So sánh Hub và Switch: Khác biệt cơ bản

Trong thế giới mạng máy tính, có ba loại thiết bị thường gây nhầm lẫn là Hub, Switch và Router. Mặc dù đều đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị, chức năng và nguyên lý hoạt động của chúng lại hoàn toàn khác biệt. Bài viết này sẽ giúp bạn so sánh Hub và Switch, đồng thời làm rõ vai trò của Router để hiểu rõ hơn về các thành phần cơ bản trong hệ thống mạng.

Hub là gì và hoạt động như thế nào?

Trước khi đi sâu vào so sánh Hub và Switch, chúng ta cần nắm vững định nghĩa của từng loại thiết bị. Hub là một thiết bị mạng đơn giản hoạt động ở lớp vật lý (Physical Layer) của mô hình OSI. Chức năng chính của Hub là kết nối nhiều thiết bị mạng (như máy tính, máy in mạng) lại với nhau trong cùng một mạng LAN. Hub thường có từ 4 đến 24 cổng kết nối.

Khi một gói dữ liệu (thường ở dạng tín hiệu điện hoặc bit) được gửi đến một cổng của Hub, Hub sẽ sao chép gói dữ liệu đó và truyền nó đến tất cả các cổng còn lại, trừ cổng nhận dữ liệu ban đầu. Hub không có khả năng phân tích hay xử lý thông tin địa chỉ của gói tin. Do đó, mọi thiết bị kết nối với Hub đều nhận được cùng một gói dữ liệu, bất kể đích thực của gói tin là ở đâu. Điều này tạo ra một miền đụng độ (collision domain) duy nhất cho tất cả các cổng, dẫn đến hiệu suất mạng thấp và dễ xảy ra đụng độ dữ liệu khi có nhiều thiết bị cùng gửi dữ liệu đồng thời. Hub hoạt động ở chế độ bán song công (half duplex), nghĩa là tại một thời điểm chỉ có thể truyền hoặc nhận dữ liệu, không thể đồng thời.

Switch là gì và tại sao vượt trội hơn Hub?

Khác với Hub đơn giản, Switch mạng là một thiết bị thông minh hơn, hoạt động chủ yếu ở lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer) của mô hình OSI. Switch cũng được sử dụng để kết nối các thiết bị trong mạng LAN, thường là trung tâm của cấu trúc mạng hình sao. Switch có khả năng “học” và ghi nhớ địa chỉ MAC của các thiết bị được kết nối vào từng cổng của nó, lưu trữ thông tin này trong một bảng gọi là bảng MAC address table.

Khi một khung dữ liệu (frame) được gửi đến Switch, Switch sẽ đọc địa chỉ MAC đích trong khung dữ liệu đó. Dựa vào bảng MAC address table, Switch sẽ xác định cổng tương ứng với địa chỉ MAC đích và chỉ chuyển tiếp khung dữ liệu đó đến đúng cổng đó, thay vì truyền đến tất cả các cổng như Hub. Quá trình này gọi là chuyển mạch (switching). Bằng cách chuyển tiếp dữ liệu một cách thông minh đến đúng đích, Switch giúp giảm đáng kể lượng dữ liệu không cần thiết trên mạng, chia nhỏ miền đụng độ thành từng cổng riêng biệt (mỗi cổng là một miền đụng độ riêng). Điều này cải thiện đáng kể hiệu suất và tốc độ mạng. Switch có thể hoạt động ở chế độ song công toàn phần (full duplex), cho phép gửi và nhận dữ liệu đồng thời trên mỗi cổng, tối ưu hóa băng thông. Switch thường có số lượng cổng tương tự hoặc nhiều hơn Hub, phổ biến với các loại 24 hoặc 48 cổng.

