Hub là gì? So sánh Hub và Switch trong hệ thống mạng

Trong thế giới thiết bị mạng, có những thiết bị thoạt nhìn bề ngoài giống hệt nhau: cùng là một chiếc hộp nhỏ, có hàng loạt cổng kết nối RJ45 và đèn LED nhấp nháy. Tuy nhiên, “nội công” bên trong lại hoàn toàn khác biệt. Hai cái tên thường gây nhầm lẫn nhất chính là Hub và Switch.

Việc không phân biệt được hai thiết bị này không chỉ là vấn đề sai lệch thuật ngữ, mà nó còn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ, tính bảo mật và hiệu suất của toàn bộ hệ thống mạng doanh nghiệp hay gia đình bạn. Bài viết này sẽ giúp bạn “giải phẫu” tường tận về Hub, và lý giải tại sao Switch lại trở thành chuẩn mực hiện đại.

Tổng quan: Tại sao cần phân biệt Hub và Switch?

Nhiều người dùng phổ thông thường gọi chung tất cả các bộ chia mạng là “cục chia mạng” mà không quan tâm nó là Hub hay Switch. Đây là một sự hiểu lầm tai hại.

• Vấn đề: Nếu bạn sử dụng Hub cho một mạng lưới có lưu lượng truy cập lớn (như văn phòng, quán game, camera an ninh), hệ thống sẽ thường xuyên bị nghẽn mạng, chập chờn và thậm chí là mất kết nối.

• Mục tiêu: Hiểu rõ bản chất kỹ thuật sẽ giúp bạn chọn đúng thiết bị, tối ưu hóa băng thông đường truyền và tiết kiệm chi phí vận hành lâu dài.

Hub là gì? (Tìm hiểu chuyên sâu)

Khái niệm kỹ thuật

Hub (hay còn gọi là Ethernet Hub/Repeater Hub) là thiết bị kết nối mạng cơ bản nhất, đóng vai trò điểm kết nối trung tâm cho các thiết bị trong mạng LAN (Mạng nội bộ).

Xét trên mô hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection), Hub hoạt động hoàn toàn ở Lớp 1 (Physical Layer – Tầng vật lý). Điều này có nghĩa là Hub “không có não”. Nó không hiểu dữ liệu là gì, không biết địa chỉ IP hay địa chỉ MAC của thiết bị. Nó chỉ đơn thuần là nhận tín hiệu điện (bit 0 và 1) và truyền đi.

Cơ chế hoạt động: “Chuyển tiếp vô điều kiện”

Hãy tưởng tượng Hub giống như một người đưa tin cầm loa phóng thanh.

Khi Hub nhận được một gói dữ liệu (data packet) từ máy tính A gửi cho máy tính B tại một cổng bất kỳ, nó sẽ hoạt động theo cơ chế Flooding (Tràn ngập). Cụ thể:

1. Hub nhân bản gói tin đó.

2. Nó gửi gói tin này đến tất cả các cổng còn lại trên thiết bị (ngoại trừ cổng gửi).

3. Máy tính B sẽ nhận và xử lý dữ liệu. Máy tính C, D, E… cũng nhận được dữ liệu nhưng sẽ kiểm tra và thấy “không phải của mình” nên hủy bỏ.

Hậu quả: Cơ chế này tạo ra một lượng lớn lưu lượng rác (spam traffic) trên mạng, gây lãng phí băng thông khủng khiếp.

Phân loại Hub

Hiện nay Hub rất hiếm gặp, nhưng về lý thuyết chúng được chia làm:

• Passive Hub (Hub thụ động): Chỉ đơn thuần là nối dây, không dùng nguồn điện ngoài, không khuếch đại tín hiệu.

• Active Hub (Hub chủ động): Có khả năng khuếch đại tín hiệu (đóng vai trò như một Repeater) để truyền đi xa hơn, cần nguồn điện.

Switch là gì? (Cơ sở để so sánh)

Ngược lại với Hub, Switch (Bộ chuyển mạch) được coi là một thiết bị thông minh. Switch hoạt động ở Lớp 2 (Data Link Layer – Tầng liên kết dữ liệu) của mô hình OSI.

Sự khác biệt “ăn tiền” nhất của Switch là nó sở hữu Bảng địa chỉ MAC (MAC Address Table). Khi máy A gửi tin cho máy B, Switch sẽ “nhìn” vào địa chỉ đích và thiết lập một con đường riêng biệt để gói tin đi thẳng từ A đến B mà không làm phiền các máy khác.

Phân biệt chi tiết giữa Hub và Switch

Dưới đây là sự so sánh sâu về mặt kỹ thuật để bạn thấy rõ sự chênh lệch đẳng cấp giữa hai thiết bị này:

Tầng hoạt động trong mô hình OSI

• Hub: Hoạt động tại Lớp 1 (Vật lý). Nó chỉ thao tác với tín hiệu điện và các bit nhị phân.

• Switch: Hoạt động tại Lớp 2 (Data Link), một số dòng cao cấp (Layer 3 Switch) còn hoạt động ở Lớp Mạng. Nó xử lý các Khung dữ liệu (Frame).

Phương thức truyền dữ liệu

• Hub – Truyền quảng bá (Broadcast): Như ví dụ “loa phóng thanh” ở trên, Hub bắt buộc mọi thiết bị trong mạng phải nhận dữ liệu dù chúng không muốn. Điều này gây ra hiện tượng bão Broadcast (Broadcast Storm) nếu mạng quá lớn.

