Switch (Netzwerkgerät)
Switch ( Switch ) ist das logische digitale Gerät für die Geräteverbindung , das in der Datenverbindungsschicht des OSI - Modells arbeitet . Seine Funktion besteht darin, zwei oder mehr Hosts ähnlich wie Netzwerkbrücken miteinander zu verbinden , Daten von einem Segment zum anderen gemäß der Ziel -MAC-Adresse der Frames im Netzwerk zu leiten und die Verbindung zu entfernen, sobald sie beendet ist. [ 1 ]
Switches werden verwendet, wenn Sie mehrere Zweige eines Netzwerks verbinden und zu einem einzigen Netzwerk zusammenführen möchten. Da sie wie Bridges als Filter im Netzwerk wirken und die Informationen nur an die Abschnitte weiterleiten, in denen sich der Empfänger des Netzwerk-Frames befindet, verbessern sie die Leistung und Sicherheit von lokalen Netzwerken ( LAN ).
Einführung in die Schalterbedienung
Switches haben die Fähigkeit, die Layer-2-Netzwerkadressen ("MAC-Adressen" ) von Geräten, die über jeden ihrer Ports erreichbar sind, zu lernen und zu speichern . Beispielsweise bewirkt ein direkt mit einem Switch-Port verbundener Computer, dass der Switch seine MAC-Adresse speichert. Dadurch können an ein Gerät adressierte Informationen im Gegensatz zu Hubs vom Quellport zum Zielport übertragen werden .
Wenn zwei Switches oder ein Switch und ein Hub verbunden werden, lernt jeder Switch die MAC-Adressen der Geräte, auf die über seine Ports zugegriffen werden kann, daher werden die MACs der Geräte des anderen Switches im Verbindungsport gespeichert.
Netzwerkschleifen und Verkehrsfluten
Einer der kritischen Punkte dieser Geräte sind die Schleifen, die darin bestehen, zwei verschiedene Pfade zu ermöglichen, um durch eine Reihe von Schaltern von einem Gerät zum anderen zu gelangen. Schleifen treten auf, weil Switches, die erkennen, dass ein Gerät über zwei Ports erreichbar ist, den Frame an beiden aussenden. Wenn dieser Frame am nächsten Switch ankommt, sendet er den Frame erneut über die Ports, die ihm ermöglichen, das Gerät zu erreichen. Dieser Prozess bewirkt eine exponentielle Vervielfachung jedes Frames, was zu einer sogenannten Überflutung des Netzwerks führt und folglich den Ausfall oder die Unterbrechung der Kommunikation verursacht.
Klassifizierung
Unter Berücksichtigung der Adressierungsmethode der verwendeten Frames
Store-and-Forward
Store-and-Forward- Switches puffern jeden Frame, bevor sie Informationen über den Ausgangsport austauschen. Während sich der Frame im Puffer befindet, berechnet der Switch den CRC und misst die Größe des Frames. Wenn der CRC fehlschlägt oder die Größe zu klein oder zu groß ist (ein Ethernet-Frame ist zwischen 64 Byte und 1518 Byte groß), wird der Frame verworfen. Wenn alles in Ordnung ist, wird es zum Abfahrtshafen geschickt.
Diese Methode gewährleistet einen fehlerfreien Betrieb und erhöht das Vertrauen in das Netzwerk. Aber die Zeit, die zum Speichern und Überprüfen jedes Rahmens verwendet wird, fügt ihrer Verarbeitung eine erhebliche Verzögerungszeit hinzu. Die Gesamtverzögerung oder Verzögerung ist proportional zur Größe der Frames: Je größer der Frame, desto länger dauert dieser Vorgang.
Durchschneiden
Cut-Through- Switches wurden entwickelt, um diese Latenz zu reduzieren . Diese Switches minimieren die Verzögerung, indem sie nur die ersten 6 Datenbytes aus dem Frame lesen, der die Ziel-MAC-Adresse enthält, und sie sofort weiterleiten.
Das Problem bei dieser Art von Switch besteht darin, dass beschädigte Frames, die durch Kollisionen (als Runts bezeichnet ) oder CRC-Fehler verursacht werden, nicht erkannt werden. Je mehr Kollisionen im Netzwerk auftreten, desto mehr Bandbreite wird beim Routing beschädigter Frames verbraucht.
Ein zweiter Typ von Cut-Through-Switches, genannt fragment free , wurde entwickelt, um dieses Problem zu beseitigen. Der Switch liest immer die ersten 64 Bytes jedes Frames, stellt sicher, dass es mindestens die Mindestgröße hat, und vermeidet Routing-Runts im Netzwerk.
