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Die Hardware im Netzwerk - Switch

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Der Switch

SwitchUm die Vorteile eines Switchs erkennen zu können, muss man wissen, dass dieser in der Lage ist, verschiedene Netzwerke miteinander verknüpfen zu können, egal ob es sich um Glasfaser- Netzwerke, Twisted Pair oder Netzwerke mit BNC Technologie handelt. Deshalb spricht man auch oft von der „Multi Port Bridge“.

Die Grundlage der Verarbeitung der Daten im Switch ist das „Open Systems Interconnection Modell“. Dabei handelt es sich schlicht ausgedrückt um die Festlegung der Regeln der Kommunikation zwischen den einzelnen Layer-Ebenen.

Jeder Switch stellt im Netzwerk mehrere Ports zur Verfügung, denen wiederum als Kommunikationspartner die MAC-Adressen der Netzwerkkarten zugewiesen werden, mit denen sie zusammen arbeiten sollen. Diese eindeutige Adressierung stellt sicher, dass einerseits der Switch erkennen kann, von wo Daten gesendet werden und andererseits daraus schlussfolgern kann, wohin er andere Datenpakete weitergeben muss. Dabei können die einzelnen Ports auch miteinander verknüpft werden, was dazu führt, dass die Effektivität des Netzwerkes eine deutliche Steigerung erfährt.

Dabei hat der Netzwerkadministrator schon bei der Projektierung der Verschaltung der Netzwerke einige Aufgaben zu lösen. Er sollte nämlich wissen, zwischen welchen Netzwerken und Clients die größten Datenmengen zu bewältigen sind. Im nächsten Schritt ist zu prüfen, wie diese Bestandteile des Datennetzes auf möglichst kurzen Wegen miteinander verbunden werden können. Meist wird das so gelöst, dass die Betroffenen in einem Port zusammengeführt werden. Das stellt sicher, dass die Kapazität des Switches nicht mehr durch die Übertragung belastet wird, als unbedingt nötig ist.

Dabei arbeitet der Switch wesentlich effektiver als ein Hub. Der Switch ist so intelligent, dass er innerhalb seiner Segmente mehrere Arbeitsschritte bei der Kommunikation gleichzeitig durchführen kann, während der Hub die Daten immer nur nacheinander verarbeiten kann. Auch die Anschlussmöglichkeiten beim Switch sind deutlich flexibler als beim Hub. Das geht schon bei den Kabellängen los. Das Hub zu Hub Kabel sollte nicht länger als fünf Meter sein, um Datenverluste zu vermeiden. Der Switch Anschluss dagegen ist in der Lage, Distanzen von bis zu 100 Metern überwinden zu können. Meist ist es die Kostenfrage, die die Netzwerkbetreiber zuerst zum deutlich günstigeren Hub greifen lässt, bis sie irgendwann merken, dass er den Anforderungen nicht gewachsen ist. Der Markt bietet solche Geräte nicht mehr an.

Wer sich mit der Einrichtung von Netzwerken mit Switchs beschäftigt, dem werden ein paar Fachbegriffe immer wieder begegnen:

Cut- Trough (On the Fly)

Schon der Zusatz „On the Fly“ legt nahe, dass es sich hierbei um eine schnelle Bearbeitung handelt, die „wie im Flug“ erledigt wird. Dabei liest der Ethernet Switch als Erstes nur die Destination Adresse aus, die aus 6 Byte besteht und übermittelt anschließend sofort das gesamte Datenpaket weiter. Der Vorteil dieser Technologie zeigt sich besonders in kleinen Netzwerken, bei denen es um hohe Übertragungsgeschwindigkeiten geht. Einer der Nachteile ist, dass auch fehlerhafte Datenpakete übermittelt werden, was in größeren Netzwerken schon mal zu echten Problemen führen kann. Leistungseinschränkungen gibt es auch dann, wenn einzelne Pakete nicht gleich übermittelt werden können. Diese so genannten Kollisionen bewirken eine drastische Reduzierung der Leistungsfähigkeit eines Netzwerkes.

