Was ist ein LAN-Schalter oder Schalter und wofür ist er gedacht?

In der Welt der Netzwerke ist es immer wichtig zu wissen, wie die verschiedenen Geräte unterschieden werden können, mit denen wir sie erstellen und unsere Geräte miteinander verbinden können. Heute werden wir also alles darüber lernen, was ein Switch ist. Wir werden auch die Unterschiede zwischen diesem und anderen Geräten wie Routern, Hubs oder sogar Modems sehen. Also, fangen wir an!

Inhaltsverzeichnis

Was ist ein Netzwerk-Switch oder Switch:

Beginnen wir mit der Definition eines Switches, der auch als LAN- Switch bezeichnet wird . Es ist ein Gerät, mit dem wir die verschiedenen Geräte und Knoten in einem Netzwerk miteinander verbinden können, immer verkabelt, und dies ist wichtig zu beachten. Tatsächlich verbindet ein Switch immer Geräte in einem lokalen Netzwerk, das wir als LAN kennen.

Die Switches arbeiten auf der Verbindungsschicht oder Schicht 2 des OSI- Modells (Open System Interconection), einem Referenzmodell für Netzwerkprotokolle und deren Definition. Die Datenverbindungsschicht ist die zwischen Schicht 1 oder physisch (Transportmittel und Signale) und Schicht 3 oder Netzwerk (Routing und logische Adressierung). Dies betrifft die physische Adressierung der Pakete, die über das Netzwerk übertragen werden, gemäß der MAC-Adresse, die jedem angeschlossenen Gerät zugeordnet ist.

Die technischen und betrieblichen Spezifikationen der Switches sind im IEEE 802.3- Standard für die Ethernet- Netzwerkstandardisierung definiert. Es handelt sich um eine Reihe von Standards, die im Wesentlichen die Geschwindigkeit bestimmen, mit der die Netzwerkverbindung arbeiten kann. Unter diesen sind die Standards 802.3i (10BASET-T 10 Mbit / s), 802.3u (100BASE-T 100 Mbit / s), 802.3z / ab (1000BASE-T 1 Gbit / s über Faser oder Twisted Pair) usw. bekannt.

Derzeit folgen diesen Standards alle diese Geräte, die immer eine Sterntopologie verwenden, um die Knoten zu verbinden. Das Kernteam ist der Switch selbst. Über eine Reihe von Ports oder RJ45- oder SFP- Ports werden die Knoten verbunden.

Was ein Switch kann und was nicht

Es ist sehr wichtig zu wissen, was der Arbeitsbereich eines Switches ist, da dies hilft, zu wissen, wie und wo er angeschlossen werden soll und wofür er ausgelegt ist. Und natürlich, um sie von anderen Netzwerkgeräten zu unterscheiden.

Was Sie tun können:

• Verbinden von Geräten in einem kabelgebundenen Netzwerk Umschalten und Weiterleiten von Paketen von der Quelle zum Ziel mithilfe der netzwerkskalierten MAC-Adresstabelle und als Verbindung zum IP-Adressenserver, der ein Router oder ein Hostcomputer sein kann

Was du nicht kannst:

• Es ist nicht in der Lage, uns Verbindungen zu anderen Netzwerken herzustellen, die sich außerhalb der Subnetzmaske befinden. Folglich ist es nicht in der Lage, eine Internetverbindung bereitzustellen

Wir werden sehen, dass es Switches gibt, die dank einer Firmware oder eines kleinen Betriebssystems noch mehr Dinge tun können, die über die Funktionen hinausgehen, für die sie entwickelt wurden.

Funktionen und Elemente

Wir können Switches praktisch jeder Größe in Bezug auf Ports finden, aber sie sind der Schlüssel zum Aufbau komplexer Datenverarbeitungszentren mit Geräten und Schränken mit Hunderten von Ports.

Ports und Geschwindigkeit

Der Betrieb eines Switches erfolgt über Netzwerkports, die die Verbindung der verschiedenen Knoten im internen Netzwerk ermöglichen. Die Anzahl bestimmt die Kapazität und Leistung sowie die Geschwindigkeit. Am normalsten ist es, sie zwischen 4 und 20 Häfen zu finden, aber es gibt viel mehr, die sich an Unternehmen orientieren. Sie können haben:

• RJ45: Eigener Port für Twisted-Pair-Kabel, die typischen 4 Twisted-Pair-UTP-Kabel für LAN mit 10/100/1000/10000 Mbit / s

• SC: Glasfaseranschluss für Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit 1/10 Gbit / s.

