Switch layer 2 là gì? nguyên lý hoạt động và chức năng của switch layer 2

Tìm hiểu switch Layer 2 là gì, cơ chế hoạt động, chức năng và lợi ích trong mạng LAN doanh nghiệp, hướng dẫn chọn đúng loại switch phù hợp.

Switch Layer 2 – thiết bị tưởng đơn giản nhưng lại rất dễ trở thành “hàng khan hiếm”

Có bao giờ bạn đi tìm một mẫu switch Layer 2 ở thời điểm triển khai dự án, nhưng nhà phân phối lại báo hết hàng hoặc phải đặt trước? Điều này xuất phát từ thực tế nhu cầu sử dụng switch Layer 2 cực kỳ cao trong mọi hệ thống mạng. Đây là thiết bị nền tảng, nơi tất cả máy tính, camera, điện thoại IP, máy in, WiFi Access Point kết nối trực tiếp vào. Dù doanh nghiệp lớn hay nhỏ, switch Layer 2 gần như luôn hiện diện ở tầng truy cập (Access Layer).

Không chỉ đóng vai trò truyền dữ liệu đơn thuần, switch Layer 2 còn giúp đảm bảo tốc độ, độ ổn định và khả năng phân tách mạng nội bộ thông qua VLAN. Khi thiếu switch phù hợp, hệ thống dễ rơi vào tình trạng “mạng chậm không rõ lý do”, khiến quản lý và vận hành gặp khó khăn.

Những băn khoăn thực tế trong quản trị mạng – điều mà switch Layer 2 có thể giải quyết

Khi doanh nghiệp phát triển, số lượng thiết bị tăng lên mỗi ngày. Từ nhân viên mới, phòng ban mới, đến camera giám sát, WiFi mở rộng. Một switch Layer 2 hoạt động không ổn định có thể khiến hệ thống gặp:

Độ trễ tăng trong truyền dữ liệu
Mạng giật lag khi họp online
Camera mất khung hình hoặc bị đứng hình
Các thiết bị không nhận IP hoặc kết nối chập chờn
Nhân viên kêu mạng chậm nhưng không biết nguyên nhân nằm ở đâu

Switch Layer 2 giúp bạn lấy lại sự ổn định cho mạng LAN bằng cơ chế học và xử lý gói tin thông minh. Khi mọi thứ được kết nối đúng cách, bạn sẽ cảm thấy mạng chạy mượt mà, ổn định và dễ quản lý hơn rất nhiều.

Hiểu đúng tầm quan trọng của switch layer 2 trong mạng LAN giúp doanh nghiệp tránh nâng cấp sai hướng và tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành.

Switch Layer 2 hoạt động như thế nào? Cùng bóc tách cơ chế xử lý gói tin để hiểu bản chất

Switch Layer 2 hoạt động chủ yếu dựa trên địa chỉ MAC và thuộc tầng 2 trong mô hình OSI. Khi một thiết bị kết nối vào switch và gửi dữ liệu, switch sẽ thực hiện các bước:

Học địa chỉ MAC (MAC Learning)
Switch ghi nhớ địa chỉ MAC của thiết bị và gán địa chỉ đó với cổng tương ứng.

Lọc gói tin (Filtering)
Nếu thiết bị đích không tồn tại trong bảng MAC, switch sẽ broadcast gói tin để tìm thiết bị.

Chuyển tiếp gói tin (Forwarding)
Khi đã xác định địa chỉ đích, switch chuyển gói tin đúng cổng mà không lan sang các cổng khác.

Giảm va chạm và chia miền xung đột (Collision Domain)
Mỗi cổng của switch Layer 2 là một miền xung đột độc lập, giúp giảm tắc nghẽn mạng.

VLAN – phân chia mạng nội bộ linh hoạt
Cho phép chia mạng thành các vùng riêng biệt, tăng bảo mật và tối ưu lưu lượng.

Cơ chế này giúp switch Layer 2:

Duy trì tốc độ ổn định
Tránh lãng phí băng thông
Tối ưu hiệu suất khi nhiều thiết bị hoạt động cùng lúc

Những tính năng và ưu điểm khiến switch Layer 2 được tin dùng rộng rãi

1. Kết nối thiết bị đầu cuối hiệu quả

Switch Layer 2 là điểm tiếp xúc trực tiếp của người dùng với mạng, đảm bảo mọi truy cập đều nhanh và ổn định.

2. Hỗ trợ VLAN tăng bảo mật và phân chia mạng rõ ràng

Các phòng ban có thể được tách biệt mạng logic mà không phải lắp đặt hệ thống vật lý khác nhau.

3. QoS tối ưu lưu lượng quan trọng

Ví dụ cuộc gọi VoIP, họp video, dữ liệu máy chủ sẽ luôn được ưu tiên.

4. Hỗ trợ PoE/PoE+

Cấp nguồn cho camera, AP WiFi, điện thoại IP mà không cần adapter riêng.

5. Bảo trì và quản lý dễ dàng

Hỗ trợ giao diện Web, CLI, SNMP, NETCONF giúp giám sát và tự động hóa.

Khi switch layer 2 hỗ trợ VLAN và PoE, khả năng triển khai hệ thống vừa gọn gàng vừa tiết kiệm chi phí hạ tầng tăng lên rõ rệt.

Khi nào nên dùng switch Layer 2 và khi nào nên cân nhắc Layer 3?

Trường hợp	Chọn Layer 2	Chọn Layer 3
Hệ thống mạng nhỏ đến vừa	Khuyến nghị	Có thể không bắt buộc
Mạng nhiều VLAN	Có, nhưng cần router hoặc L3 switch trong lõi	Khuyến nghị
Mạng nội bộ camera, WiFi, VoIP	Rất phù hợp	Không cần thiết nếu không định tuyến
Mạng doanh nghiệp lớn, nhiều site	Có thể dùng ở tầng Access	Dùng ở tầng Core hoặc Distribution

Một giải pháp mạng chuẩn thường là:

Core: Switch Layer 3
Access: Switch Layer 2

Vậy Định nghĩa – Switch layer 2 là gì?

