Netzwerkschalter

Avaya ERS 2550T-PWR, ein 50-Port Ethernet Schalter

A Netzwerkschalter (auch genannt Hub wechseln, Brückenknotenpunktund, von der IEEE, MAC -Brücke[1]) ist Networking -Hardware Das verbindet Geräte mit einem Computernetzwerk durch die Nutzung Paketschaltung Daten empfangen und an das Zielgerät weiterleiten.

Ein Netzwerkschalter ist ein Multiport Netzwerkbrücke das verwendet MAC -Adressen Daten am weiterleiten Datenübertragungsebene (Schicht 2) der OSI -Modell. Einige Switches können auch Daten an der Leitung des Netzwerkschicht (Schicht 3) durch zusätzlich einbeziehen Routing Funktionalität. Solche Schalter sind allgemein als Schaltschalter bekannt oder bezeichnet Mehrschichtschalter.[2]

Schalter für Ethernet sind die häufigste Form des Netzwerkschalters. Die erste Mac -Brücke[3][4][5] wurde erfunden[6] 1983 von Mark Kempf, Ingenieur in der networking Advanced Development Group of Digital Equipment Corporation. Das erste 2 Port Bridge -Produkt (Lanbridge 100) wurde kurz darauf von dieser Firma eingeführt. Das Unternehmen produzierte anschließend Multi-Port-Switches für Ethernet und FDDI wie Gigaswitch. Digital beschloss, sein MAC Bridge-Patent auf lizenzfreie, nicht diskriminierende Basis zu lizenzieren, die die IEEE-Standardisierung ermöglichte. Dies ermöglichte es einer Reihe anderer Unternehmen, Multi-Port-Schalter zu produzieren, einschließlich Kalpana.[7] Ethernet war anfangs a Medium mit gemeinsamem Zugriff, aber die Einführung der MAC-Brücke begann ihre Umwandlung in ihre meist-punkt-zu-Punkt-Form ohne a Kollisionsdomäne. Switches existieren auch für andere Arten von Netzwerken, einschließlich Faserkanal, asynchroner Übertragungsmodus, und Infiniband.

nicht wie Repeater Hubs, die dieselben Daten aus jedem Port heraustragen und die Geräte die an sie angesprochenen Daten auswählen lassen, lernt ein Netzwerkschalter die Identitäten von verbundenen Geräten und leitet dann nur Daten an den an das Gerät angeschlossenen Port weiter, an das es angesprochen wird.[8]

Überblick

Cisco Small Business SG300-28 28-Port Gigabit Ethernet Rackmount -Switch und seine Interna

Ein Schalter ist ein Gerät in a Computernetzwerk Das verbindet andere Geräte miteinander. Mehrere Datenkabel werden an einen Switch angeschlossen, um die Kommunikation zwischen verschiedenen vernetzten Geräten zu ermöglichen. Switches verwalten den Datenfluss über ein Netzwerk durch Übertragung einer empfangenen Netzwerkpaket Nur zu den oder mehreren Geräten, für die das Paket beabsichtigt ist. Jedes mit einem Schalter verbundene vernetzte Gerät kann durch seine identifiziert werden Netzwerkadresse, so dass der Schalter den Verkehrsfluss leitet, um die Sicherheit und Effizienz des Netzwerks zu maximieren.

Ein Schalter ist intelligenter als ein Ethernet -Hub, die einfach Pakete aus jedem Hub -Hub herausholen, mit Ausnahme des Ports, auf dem das Paket empfangen wurde, nicht in der Lage ist, verschiedene Empfänger zu unterscheiden und eine insgesamt niedrigere Netzwerk -Effizienz zu erreichen.

Ein Ethernet -Switch arbeitet am Datenübertragungsebene (Schicht 2) des OSI -Modells, um eine separate zu erstellen Kollisionsdomäne Für jeden Switch -Port. Jedes Gerät, das an einen Switch -Port angeschlossen ist, kann jederzeit Daten auf eine der anderen Ports übertragen, und die Übertragungen stören nicht.[a] Da Sendungen werden immer noch an alle angeschlossenen Geräte durch den Switch weitergeleitet, die neu gebildeten Netzwerksegment ist weiterhin a Sendungsdomäne. Switches können auch in höheren Schichten des OSI -Modells arbeiten, einschließlich der Netzwerkschicht und oben. Ein Gerät, das auch an diesen höheren Schichten arbeitet Mehrschichtschalter.

