nghĩa là Switch Layer 3 có thể hoạt động trên cả lớp 2 và lớp 3, đồng thời chuyển tiếp các gói dựa trên bảng IP của nó cùng với các bảng ARP, giữa nhiều phân đoạn mạng hoặc mạng con và các mạng LAN ảo (VLAN) khác nhau.
2. So sánh điểm giống nhau giữa Switch Layer 2 và Switch Layer 3
Trước hết, điểm giống nhau giữa Switch Layer 2 và Switch Layer 3 là chúng đều hoạt động trong mô hình OSI (Open System Interconnect. Đây là mô hình tham chiếu để giải thích cho quá trình giao tiếp mạng. Trong mô hình tham chiếu OSI, giao tiếp giữa các hệ thống được chia thành 7 lớp trừu tượng khác nhau bao gồm: lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, lớp mạng, lớp truyền tải, lớp phiên, lớp trình bày và lớp ứng dụng. Trong đó, lớp liên kết dữ liệu được gọi là Layer 2 và lớp mạng được gọi là Layer 3. Vì thế, Switch hoạt động trong 2 lớp này được gọi lần lượt là Switch Layer 2 và Switch Layer 3.
Ngoài ra, cả hai đều được trang bị bảng CAM (Content Addressable Memory). Bảng CAM là nơi lưu trữ thông tin về địa chỉ MAC của các thiết bị trong mạng. Vì thế cả Switch Layer 2 và Switch Layer 3 có khả năng xác định địa chỉ MAC của các thiết bị mục tiêu. Điều này đảm bảo rằng khi gửi gói tin, cả hai loại switch đều chuyển tiếp đến địa chỉ MAC cụ thể mà không gây nhầm lẫn hay sai sót, giúp cho quá trình chuyển tiếp thông tin trong mạng diễn ra chính xác và hiệu quả.
3. So sánh sự khác biệt giữa Switch Layer 2 và Layer 3
Switch Layer 3 không chỉ sở hữu các tính năng của Switch Layer 2 mà còn tham gia vào một số hoạt động dựa trên thông tin của Layer 3 và Layer 4. Chúng tôi sẽ so sánh sự khác biệt giữa Switch Layer 2 và Switch Layer 3 dựa trên các tiêu chí sau đây:
3.1. So sánh về khả năng lưu trữ thông tin
Switch Layer 3, khác biệt với Switch Layer 2, duy trì hai bảng thông tin quan trọng: Bảng CAM và Bảng FIB. Bảng CAM trong Switch Layer 3 thực hiện chức năng tương tự như bảng cảm trên Switch Layer 2. Khi một gói tin được nhận, bộ chuyển mạch sẽ trích xuất thông tin địa chỉ MAC đích từ gói tin và tra cứu trong bảng CAM để xác định cổng đích. Sau đó, gói tin sẽ được chuyển tiếp đến cổng đó.
Bảng CAM thường lưu trữ ba loại thông tin chính: địa chỉ MAC, cổng đích (egress port) và VLAN. Khi một gói tin đến, bảng CAM giúp xác định cổng nơi mà địa chỉ MAC đích thuộc về, từ đó quyết định cổng nào sẽ là điểm đích cho gói tin.
Bảng FIB trong Switch Layer 3, còn được gọi là Forwarding Information Base, hoạt động như một bảng thông tin chuyển tiếp gói tin. Bảng này chứa các thông tin như địa chỉ IP, địa chỉ IP next hop, địa chỉ MAC next hop và cổng đích (egress port). Khi một gói tin có địa chỉ IP đích, bảng FIB được sử dụng để xác định cổng đích và thông tin liên quan đến việc chuyển gói tin đến địa chỉ IP đó. Quá trình này giúp định tuyến gói tin dựa trên địa chỉ IP, trong khi bảng CAM chủ yếu tập trung vào địa chỉ MAC.
3.2. So sánh về phương tiện tra cứu và quản lý thông tin địa chỉ
Trong thiết bị chuyển mạch Switch Layer 2, bảng CAM để tra cứu thông tin, tập trung vào địa chỉ MAC. Còn đối với Switch Layer 3, phương tiện tra cứu chính là Bảng FIB . Bảng FIB không chỉ giữ thông tin về địa chỉ IP mà còn bao gồm cả các thay đổi về địa chỉ MAC (MAC rewrite).
Switch Layer 3 không chỉ cung cấp thông tin hỗ trợ cho Access Control List (ACL) và Quality of Service (QoS) như Switch Layer 2, mà còn mở rộng khả năng giới hạn dữ liệu dựa trên địa chỉ IP, không chỉ là địa chỉ MAC như Switch Layer 2.
3.3. So sánh về chức năng định tuyến
Việc định tuyến, chuyển tiếp dữ liệu dựa trên thông tin Layer 3, theo truyền thống được thực hiện bởi các bộ định tuyến sử dụng địa chỉ IP thay vì địa chỉ MAC. Tuy nhiên, những năm gần đây đã chứng kiến sự ra đời của các thiết bị Switch Layer 3 nhanh hơn và rẻ hơn so với bộ định tuyến và cực kỳ phù hợp với mạng cục bộ. Switch Layer 3 có thể kết nối các Vlan khác nhau và cung cấp nhiều tính năng bảo mật hơn so với Switch Layer 2.