Minh họa so sánh Hub và Switch trong cấu trúc mạng LAN

<>Xem Thêm Bài Viết:<>

• Quy tắc 3 giây: Chìa khóa an toàn khi lái xe
• Bi gầm LED Eagle Fog Light: Ánh sáng phá sương vượt trội
• Dán Decal Xe Ô Tô Tân Bình: Lợi Ích Và Kinh Nghiệm Chọn Dịch Vụ Uy Tín
• Dịch Vụ Rửa Xe Ô Tô Cao Cấp: Lựa Chọn Hàng Đầu
• Mức phạt lỗi sử dụng điện thoại khi đi xe máy 2025

Sự khác nhau cốt lõi giữa Hub và Switch

Việc so sánh Hub và Switch cho thấy những điểm khác biệt quan trọng về nguyên lý hoạt động, hiệu suất và chức năng:

Nguyên lý hoạt động khác biệt

Điểm khác biệt cơ bản nhất nằm ở cách xử lý và chuyển tiếp dữ liệu. Hub hoạt động như một thiết bị quảng bá đơn thuần: nhận tín hiệu từ một cổng và truyền (broadcast) đến tất cả các cổng khác. Nó không hiểu về địa chỉ MAC hay địa chỉ IP. Ngược lại, Switch là thiết bị chuyển mạch: nó học và sử dụng địa chỉ MAC để đưa ra quyết định thông minh về việc gửi dữ liệu đến cổng nào. Khung dữ liệu chỉ được chuyển tiếp đến cổng đích, hoặc quảng bá nếu địa chỉ MAC đích chưa được biết hoặc là địa chỉ broadcast. Điều này giúp giảm thiểu lưu lượng không cần thiết trong mạng nội bộ.

Hiệu suất và tốc độ truyền

Do cách hoạt động quảng bá và chỉ hỗ trợ bán song công, Hub có hiệu suất thấp hơn nhiều. Băng thông tổng của Hub được chia sẻ cho tất cả các thiết bị kết nối. Việc dễ xảy ra đụng độ dữ liệu (collision) càng làm giảm hiệu suất. Switch, với khả năng chuyển mạch trực tiếp và hỗ trợ song công toàn phần trên mỗi cổng, mang lại hiệu suất cao hơn đáng kể. Mỗi cổng của Switch có thể đạt được băng thông tối đa độc lập (ví dụ: 100Mbps hoặc 1Gbps), và truyền/nhận dữ liệu đồng thời mà không gây đụng độ giữa các cổng khác nhau. Tốc độ truyền dữ liệu trên Switch thường cao hơn nhiều so với Hub (10Mbps – 1Gbps so với chỉ 10Mbps của Hub).

Vai trò trong mô hình OSI

Một khác biệt quan trọng khác là tầng hoạt động trong mô hình OSI. Hub hoạt động ở lớp vật lý (tầng 1), chỉ xử lý tín hiệu điện/bit. Switch hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu (tầng 2), xử lý các khung dữ liệu (frame) và sử dụng địa chỉ MAC. Việc hoạt động ở tầng cao hơn cho phép Switch có khả năng phân tích và đưa ra quyết định chuyển mạch dựa trên thông tin địa chỉ.

Router là gì?

Router hay bộ định tuyến là một thiết bị mạng phức tạp hơn nữa, hoạt động ở lớp mạng (network layer – tầng 3) của mô hình OSI. Router được thiết kế để kết nối các mạng khác nhau, chẳng hạn như kết nối mạng LAN của bạn với Internet (mạng WAN) hoặc kết nối hai mạng LAN khác nhau. Chức năng chính của Router là định tuyến (routing) các gói dữ liệu (packet) giữa các mạng dựa trên địa chỉ IP.

Router duy trì một bảng định tuyến (routing table) chứa thông tin về các đường đi tốt nhất để gửi gói dữ liệu đến các mạng đích khác nhau. Khi nhận được một gói dữ liệu, Router đọc địa chỉ IP đích và tham chiếu bảng định tuyến để quyết định cổng nào nên chuyển gói tin ra ngoài để đến đích. Router tạo ra các miền quảng bá (broadcast domain) riêng biệt cho mỗi giao diện của nó, nghĩa là các tín hiệu quảng bá chỉ giới hạn trong mạng mà giao diện đó kết nối, không lan sang các mạng khác.