Die Segmentierung umfasst die Verwendung eines Schalters, um eine größere Kollisionsdomäne in kleinere Teilen zu teilen, um die Kollisionswahrscheinlichkeit zu verringern und den gesamten Netzwerkdurchsatz zu verbessern. Im Extremfall (d. H. Mikrosegmentierung) befindet sich jedes Gerät auf einem speziellen Schalteranschluss. Im Gegensatz zu einem Ethernet -Hub befindet sich eine separate Kollisionsdomäne an jedem der Switch -Ports. Auf diese Weise können Computer eine dedizierte Bandbreite auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zum Netzwerk haben und auch im Full-Duplex-Modus ausgeführt werden. Der Full-Duplex-Modus hat nur einen Sender und einen Empfänger pro Kollisionsdomäne, was Kollisionen unmöglich macht.

Der Netzwerkschalter spielt in den meisten modernen Ethernet eine wesentliche Rolle lokale Netzwerke (Lans). LANs mit mittlerer bis großer Größe enthalten eine Reihe verknüpfter verwalteter Schalter. Kleines Büro/Heimbüro (SOHO) Anwendungen verwenden normalerweise einen einzelnen Schalter oder ein Allzweckgerät wie a Wohngateway Zugang zu kleinem Büro/Zuhause Breitband Dienstleistungen wie DSL oder Kabel Internet. In den meisten Fällen enthält das Endbenutzergerät a Router und Komponenten, die zur jeweiligen physischen Breitbandtechnologie übertragen werden. Benutzergeräte können auch eine Telefonoberfläche für enthalten Voice over IP (VoIP).

Rolle in einem Netzwerk

Switches werden am häufigsten als Netzwerkverbindungspunkt für Hosts am Rand eines Netzwerks verwendet. In dem Hierarchisches Internetbearbeitungsmodell und ähnliche Netzwerkarchitekturen, Schalter werden im Netzwerk auch tiefer verwendet, um Verbindungen zwischen den Schalter am Rande bereitzustellen.

In Switches, die für den kommerziellen Gebrauch bestimmt sind, können integrierte oder modulare Schnittstellen verschiedene Arten von Netzwerken, einschließlich Ethernet, verbinden. Faserkanal, Rapidio, Geldautomat, Itu-t G.hn und 802.11. Diese Konnektivität kann an jedem der genannten Schichten stattfinden. Während die Schicht-2 Token-Ring wird in Schicht 3 oder über Routing leichter ausgeführt.[10] Geräte, die sich mit der Schicht 3 befinden, werden traditionell genannt Router.[11]

Wenn eine große Analyse der Netzwerkleistung und -sicherheit erforderlich ist, können Schalter zwischen WAN -Routern als Orte für Analysemodule angeschlossen werden. Einige Anbieter bieten an Firewall,[12][13] Netzwerk Intrusionserkennung,[14] und Leistungsanalysemodule, die sich an Switch -Ports anschließen können. Einige dieser Funktionen können auf kombinierten Modulen erfolgen.[15]

Durch Portspiegelung, ein Switch kann ein Spiegelbild von Daten erstellen, das zu einem externen Gerät wie z. Einbrucherkennungssystem und Paketschnüffler.

Ein moderner Schalter kann implementiert werden Strom über Ethernet (POE), was die Notwendigkeit angehängter Geräte wie a vermeidet VoIP -Telefon oder WLAN-Zugangspunkt, um eine separate Stromversorgung zu haben. Da Schalter überflüssige Stromkreise haben können, die an verbunden sind mit ununterbrochene StromversorgungenDas angeschlossene Gerät kann auch dann weiter funktionieren, wenn regulärer Bürostrom ausfällt.

Überbrückung

Ein modularer Netzwerkschalter mit drei Netzwerkmodulen (insgesamt 24 Ethernet- und 14 schnelle Ethernet -Ports) und einer Stromversorgung.
A 5-port layer-2 switch without management functionality
Ein 5-Port-Schicht-2-Switch ohne Verwaltungsfunktionalität

Moderne kommerzielle Switches verwenden hauptsächlich Ethernet -Schnittstellen. Die Kernfunktion eines Ethernet-Switch besteht darin, mehrere Ports der Layer-2-Überbrückung bereitzustellen. Layer-1-Funktionalität ist in allen Schalter erforderlich, um die höheren Schichten zu unterstützen. Viele Schalter führen auch Operationen in anderen Schichten durch. Ein Gerät, das mehr als nur Überbrückung in der Lage ist, wird als Mehrschichtschalter bezeichnet.

Ein Layer 2 -Netzwerkgerät ist ein Multiport -Gerät, das Hardwareadressen verwendet (MAC -Adressen) Daten in der Datenverbindungsschicht (Schicht 2) zu verarbeiten und weiterzuleiten.