• SFP- oder GBIC- Ports: Diese werden als modulare Ports bezeichnet, da sie keinen bestimmten Anschluss haben, sondern ein Loch, in das der Anschluss mit dem gewünschten Porttyp eingefügt werden kann. Dies kann ein GBIC (Gigabit Interface Converter) sein, der normalerweise über integrierte RJ45-Ports verfügt, oder der SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), ein kleinerer Port mit RJ45- oder 10-Gbit / s-Glasfaser.

• Kombinierte Ports: Sie sind keine Art von Port als solche, sondern eine Möglichkeit, dem Switch eine größere Auswahl an Ports zur Verfügung zu stellen. Sie kommen normalerweise in Panels mit 2 RJ45 + 2 SFP oder 4 + 4, wo wir entweder das eine oder das andere verwenden können, aber niemals beide gleichzeitig, weil sie sich einen Bus teilen.

Die Geschwindigkeit wird durch die verschiedenen Versionen des 802.3-Standards definiert, die wir zu Beginn gesehen haben. Wir finden derzeit Switches, die 10 Mbit / s, 100 Mbit / s, 1 Gbit / s und 10 Gbit / s liefern können.

Schaltmethoden eines Schalters

Switch ist der spanische Name eines Switches. Wir denken, das ist klar. Dieser Name bezieht sich auf seinen Betrieb im Ethernet-Standard. Dies basiert auf der Übertragung von Daten im LAN über Frames, die die Daten mit einem Header transportieren, mit dem sowohl Sender als auch Empfänger anhand der MAC-Adresse identifiziert werden können. Seien Sie vorsichtig, es handelt sich um eine MAC-Adresse, nicht um eine IP-Adresse. Sie funktioniert in einer anderen OSI-Schicht. In Netzwerken gibt es zwei Kommunikationsmethoden:

• Halbduplex: In diesem Zusammenhang bewegen sich die Daten in die eine oder andere Richtung, jedoch niemals gleichzeitig in Richtung beider, z. B. ein Vollduplex- Walkie-Talkie : Es ist derjenige, der beispielsweise die Sende- und Empfangskanäle gleichzeitig verwendet, z. ein Telefon.

Ein sehr wichtiges Element, das die Schaltkapazität eines Switch bestimmt, sind Puffer, Speicherelemente, die zum Speichern der Frames dienen, die an den entsprechenden Knoten weitergeleitet werden sollen. Diese Puffer führen die Cache-Funktion aus, die besonders wichtig ist, um zwei Knoten mit Ports mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu verbinden, um den Engpass-Effekt zu verringern.

Es gibt verschiedene Schalttechniken für einen Switch:

• Store-And-Forward- Cut-Through Adaptive Cut-Through

(speichern und weiterleiten)

Bei dieser ersten Methode speichert der Switch beim Empfang den gesamten Datenrahmen im Puffer. Dies geschieht, um mögliche Fehler darin zu erkennen und offensichtlich Ursprung und Ziel zu analysieren. Danach wird es an den Empfänger gesendet.

Diese Methode wird immer bei Switches mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsanschlüssen verwendet. Beachten Sie jedoch, dass beim Senden mit dieser Methode immer eine geringe Verzögerung oder Verzögerung beim Senden auftritt.

(Direktweiterleitung)

In diesem Fall wird der Frame nicht vollständig gepuffert, sondern nur sein Header wird gelesen, um den Quell- und Ziel-MAC zu kennen, und dann wird er weitergeleitet.

Es ist eine schnellere Technik als die vorherige, bietet jedoch keine Fehlerkontrolle in beschädigten Frames. Außerdem müssen alle Anschlüsse des Geräts mit derselben Geschwindigkeit arbeiten.