Phân biệt Hub, Switch và Router

Để so sánh Hub và Switch một cách toàn diện và đặt chúng vào ngữ cảnh lớn hơn, việc hiểu thêm về Router là cần thiết.

Sơ đồ phân biệt các thiết bị mạng Hub, Switch và Router

Sự khác biệt lớn nhất giữa ba thiết bị này nằm ở chức năng và tầng hoạt động:

• Hub: Thiết bị đơn giản nhất, hoạt động ở lớp vật lý. Chỉ khuếch đại tín hiệu và quảng bá dữ liệu đến tất cả các cổng. Tất cả các thiết bị kết nối đều nằm trong một miền đụng độ và miền quảng bá duy nhất. Gần như không còn được sử dụng trong các mạng hiện đại.
• Switch: Thiết bị thông minh hơn, hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu. Sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp khung dữ liệu đến đúng cổng đích. Chia nhỏ miền đụng độ cho từng cổng, nhưng tất cả các thiết bị kết nối với Switch vẫn nằm trong một miền quảng bá duy nhất (trừ khi sử dụng VLANs). Là xương sống của hầu hết các mạng LAN hiện đại.
• Router: Thiết bị phức tạp nhất, hoạt động ở lớp mạng. Sử dụng địa chỉ IP để định tuyến gói dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Tạo ra các miền quảng bá riêng biệt cho mỗi mạng mà nó kết nối. Là thiết bị cần thiết để truy cập Internet hoặc kết nối các mạng LAN phân tán.

Có thể hình dung đơn giản: Hub giống như một bộ chia điện, bất cứ dòng điện nào vào đều được chia đều ra tất cả các ổ cắm. Switch giống như một người đưa thư nội bộ trong một tòa nhà, biết rõ từng người ở phòng nào và chỉ đưa thư đến đúng phòng đó. Router giống như bưu điện trung tâm, biết đường đi đến các thành phố/quốc gia khác nhau và chuyển phát thư giữa chúng.

Ứng dụng thực tế của từng thiết bị

Do sự khác biệt về chức năng và hiệu suất, Hub, Switch và Router có các ứng dụng khác nhau trong thế giới thực:

• Hub: Như đã đề cập, Hub gần như không còn được sử dụng trong các mạng máy tính hiện đại do hiệu suất kém và khả năng gây đụng độ cao. Chúng có thể thỉnh thoảng xuất hiện trong các hệ thống rất đơn giản hoặc làm thiết bị thử nghiệm.
• Switch: Switch là thiết bị trung tâm trong hầu hết các mạng LAN tại nhà, văn phòng nhỏ, doanh nghiệp hay trung tâm dữ liệu. Chúng cung cấp kết nối hiệu quả và tốc độ cao cho các máy tính, máy chủ, máy in và các thiết bị khác trong cùng một mạng nội bộ. Các Switch phức tạp hơn còn hỗ trợ VLAN (Virtual LAN) để phân chia mạng vật lý thành nhiều mạng logic nhỏ hơn, tăng cường bảo mật và quản lý.
• Router: Router là thiết bị cần thiết để kết nối mạng nội bộ (LAN) của bạn với các mạng bên ngoài như Internet (WAN). Tại gia đình, Router Wi-Fi tích hợp cả chức năng định tuyến, chuyển mạch (cho các cổng LAN) và điểm truy cập không dây. Trong môi trường doanh nghiệp, Router chuyên dụng quản lý việc truyền dữ liệu giữa các văn phòng chi nhánh, kết nối VPN, và các chức năng định tuyến phức tạp khác.