Store and Forward

Bei dieser Technologie wird die Anzahl der Kollisionen im Netzwerk deutlich reduziert. Der Switch prüft zuerst die auflaufenden Daten. Danach werden sie an den Empfänger weitergeleitet. Fehlerhafte Datenpakete werden dabei aussortiert. Daraus ergeben sich für den Nutzer sowohl Vorteile als auch Nachteile. Die Vorteile bestehen darin, dass keine fehlerhaften Datenpakete übermittelt werden und dadurch die Netzlast drastisch verringert werden können. Der Nachteil ist, dass sich durch die Prüfung kleine Zeitverzögerungen ergeben, von denen der Nutzer allerdings kaum etwas spüren dürfte. Diese Lösung ist für größere Netzwerke deutlich besser geeignet als die Cut Trough Technologie.

Autosensing

Wenn man unterschiedliche Computer in einem Netzwerk miteinander verbindet, muss man meistens auch in Kauf nehmen, dass sie mit verschiedener Hardware arbeiten, die wiederum bewirkt, dass unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeiten entstehen. Das Verfahren, mit denen die Netzwerkkarten eigenständig erkennen, welche Geschwindigkeit der jeweilige Port zur Verfügung stellt, erkennt man Autosensing. Darin inbegriffen ist die Fähigkeit der Netzwerkkarten, sich automatisch auf diese Übertragungsgeschwindigkeiten einstellen zu können. Eine Erweiterung dieser Funktion stellt die „Autonegation“ dar, bei der zusätzlich erkannt werden kann, ob und mit welchem Halbduplex- oder Duplexverfahren der jeweilige Netzwerkport arbeitet.

DHCP

Das „Dynamic Host Configuration Protocol“ ist eine Funktion, die das Anschließen von Rechnern in einem Netzwerk deutlich vereinfacht. Hier werden die jeweiligen IP Adressen vom System automatisch vergeben. Diese Technologie kommt heute häufig bei den Internetprovidern zum Einsatz, die den Fritz Boxen ihrer Kunden bei jeder Neuanmeldung andere IP Adressen zuweisen. Dabei ist es trotzdem möglich, einzelnen Rechnern innerhalb des Netzwerkes feste IP Adressen zuzuweisen, was oft notwendig ist, wenn sie zum Beispiel als Server eingesetzt werden sollen.

VLAN

Das sollte nicht mit WLAN verwechselt werden. Während WLAN ein Netzwerk bezeichnet, das ohne Kabel aufgebaut wird, steht VLAN für ein virtuelles Netzwerk. Das Kürzel steht für die englische Bezeichnung „Virtual Local Area Network“. Das virtuelle Netzwerk wird nicht mittels Hardware, sondern durch softwareseitige Steuerung eingerichtet, wobei es auch möglich ist, ein VLAN über den Einsatz mehrerer Switchs aufzubauen. Dabei bekommen die einzelnen Datenpakete eine Kennung nach Standard IEEE 802 1Q, aus denen die Zuordnung im Netzwerk hervorgeht. Ein virtuelles LAN ist eine Gruppe von Switchports, die in einer autonomen, sicheren Domain zusammengefaßt sind.

Switches und die unterschiedlichen Layertechnologien

Wenn bei Switches eine Angabe zu den Layern erfolgt, dann handelt es sich um die Möglichkeiten, die Datenpakete auf unterschiedlichen Ebenen zu verarbeiten, wobei jeder Ebene eine bestimmte Funktion zugeordnet wird. Je höher die Layerzahl, desto umfangreicher die Möglichkeiten. Die Switches der neuesten Generationen können die Daten auf bis zu sieben verschiedenen Ebenen verarbeiteten, wobei im Alltag meistens die Layer 2 und Layer 3 Technologien zum Einsatz kommen.

Kaskadieren

Hinter dem Fachbegriff Kaskadieren verbirgt sich die Möglichkeit, innerhalb eines Netzwerkes mehrere Switche über den zur Verfügung gestellten Uplink Ports zu verbinden.

SNMP

Das „Simple Network Management Protocol“ ist, wie die Bezeichnung schon nahe legt, ein einfaches Übertragungsprotokoll, das für die Steuerung von Netzwerken benötigt wird. Damit ist es möglich, auch größere Netzwerke von einer zentralen Stelle aus überwachen zu können.

 
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