(adaptive Direktweiterleitung)

Es ist keine neue Methode, sondern die Fähigkeit des Schalters, zwischen den beiden vorherigen Methoden zu wählen. Wenn der Switch beispielsweise feststellt, dass zu viele fehlgeschlagene und verlorene Pakete eingehen, wechselt er automatisch zu Speicher und Weiterleitung. Wenn die Ports dieselbe Geschwindigkeit haben, wird die direkte Weiterleitung verwendet.

Arbeiten mit Jumbo-Frames

Wenn wir einen Switch kaufen, ist es üblich, dass in seinen Spezifikationen über Jumbo-Frames gesprochen wird, wenn das Team mit ihnen arbeiten kann.

Wir haben bereits gesagt, dass ein Switch mit Ethernet-Frames arbeitet, die eine Standardgröße von 1500 Bytes haben. Es ist jedoch möglich, sie zu vergrößern, bis zu 9000 Bytes, die als Jumbo-Frames bezeichnet werden. Diese fallen nicht unter den 802.3-Standard.

Diese Frames werden verwendet, um mit großen Informationsmengen zu arbeiten, wodurch die Datenübertragung schneller effizienter wird, obwohl die Verbindung länger wird, da mehr Informationen verarbeitet werden müssen. Aus diesem Grund werden Jumbo-Frames mit recht leistungsstarken Schaltern verwendet.

Schaltertypen

Wir müssen nur die Arten von Switches sehen, die wir auf dem Markt finden und die sich an bestimmten Aufgaben orientieren, abhängig von ihrer Kapazität, ihren Ports und anderen Standards, die sie implementieren.

Schalter nicht verwaltbar und verwaltbar oder Stufe 3/4

Im Allgemeinen hatten die Switches zumindest in den grundlegendsten Modellen keine Verwaltungskapazität. Diese funktionieren mit dem 802.3u-Standard, der angibt, dass ein Switch über eine Autonegotiation-Kapazität verfügen muss. Ohne dass eine Person eingreifen muss, „entscheiden“ der Kunde und der Schalter, wie die Schaltparameter aussehen sollen. Dies wären die nicht verwalteten Switches.

Aber im Laufe der Zeit hat die Hardware einen langen Weg zurückgelegt, indem sie die Größe reduziert, die Leistung erhöht und diesen Geräten mehr Intelligenz verleiht. Es ist nicht ungewöhnlich, Switches mit 4-Core-Prozessoren und einem RAM von 512 MB oder mehr zu sehen. Das Wichtigste an ihnen ist jedoch, dass sie über eine Firmware verfügen, auf die über den Browser oder einen dedizierten Port zugegriffen werden kann, um ihre Parameter zu ändern. Dies sind die verwalteten Switches.

Diese Kapazität ist für Computer erforderlich oder zumindest optional, die neben dem Switching auch die Möglichkeit bieten , VPN-Netzwerke, Port Mirroring (Portüberwachung oder Port Trunking (Link Aggregation)) zu erstellen. Diese Switches werden auch als Level 3-Switches bezeichnet. Wenn sie in der Lage sind, IP-Routing- Funktionen auszuführen, dh auf Schicht 3 des OSI-Modells zu arbeiten, um beispielsweise ein VPN zu erstellen. Wenn wir dazu die Steuerung logischer Ports hinzufügen, sprechen wir über einen Switch der Ebene 3 / 4.

PoE-Schalter

PoE (nicht zu verwechseln mit PPPoE) steht für Power Over Ethernet oder Power over Ethernet. Es ist eine Technologie, die möglicherweise USB oder Thunderbolt ähnelt, die wir alle kennen, da sie nicht nur das Senden von Daten an den Client-Switch ermöglicht, sondern auch Strom liefert. Dies erfolgt direkt über das UTP-Kabel. Es basiert auf Standards:

• IEEE 802.3af: PoE mit einer Leistung von bis zu 15, 4 W IEEE 802.3at : PoE +: Erhöht die Kapazität auf bis zu 30 W 3bt: uPoE erreicht 51 W oder 71 W.

Die Stromkapazität ist äußerst nützlich für die Verbindung von Wi-Fi-Zugangspunkten, IP-Überwachungskameras oder VoIP-Telefonen. So werden die meisten Kameras in öffentlichen Einrichtungen gespeist.

