Thiết bị chuyển mạch (Switch) là một thiết bị được sử dụng để kết nối nhiều máy tính bên trong mạng LAN. Switch hoạt động ở lớp 2 (Data link layer) của mô hình OSI, Switch cũng có thể hoạt động ở lớp 3 (Network layer). Switch hoạt động trong lớp 3 thường được gọi là Switch layer 3 hoặc là multilayer switch.
Chức năng cơ bản của Switch là chuyển tiếp các các gói tin của lớp 2 (Ethernet frame) từ thiết bị nguồn sang thiết bị đích, switch có khả năng lựa chọn đường dẫn để quyết định chuyển frame nên mạng LAN có thể hoạt động hiệu quả hơn. Switch nhận biết máy nào kết nối với cổng của nó bằng cách học địa chỉ MAC nguồn trong frame mà nó nhận được. Khi hai máy thực hiện liên lạc với nhau, Switch chỉ thiết lập một mạch ảo giữa hai cổng tương ứng mà không làm ảnh hưởng đến lưu thông trên các cổng khác.
Kiến trúc mạng LAN phổ biến nhất là Ethernet và hầu hết các các thiết bị Switch hiện nay dành cho kiến trúc này.
Một số tính năng / ưu điểm của Switch được liệt kê bên dưới.
• Được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng với nhau trong một mạng cục bộ (LAN).
• Có thể học địa chỉ lớp 2 (MAC) và chuyển tiếp các gói lớp 2 (Ethernet frame) đến đích chính xác
• Có thể kiểm soát truy cập vào các phần khác nhau của mạng.
• Có điều khoản để giám sát việc sử dụng mạng.
• Cung cấp nhiều port kết nối, dễ dàng mở rộng
Các phương thức chuyển mạch của Switch: Store and Forward, Cut-through
Local Area Network (LAN) Switches hỗ trợ các phương thức chuyển mạch khác nhau. Phương thức chuyển mạch quan trọng là store and forward, cut-through. Phương thức chuyển mạch xác định cách thức chuyển đổi nhận, xử lý và chuyển tiếp Ethernet frame lớp 2
Store and forward
Trong store and forward, Switch sao chép từng Ethernet frame hoàn chỉnh vào bộ nhớ chuyển đổi và tính toán kiểm tra dự phòng chu kỳ (Cyclic Redundancy Check (CRC)) cho các lỗi. Thông qua kiểm tra CRC, các Ethernet frame sẽ bị loại bỏ nếu nó có chiều dài nhỏ hơn 64 byte hoặc lớn hơn 1518 byte. Nếu tìm thấy lỗi kiểm tra dự phòng chu kỳ (CRC), Ethernet frame sẽ bị hủy và nếu không có lỗi kiểm tra dự phòng chu kỳ (CRC) thì switch sẽ chuyển Ethernet frame sang thiết bị đích. Store and forward có thể gây ra sự chậm trễ trong việc chuyển đổi do kiểm tra dự phòng chu kỳ (CRC) được tính cho từng Ethernet frame.
Cut-through
Switch hoạt động ở chế độ này, trong cut-through, Switch chỉ sao chép vào bộ nhớ của nó địa chỉ MAC đích (6 byte đầu tiên) của frame trước khi đưa ra quyết định chuyển đổi. Switch hoạt động ở chế độ cut-through làm giảm độ trễ vì switch bắt đầu chuyển tiếp Ethernet frame ngay khi nó đọc địa chỉ MAC đích và xác định cổng chuyển đổi đi. Vấn đề liên quan đến cut-through là Switch có thể chuyển tiếp các bad frame.
Khác biệt giữa Half-duplex and Full-duplex
Switch có thể hoạt động ở hai chế độ. Half-duplex và Full-duplex, mạng cục bộ Half-duplex tồn tại bình thường trong môi trường như 10Base2 (coaxial cable), 10Base5 (coaxial cable) và Hub Ethernet. Các thiết bị hoạt động trong Half-duplex không thể gửi và nhận dữ liệu đồng thời. Một thiết bị chỉ có thể gửi dữ liệu hoặc chỉ nhận dữ liệu trong mạng cục bộ Half-duplex (LAN). Trong mạng cục bộ Half-duplex, một thiết bị sẽ gửi frame và tất cả các thiết bị khác trong collision domain lắng nghe Ethernet frame
Hầu như tất cả các mạng hiện tại hoạt động ở chế độ Full-duplex. Trong Mạng cục bộ (LAN) hoạt động ở chế độ Full-duplex, một thiết bị có thể gửi và nhận các Ethernet frame cùng một lúc. Trong Full-duplex, có các kênh riêng biệt để gửi và nhận khung. Không có collision detection trong các thiết bị hoạt động ở chế độ Full-duplex.
