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Netzwerkgrundlagen und Co.
 
Netzwerk: Switch

 

Der Switch - Wie eine Bridge ist ein Ethernet- oder Token-Ring-Switch ein Gerät des Layers 2 im ISO-OSI-7-Schichten Basisreferenzmodell. Im Gegensatz zur Bridge, die für eine bessere Nutzung der Bandbreite im Gesamtnetz und nicht in den einzelnen Netzsegmenten sorgt, ermöglichen sie zusätzlich eine bessere Nutzung der Bandbreite in jedem Segment. Jedes Paket, das im Switch ankommt, untersucht das Gerät auf die Adresse des Zielsegments. Dorthin wird es dann weitergeleitet. Ist das Paket für dasselbe Segment bestimmt, aus dem es kommt, wird es verworfen und nicht erneut übertragen. Die Verbindung zwischen zwei Segmenten wird direkt geschaltet. Verbindet man Workstations über Switches, steht ihnen zur Kommunikation die gesamte Bandbreite des Netzwerks zur Verfügung. Switches realisieren also, im Gegensatz zu normalen shared LANs, dedizierte Verbindungen zwischen Hubs oder Workstations und können so den Durchsatz im Netz stark erhöhen. Switches für normale LAN-Technologien wie Ethernet oder Token Ring arbeiten dabei auf Paket- oder Frame-Ebene. ATM-Switches arbeiten völlig anders. Die Pakete werden in Cells von 53 Bytes aufgeteilt, das Switching und die virtuellen Verbindungen bei ATM erledigt ein ATM-Switch vollständig auf Basis dieser Cells [10]. Ein Switch schaltet direkte, dedizierte Verbindungen zwischen angeschlossenen Hubs, Workstations oder Servern. Auf jeder Kommunikationsstrecke steht damit die gesamte Bandbreite des Netzwerkes zur Verfügung. Stark belastete Workstations und Server werden daher direkt am Switch angeschlossen. Für Switches haben sich zwei Technologien etabliert: Cut-Trough und Store-and-Forward. Cut-Trough-Switches untersuchen nur die ersten Bytes eines Pakets, um Quell- und Zieladresse zu erfahren. Anschließend senden sie das Paket direkt weiter, ohne den Rest auszulesen und zu überprüfen. Dadurch können ungültige oder defekte Pakete den Switch passieren, dafür ist die Verzögerungszeit dieses Typs sehr kurz. Für Cut-Through-Switches sind zwei unterschiedliche Hardware-Implementationen verbreitet. Ein Cross-Bar-Switch schickt das Paket sofort weiter, wenn die Adressen ausgelesen sind. Anschließend arbeitet er praktisch nur noch als Repeater, da er den Pfad von der Quelle zum Ziel bereits aufgebaut hat. Dies kann zu Verzögerungen führen, da ein Paket unter Umständen zwischengespeichert werden muß, wenn der Ziel-Port nicht frei ist. Ein Cell-Backplane-Switch dagegen ist eher vergleichbar mit einem ATM-Switch, allerdings ist der Switch selbst für die Aufteilung der Pakete in Cells zuständig. Jede der vom Switch erzeugten Cells erhält einen speziellen Header mit der Adresse des Ziel-Ports. Dort werden die Cells zwischengespeichert und wieder zum Ausgangspaket zusammengesetzt und an das Ziel weitergeleitet. Die Bandbreite der Backplane, die die einzelnen Ports miteinander verbindet, ist bei diesen Switches um ein Vielfaches Höher als die Bandbreite aller Ports zusammengenommen, Modelle einzelner Hersteller erreichen hier 1 GBit pro Sekunde und mehr auf der Backplane. Gerade bei stark ausgelasteten Netzen können Cell-Backplane-Switches für einen besseren Durchsatz im Netz sorgen als Cross-Bar-Switches. Store-and-Forward-Switches untersuchen im Gegensatz zu den Cut-Through-Modellen das gesamte Paket. Dazu werden sie im Switch zwischengespeichert und daraufhin überprüft, ob sie ungültig oder defekt sind. Diese werden verworfen, alle anderen entsprechend der Zieladresse an den zugehörigen Port weitergeleitet. Diese Switch-Typen erkennen sehr viele Fehler im Netzwerkverkehr und können so die Netzwerklast verringern. Durch die Methode, die Pakete zwischenzuspeichern und komplett zu analysieren, führen sie andererseits eine Verzögerung ein, die diesen Effekt wieder aufheben kann.

 

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Letzte Änderung an dieser Datei: 17 Jan 2018 12:26     © 2002 Computerjockey