Adaptiver Cut-Through
Sie sind die Switches, die Frames im adaptiven Modus verarbeiten und sowohl Store-and-Forward als auch Cut-Through unterstützen . Beide Modi können vom Netzwerkadministrator aktiviert werden, oder der Switch kann intelligent genug sein, um zwischen den beiden Methoden zu wählen, basierend auf der Anzahl der Fehler-Frames, die die Ports passieren.
Wenn die Anzahl beschädigter Frames ein bestimmtes Niveau erreicht, kann der Switch vom Cut-Through- in den Store-and-Forward- Modus wechseln und zum vorherigen Modus zurückkehren, wenn sich das Netzwerk normalisiert.
Cut-Through- Switches werden am häufigsten in kleinen Arbeitsgruppen und kleinen Abteilungen verwendet. In diesen Anwendungen ist ein gutes Arbeitsvolumen oder Durchsatz erforderlich , da potenzielle Netzwerkfehler auf Segmentebene verbleiben, ohne das Unternehmensnetzwerk zu beeinträchtigen.
Store-and-Forward- Switches werden in Unternehmensnetzwerken eingesetzt, wo eine Fehlerkontrolle erforderlich ist.
der
Layer-2-Switches
Sie sind die traditionellen Switches, die als Multiport-Bridges fungieren. Sein Hauptzweck besteht darin, ein LAN in mehrere Kollisionsdomänen zu unterteilen oder im Fall von Ringnetzwerken das LAN in mehrere Ringe zu segmentieren. Sie stützen ihre Weiterleitungsentscheidung auf die Ziel-MAC-Adresse, die in jedem Rahmen enthalten ist.
Layer-2-Switches ermöglichen mehrere gleichzeitige Übertragungen, ohne andere Subnetze zu stören. Layer-2-Switches sind jedoch nicht in der Lage, Broadcasts, Multicasts (falls mehr als ein Subnetz die Stationen enthält, die zur Ziel-Multicast-Gruppe gehören) oder Frames zu filtern, deren Ziel noch nicht in das Netzwerk aufgenommen wurde Routing-Tabelle.
Layer-3-Switches
Dies sind die Switches, die zusätzlich zu den traditionellen Layer-2-Funktionen einige Routing - Funktionen enthalten , wie z Unterstützung traditioneller Routing-Protokolle (RIP, OSPF usw.)
Layer-3-Switches unterstützen auch die Definition von virtuellen Netzwerken ( VLANs ) und ermöglichen je nach Modell die Kommunikation zwischen den verschiedenen VLANs, ohne dass ein externer Router verwendet werden muss.
Indem sie das Zusammenführen von Segmenten aus verschiedenen Diffusions- oder Broadcast-Domänen ermöglichen, empfehlen sich Layer-3-Switches besonders für die Segmentierung sehr großer LAN-Netzwerke, bei denen die einfache Verwendung von Layer-2 -Switches zu einem Verlust an ADSL-Leistung und -Effizienz führen würde zu viele Sendungen.
Man kann sagen, dass die typische Implementierung eines Layer-3-Switches skalierbarer ist als ein Router, da letzterer die Routing-Techniken auf Layer 3 und Routing auf Layer 2 als Ergänzung verwendet, während Switches die Routing-Funktion über den Router legen - Routing, Anwendung des ersteren, wo nötig.
Innerhalb der Layer-3-Switches haben wir:
Paket für Paket
Grundsätzlich ist ein Packet -by-Packet- Switch ein Sonderfall eines Store-and-Forward- Switch , da er wie ein Store-and-Forward-Switch das Paket speichert und untersucht, den CRC berechnet und den zu definierenden Netzwerkschicht-Header decodiert seine Route durch das angenommene Routing-Protokoll.
Durchschneiden
Ein Layer-3 -Cut-Through- Switch (nicht zu verwechseln mit einem Cut-Through- Switch ), untersucht die ersten paar Felder, bestimmt die Zieladresse (über Layer-2- und Layer-3-Header-Informationen) und stellt sie dann von diesem Moment an her eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung (auf Ebene 2), um eine hohe Paketübertragungsrate zu erreichen.
Jeder Hersteller hat sein eigenes Design, um die korrekte Identifizierung von Datenströmen zu ermöglichen. Als Beispiel haben wir „IP Switching“ von Ipsilon , „SecureFast Virtual Networking“ von Cabletron , „Fast IP“ von 3Com .
Darüber hinaus kann ein Layer-3-Cut-Through-Switch ab dem Zeitpunkt, an dem die Punkt-zu-Punkt-Verbindung hergestellt ist, im „Store-and-Forward“- oder „Cut-Through“ -Modus arbeiten .
Siehe auch
- Konzentrator
- Netzwerk zugreifen
- Router
- Netzwerkbrücke
- Brouter oder Netzwerkbrücke und Router
- ADSL-Router
- Ethernet
Externe Links
- Unterschied zwischen Managed Switch und Unmanaged Switch
- Was sind Managed Switches und wozu dienen sie?