Việc lựa chọn loại thiết bị phù hợp phụ thuộc vào quy mô mạng, yêu cầu về hiệu suất, bảo mật và chi phí. Trong hầu hết các trường hợp hiện nay, Switch đã thay thế Hub hoàn toàn trong mạng LAN, và Router đảm nhận vai trò kết nối liên mạng.

Câu hỏi thường gặp (FAQs)

Hub có còn được sử dụng phổ biến không?
Hub gần như không còn được sử dụng trong các mạng máy tính hiện đại do hiệu suất rất thấp và dễ gây đụng độ dữ liệu. Switch đã thay thế Hub trong hầu hết các ứng dụng mạng LAN.

Switch hoạt động ở tầng nào của mô hình OSI?
Switch chủ yếu hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer – tầng 2) của mô hình OSI, sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu. Một số Switch lớp 3 nâng cao có thể hoạt động ở lớp mạng.

Router hoạt động ở tầng nào của mô hình OSI?
Router hoạt động ở lớp mạng (Network Layer – tầng 3) của mô hình OSI, sử dụng địa chỉ IP để định tuyến các gói dữ liệu giữa các mạng khác nhau.

Tại sao Switch hiệu quả hơn Hub?
Switch hiệu quả hơn Hub vì nó chỉ chuyển tiếp dữ liệu đến đúng cổng đích dựa trên địa chỉ MAC, thay vì quảng bá đến tất cả các cổng như Hub. Điều này giảm lưu lượng không cần thiết, giảm đụng độ và cho phép hoạt động song công toàn phần, mang lại hiệu suất cao hơn nhiều.

Khi nào nên sử dụng Router thay vì Switch?
Bạn cần sử dụng Router khi muốn kết nối hai hoặc nhiều mạng khác nhau, ví dụ như kết nối mạng LAN nhà bạn với Internet (mạng WAN) hoặc kết nối mạng LAN của hai chi nhánh văn phòng. Switch chỉ dùng để kết nối các thiết bị trong cùng một mạng LAN.

Miền đụng độ (Collision Domain) là gì và nó liên quan đến Hub, Switch như thế nào?
Miền đụng độ là một phân đoạn mạng mà tại đó các gói dữ liệu có thể “đụng độ” hoặc xung đột với nhau nếu được gửi đồng thời. Hub tạo ra một miền đụng độ duy nhất cho tất cả các cổng. Switch chia nhỏ miền đụng độ cho từng cổng, giảm đáng kể khả năng xảy ra đụng độ.

Miền quảng bá (Broadcast Domain) là gì?
Miền quảng bá là một phân đoạn mạng mà tại đó các tín hiệu quảng bá (broadcast) được lan truyền. Tất cả các thiết bị kết nối với một Hub hoặc Switch (trong cấu hình cơ bản) thường nằm trong cùng một miền quảng bá. Router chặn tín hiệu quảng bá và không chuyển tiếp chúng sang các mạng khác, do đó mỗi cổng của Router tạo ra một miền quảng bá riêng biệt.

Full Duplex và Half Duplex khác nhau thế nào?
Half Duplex (bán song công) nghĩa là thiết bị chỉ có thể truyền hoặc nhận dữ liệu tại một thời điểm. Full Duplex (song công toàn phần) nghĩa là thiết bị có thể truyền và nhận dữ liệu đồng thời. Switch có thể hoạt động ở chế độ Full Duplex trên mỗi cổng, trong khi Hub chỉ hoạt động ở chế độ Half Duplex.

Hiểu rõ sự khác biệt giữa Hub, Switch và Router là kiến thức nền tảng quan trọng trong lĩnh vực mạng máy tính. Mặc dù cùng có chức năng kết nối, cách thức hoạt động và vai trò của chúng trong cấu trúc mạng lại rất khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống. Hy vọng bài viết này từ Brixton Việt Nam đã cung cấp cái nhìn rõ ràng và đầy đủ hơn về ba thiết bị mạng cơ bản này.