Thay vì bảng địa chỉ MAC, các bộ chuyển mạch Lớp 3 sử dụng bảng ARP, hiển thị cả địa chỉ MAC và IP. Kiểm tra cả hai địa chỉ, Switch Layer 3 sẽ chuyển tiếp gói như Switch Layer 2 hoặc định tuyến gói theo giao thức định tuyến như RIP, OSPF hoặc các tuyến tĩnh.
Dưới đây là bảng so sánh chi tiết sự khác biệt giữa Switch Layer 2 và Switch Layer 3
Tiêu chí | Switch Layer 2 | Switch Layer 3 |
Hoạt động | Hoạt động trên lớp 2 (Data link) của mô hình OSI. | Hoạt động trên lớp 3 (Lớp mạng) của mô hình OSI. |
Chức năng định tuyến | Gửi “khung” đến đích trên cơ sở địa chỉ MAC. | Hỗ trợ định tuyến cao hơn như định tuyến tĩnh và định tuyến động |
Phương thức truyền | Gửi “khung” đến đích dựa trên địa chỉ MAC | Định tuyến gói với sự trợ giúp của địa chỉ IP |
Tốc độ truyền | Khá nhanh vì không nhìn vào phần Lớp 3 của gói dữ liệu | Mất thời gian để kiểm tra các gói dữ liệu trước khi gửi chúng đến đích |
Phạm vi liên lạc | Chỉ có thể giao tiếp trong mạng | Có thể giao tiếp trong hoặc ngoài mạng |
Miền phát sóng | Có một miền phát sóng duy nhất | Có nhiều miền phát sóng |
Chi phí | Tiết kiệm chi phí hiệu quả | Đắt hơn |
4. Một số điều cần lưu ý trước khi mua Switch Layer 2 và Layer 3
Trước khi mua Switch Layer 2 và Layer 3, bạn cần lưu ý rằng Switch Layer 2 chỉ có thể thực hiện một số chức năng nhất định. Switch Layer 2 không thể định tuyến các gói, nghĩa là chúng bị giới hạn trong việc chuyển tiếp các gói dựa trên địa chỉ MAC. Các bộ chuyển mạch này sẽ chỉ chuyển tiếp lưu lượng truy cập đến các thiết bị khác trên phân đoạn mạng cục bộ của nó và không chuyển tiếp qua các phân đoạn khác hoặc thông qua bộ định tuyến.
Switch Layer 2 cũng không hỗ trợ NAT (Dịch địa chỉ mạng) hoặc chuyển tiếp cổng (một dịch vụ cho phép bạn mở các cổng trong tường lửa của mình cho các ứng dụng cụ thể).
Switch Layer 2 còn được gọi là bridge hoặc LAN switch. Thiết bị không biết gói tin đến từ cổng nào hoặc đi đến cổng nào. Switch Layer 2 chỉ biết về địa chỉ MAC của các trạm được kết nối với cổng của chúng và chuyển tiếp các gói dựa trên các địa chỉ MAC đó.
Ngược lại, Switch Layer 3 có thể được triển khai khi mạng trở nên phức tạp và cần chuyển đổi an toàn và hiệu quả hơn. Sự khác biệt chính giữa hai Switch này là sử dụng các phương thức chuyển tiếp khác nhau cho các gói khi chuyển tiếp chúng từ cổng này sang cổng khác trên cùng một thiết bị hoặc giữa các thiết bị trong mạng.
5. Cách chọn Switch phù hợp với nhu cầu kết nối mạng của bạn
Khi nói đến việc chọn Switch phù hợp cho nhu cầu kết nối mạng của bạn, có một số yếu tố bạn cần xem xét.
- Quy mô và độ phức tạp của mạng: Nếu bạn có một mạng nhỏ chỉ có một vài thiết bị hoặc nút thì Switch Layer 2 có thể đáp ứng đủ cho nhu cầu của bạn. Tuy nhiên, nếu bạn có mạng lớn hơn với nhiều mạng con và Vlan thì Switch Layer 3 có thể phù hợp hơn. Các loại Switch này có thể định tuyến lưu lượng giữa các mạng IP khác nhau, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các mạng phức tạp.
- Loại ứng dụng sẽ chạy trên mạng: Ví dụ: nếu bạn đang sử dụng các ứng dụng thời gian thực như VoIP hoặc phần mềm hội nghị truyền hình thì bạn sẽ muốn đảm bảo rằng Switch của mình có khả năng QoS (Chất lượng dịch vụ) để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
- Bảo mật: Hãy tìm các Switch cung cấp các tính năng như lọc địa chỉ MAC và xác thực dựa trên cổng để bảo vệ khỏi truy cập trái phép.
Như vậy, qua bài viết này ta thấy cả Switch Layer 2 và Switch Layer 3 đều đóng vai trò quan trọng trong cơ sở hạ tầng mạng hiện đại. Điều quan trọng là chọn đúng loại Switch dựa trên nhu cầu của bạn thay vì chỉ dựa vào thông số kỹ thuật của nó. Nếu cần được tư vấn hãy nhấc máy ngay liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ nhanh nhất nhé!