Desktop-, Edge- und Trunk-Switches

Desktop-Switches sind die grundlegendsten von allen, die so gut wie nie verwaltet werden, da sie lediglich darauf abzielen, unser Heimnetzwerk ohne größere Komplikationen zu erweitern. Sie bieten zwischen 4 und 8 Ports mit 100 Mbit / s und Halbduplex- und Vollduplex-Funktionalität. Tatsächlich integrieren die meisten Router bereits mindestens 4 oder 5 Ports mit diesen Eigenschaften.

Die zweite Gruppe sind die Perimeter-Switches, sie haben eine größere Anzahl von Ports, die leicht 24 oder sogar 48 Ports erreichen können. Diese werden verwendet, um kleine Subnetze zu erstellen, die sich an Computerräumen von Bildungszentren, Labors, Büros usw. orientieren. Ihre Verbindung ist normalerweise 1 Gbit / s.

Trunk-Switches bieten nicht nur mehr Ports, sondern sind auch verwaltbar und bieten OSI Layer 2- und 3-Funktionen für die Paketvermittlung und das Routing. Wenn wir die Modularität auch durch Rack-Schränke erhöhen, könnten mehrere hundert Ports mit 1 Gbit / s oder sogar 10 Gbit / s für Rechenzentren arbeiten.

Unterschiede zwischen einem Switch und HUB

Nachdem Sie im Detail gesehen haben, was ein Switch ist, sollte er von den damit verbundenen Netzwerkgeräten unterschieden werden.

Der erste und offensichtlichste ist der Hub oder Hub, ein Gerät, das als Vorgänger des Switch angesehen werden kann. Auf diese Weise verfügt es über ein Panel mit einer bestimmten Anzahl von Ports, über die die verschiedenen Knoten des verbundenen Knotens miteinander verbunden werden können.

Der große Unterschied besteht darin, dass der Hub nicht unterscheiden kann, ob die durch ihn übertragenen Informationen an den einen oder anderen Computer weitergeleitet werden. Dieses Gerät kann die Informationen nur empfangen und für alle Ports wiederholen, unabhängig davon, was Sie mit ihnen verbunden haben, was wir als Broadcast bezeichnen.

Unterschiede zwischen Switch, Router und Modem

Die nächste Unterscheidung, die wir treffen müssen, ist die des Switches mit den Routern und dem Modem. Dies wird einfach sein, abhängig von den OSI-Ebenen.

Wir wissen, dass der Switch in Schicht 2 des Modells, der Datenverbindungsschicht, auf natürliche Weise funktioniert, da er über seine MAC-Tabelle Pakete an den Zielhost senden kann. Es stimmt zwar, dass es Computer gibt, die dank ihrer Firmware auch in Schicht 3 und 4 arbeiten können.

Stattdessen arbeitet ein Modem nur auf Schicht 1 oder physisch. Es dient nur zur Konvertierung und Übersetzung der Signale, die vom Netzwerk zu ihm kommen. Zum Beispiel analog in digital, drahtlos in elektrisch und optisch in elektrisch.

Schließlich ist der Router ein Gerät, das hauptsächlich in Schicht 3, der Netzwerkschicht , arbeitet, da er für das Paketrouting und die Übertragung vom öffentlichen Netzwerk in das von ihm erstellte interne Netzwerk zuständig ist. Aber die heutigen Router sind natürlich sehr vollständig und umfassen dank der Erstellung von VPN- oder gemeinsam genutzten Datendiensten auch die Funktion eines Switch mit mehreren Ports und sogar die Funktionen der Schichten 4 und 7.

Schlussfolgerungen zu Schaltern

Derzeit benötigt fast keiner von uns einen Switch, um seine Geräte mit dem Netzwerk zu verbinden, da die heutigen Router bis zu 8 Ports für dieses und Wi-Fi haben. Sie werden und werden jedoch unbestritten in Rechenzentren, Bildungszentren und vielem mehr eingesetzt.

Die große Entwicklung, die diese Geräte dank der erhöhten Leistung der Hardware und der Komplexität der Firmware gemacht haben, macht sie zu echten Computern, fast auf der Ebene von Routern.

Wir hinterlassen Ihnen jetzt einige Networking-Artikel:

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