Bộ chuyển mạch switch layer 2 là một loại switch mạng hoặc thiết bị hoạt động trên lớp liên kết dữ liệu (OSI Layer 2) và sử dụng địa chỉ MAC để xác định đường dẫn thông qua nơi các khung sẽ được chuyển tiếp.

Switch layer 2 sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch dựa trên phần cứng để kết nối và truyền dữ liệu trong mạng cục bộ (LAN). Một chuyển mạch layer 2 switch cũng có thể được gọi là một cầu nối bridge đa kênh.

Giải thích Switch layer 2:

Chuyển mạch Switch L2 chịu trách nhiệm chính về việc truyền dữ liệu trên lớp vật lý và thực hiện kiểm tra lỗi trên mỗi khung được truyền và nhận. Một chuyển mạch L2 switching yêu cầu địa chỉ MAC của NIC trên mỗi nút mạng để truyền dữ liệu.

Nó tự động tìm địa chỉ MAC bằng cách sao chép địa chỉ MAC của mỗi khung nhận được hoặc nghe các thiết bị trên mạng và duy trì địa chỉ MAC của chúng trong bảng chuyển tiếp. Điều này cũng cho phép L2 Switch gửi nhanh khung đến các nút đích.

Tuy nhiên, giống như các switch lớp khác (3,4 trở đi), một chuyển mạch switch lớp 2 (L2) không thể truyền tải gói tin trên địa chỉ IP và không có bất kỳ cơ chế nào để ưu tiên các gói dựa trên ứng dụng gửi / nhận.

Nguyên lý hoạt động và chức năng của switch layer 2 Cisco

Chuyển mạch switch lớp 2 là thiết bị mạng chuyển tiếp lưu lượng dựa trên địa chỉ lớp MAC (Ethernet hoặc Token Ring).

Công nghệ cầu nối đã được khoảng từ những năm 1980 (và thậm chí có thể sớm hơn). Bridge liên quan đến việc phân đoạn các mạng cục bộ (LAN) ở cấp lớp 2. Một bridge thường tìm hiểu về các địa chỉ điều khiển truy cập phương tiện (MAC) trên mỗi cổng của nó và chuyển các khung MAC một cách minh bạch đến các cổng đó.

Những bridge này cũng đảm bảo rằng các frame được đặt cho các địa chỉ MAC nằm trên cùng một cổng với trạm gốc không được chuyển tiếp đến các cổng khác. Vì mục đích của cuộc thảo luận này, chúng tôi chỉ xem xét các mạng LAN Ethernet.

Thiết bị chuyển mạch lớp 2 có hiệu quả cung cấp chức năng tương tự. Chúng tương tự như các bridge đa dạng ở chỗ chúng học và chuyển tiếp các frame trên mỗi cổng. Sự khác biệt chính là sự tham gia của phần cứng đảm bảo rằng nhiều đường dẫn chuyển đổi bên trong switch có thể hoạt động cùng một lúc.

Có ba chức năng của switch layer 2 riêng biệt

địa chỉ – address learning
các quyết định chuyển tiếp/lọc – forward/filter decisions
tránh vòng lặp – loop avoidance

Địa chỉ

Switch layer 2 và bridge nhớ địa chỉ phần cứng nguồn của mỗi khung nhận được trên một giao diện và chúng nhập thông tin này vào cơ sở dữ liệu MAC được gọi là bảng chuyển tiếp / bộ lọc.

Chuyển tiếp / quyết định lọc

Khi một frame được nhận trên một giao diện, switch sẽ nhìn vào địa chỉ phần cứng đích và tìm thấy giao diện thoát trong cơ sở dữ liệu MAC. Khung chỉ được chuyển tiếp ra cổng đích được chỉ định.

Tránh vòng lặp

Nếu nhiều kết nối giữa các switch được tạo cho mục đích dự phòng, các vòng lặp mạng có thể xảy ra. Giao thức cây spanning (STP) được sử dụng để ngăn chặn các vòng lặp mạng trong khi vẫn cho phép dự phòng.

Hỏi nơi mua uy tín, đúng giá, đúng nhu cầu

Switch Layer 2 có nhiều mức giá khác nhau, phụ thuộc:

Hãng sản xuất
Số port (8, 24, 48 port)
Tính năng PoE/PoE+
Tốc độ uplink (1G hoặc 10G)
Khả năng stacking trong doanh nghiệp lớn

Bạn có thể để lại:

Số lượng nhân viên
Số lượng camera/WiFi
Nhu cầu bảo mật hoặc VLAN

Mình sẽ gợi ý model phù hợp giúp tránh mua dư thừa hoặc quá yếu.

Kết luận

Nếu bạn đang cần mua switch layer 2 để sử dụng cho hạ tầng access switch mạng LAN, bạn cần một vài thông số quan trọng mà bạn nên kiểm tra, bao gồm cả tỷ lệ chuyển tiếp, băng thông backplane, số VLAN, bộ nhớ của địa chỉ MAC, độ trễ…

Switch Layer 2 là nền móng thực sự của mạng nội bộ doanh nghiệp. Khi thiết bị này hoạt động ổn định, toàn bộ hệ thống sẽ trơn tru, hiệu suất nhân viên tăng, dữ liệu luân chuyển nhanh và an toàn hơn. Chọn đúng loại switch ngay từ đầu luôn là khoản đầu tư thông minh, lâu dài và tiết kiệm.