• Switch – Truyền đơn tuyến (Unicast): Switch tạo ra một mạch ảo (virtual circuit) riêng giữa người gửi và người nhận. Dữ liệu đi đúng địa chỉ, bảo toàn băng thông cho các tác vụ khác.

Chế độ truyền dẫn (Transmission Mode)

Đây là yếu tố quyết định tốc độ thực tế:

• Hub – Bán song công (Half-duplex): Tương tự như bộ đàm. Tại một thời điểm, máy tính chỉ có thể gửi hoặc nhận dữ liệu. Nếu hai máy cùng gửi dữ liệu vào Hub cùng một lúc, sẽ xảy ra Xung đột (Collision) và cả hai phải gửi lại.

• Switch – Song công toàn phần (Full-duplex): Tương tự như điện thoại di động. Máy tính có thể vừa gửi vừa nhận dữ liệu đồng thời. Tốc độ truyền tải nhờ đó mà tăng gấp đôi và không bao giờ xảy ra xung đột.

Miền xung đột (Collision Domain)

• Hub: Toàn bộ Hub là 1 miền xung đột duy nhất. Càng nhiều máy tính cắm vào Hub, khả năng va chạm dữ liệu càng cao, mạng càng chậm.

• Switch: Mỗi cổng trên Switch là một miền xung đột riêng biệt. Switch chia nhỏ rủi ro, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng va chạm dữ liệu trên đường truyền.

Hiệu suất và Băng thông

• Hub – Chia sẻ băng thông (Shared Bandwidth): Nếu bạn có đường mạng 100Mbps và dùng Hub 5 cổng nối 5 máy tính đang tải dữ liệu. Mỗi máy chỉ nhận được tối đa 20Mbps.

• Switch – Băng thông dành riêng (Dedicated Bandwidth): Với Switch, mỗi cổng đều được đảm bảo tốc độ 100Mbps độc lập. Tổng băng thông xử lý của Switch (Backplane bandwidth) lớn hơn rất nhiều so với Hub.

Tính bảo mật

• Hub: Rất thấp. Vì dữ liệu được “rải” đi khắp nơi, một hacker chỉ cần cắm máy vào một cổng bất kỳ của Hub và dùng phần mềm bắt gói tin (như Wireshark) là có thể đọc trộm toàn bộ dữ liệu của người khác trong mạng.

• Switch: Cao hơn. Dữ liệu chỉ đi đến đích chỉ định, các cổng khác không nhận được dữ liệu nên rất khó để nghe lén (Sniffing), trừ khi hacker tấn công vào chính con Switch (ARP Spoofing).

Ưu và nhược điểm thực tế của Hub

Ưu điểm (Rất hạn chế)

Thực tế, Hub gần như không còn ưu điểm về mặt vận hành mạng so với Switch. Tuy nhiên, nó vẫn còn giá trị trong một trường hợp duy nhất:

• Phân tích mạng (Network Analysis): Các kỹ sư mạng đôi khi thích dùng Hub để kết nối thiết bị kiểm tra (Protocol Analyzer). Vì Hub “copy” dữ liệu ra tất cả các cổng, kỹ sư có thể dễ dàng bắt gói tin để chẩn đoán lỗi hệ thống mà không cần cấu hình phức tạp như trên Switch (Port Mirroring).

Nhược điểm (Lý do bị đào thải)

• Gây tắc nghẽn mạng (Congestion) nghiêm trọng khi số lượng user tăng lên.

• Không hỗ trợ các tính năng quản lý mạng hiện đại như VLAN (Mạng LAN ảo), QoS (Ưu tiên dịch vụ).

• Bảo mật cực kém, dễ bị lộ lọt thông tin nhạy cảm.

Lời khuyên chuyên gia: Khi nào nên sử dụng thiết bị nào?

Là một người làm kỹ thuật lâu năm, tôi có lời khuyên cụ thể cho bạn:

• Đối với gia đình và văn phòng nhỏ: Hãy tuyệt đối chọn Switch. Giá thành của Switch 5-8 cổng hiện nay cực kỳ rẻ (chỉ từ vài trăm nghìn đồng). Nó mang lại sự ổn định, tốc độ cao cho việc xem phim 4K, chơi game online hay truyền file nội bộ.

• Đối với doanh nghiệp: Nên sử dụng Managed Switch (Switch quản lý được). Loại này cho phép bạn chia VLAN (tách riêng mạng kế toán, mạng khách, mạng camera…), tăng cường bảo mật và quản lý băng thông hiệu quả.

• Khi nào dùng Hub?: Chỉ sử dụng khi bạn là sinh viên thực hành mạng, hoặc kỹ thuật viên cần môi trường Lab để bắt gói tin phân tích cơ chế hoạt động. Trong môi trường chạy thực tế (Production), hãy coi Hub là thiết bị đã “chết”.

Kết luận

Tóm lại, sự khác biệt lớn nhất nằm ở “trí tuệ” của thiết bị: Hub là kẻ nói nhiều (Broadcasting) và làm việc kém hiệu quả, trong khi Switch là người vận chuyển thông minh, biết chính xác cần đưa dữ liệu đi đâu.

Hub đã hoàn thành sứ mệnh lịch sử của mình trong những ngày đầu của Internet. Ngày nay, Switch là trái tim của mọi hệ thống mạng hiện đại. Việc hiểu rõ sự khác biệt này giúp bạn trân trọng công nghệ chuyển mạch và đưa ra quyết định đầu tư hạ tầng mạng sáng suốt hơn.

Xem thêm:

Phân biệt HUB, Switch mạng và Router chi tiết nhất

Ethernet Switch là gì? Vai trò, chức năng và lợi ích trong hệ thống mạng