Ein Schalter, der als Netzwerkbrücke arbeitet, kann ansonsten von Layer -2 -Netzwerken verknüpfen. Die Brücke lernt die MAC -Adresse jedes angeschlossenen Geräts. Bridges puffert auch ein eingehendes Paket und passt die Übertragungsgeschwindigkeit an die des ausgehenden Ports an. Während es spezielle Anwendungen gibt, z. B. Netzwerke der Speicherfläche, in denen die Eingangs- und Ausgangsschnittstellen die gleiche Bandbreite sind, ist dies bei allgemeinen LAN -Anwendungen nicht immer der Fall. In Lans konzentriert ein Schalter, der für den Endbenutzerzugriff verwendet wird Uplinks in eine höhere Bandbreite.

Verbindungen zwischen Schalter können unter Verwendung des Spannende Baumprotokoll (STP), das die Weiterleitung auf Links deaktiviert, so dass das resultierende lokale Netzwerk a ist Baum ohne Schleifen wechseln. Im Gegensatz zu Routern müssen Spanning Tree Bridges Topologien mit nur einem aktiven Pfad zwischen zwei Punkten haben. Kürzeste Pfadüberbrückung und TRILLER (Die transparente Verbindung von vielen Links) sind Schicht 2 Alternativen zu STP, mit denen alle Pfade mit mehreren gleichen Kostenpfaden aktiv sind.[16][17]

Typen

A Rack montiert 24-Port 3com Schalter

Formfaktoren

Switches sind in vielen Formfaktoren erhältlich, einschließlich eigenständiger Desktop-Einheiten, die in der Regel in einer Heim- oder Büroumgebung außerhalb a verwendet werden sollen Kabelschrank; Rack montierte Schalter für die Verwendung in einem Ausrüstungsregal oder an Gehege; DIN -Schiene montiert für den Einsatz in Industrieumgebungen; und kleine Installationsschalter, montiert in einen Kabelkanal, einen Bodenbox oder einen Kommunikations -Turm, wie beispielsweise in gefunden wird Faser zum Büro Infrastrukturen.

Schalter montierte Schalter können eigenständige Einheiten sein, Stapelbare Schalter oder große Fahrgestelleinheiten mit austauschbaren Linienkarten.

Einstellmöglichkeiten

  • Nicht verwaltete Schalter keine Konfigurationsschnittstelle oder Optionen haben. Sie sind Stecker und Spiel. Sie sind in der Regel die kostengünstigsten Schalter und daher häufig in a verwendet kleines Büro/Heimbüro Umgebung. Nicht verwaltete Schalter können Desktop oder Rack montiert sein.[18]
  • Verwaltete Schalter Haben Sie eine oder mehrere Methoden, um den Betrieb des Schalters zu ändern. Zu den allgemeinen Managementmethoden gehören: a Befehlszeilenschnittstelle (CLI) Zugriff über Serienkonsole, Telnet oder Sichere Schale, ein eingebettet Einfaches Netzwerkmanagementprotokoll (SNMP) Agent, das die Verwaltung von einer Remote -Konsole oder Verwaltungsstation oder eine Weboberfläche für die Verwaltung von a erlaubt Webbrowser. Beispiele für Konfigurationsänderungen, die man aus einem verwalteten Switch ausführen kann, gehören: Aktivieren von Funktionen wie z. B. Spannende Baumprotokoll oder Portspiegelung, Einstellung PortbandbreiteErstellen oder Ändern Vlans (Virtuelle LANS) usw. Zwei Unterklassen verwalteter Schalter sind intelligente und unternehmerische verwaltete Switches.[18]
  • Smart Switches (AKA Intelligent Switches) werden mit einem begrenzten Satz von Verwaltungsfunktionen verwaltet. Ebenso sind "Web-Managed" -Schalter Switches, die in eine Marktnische zwischen nicht verwaltetem und verwaltetem Markt fallen. Für einen Preis, der viel niedriger ist als bei einem vollständig verwalteten Switch, bieten sie eine Webschnittstelle (und normalerweise keinen CLI-Zugriff) und ermöglichen die Konfiguration grundlegender Einstellungen wie VLANs, Port-Bandbreite und Duplex.[19][18]
  • Enterprise Managed Switches (AKA Managed Switches) verfügt über einen vollständigen Satz von Verwaltungsfunktionen, einschließlich CLI, SNMP -Agent und Webschnittstelle. Sie haben möglicherweise zusätzliche Funktionen, um Konfigurationen zu manipulieren, z. B. die Möglichkeit, Konfigurationen anzuzeigen, zu ändern, zu sichern und wiederherzustellen. Im Vergleich zu intelligenten Switches haben Enterprise -Switches mehr Funktionen, die angepasst oder optimiert werden können und im Allgemeinen teurer sind als intelligente Switches. Enterprise -Switches sind in der Regel in Netzwerken mit einer größeren Anzahl von Switches und Verbindungen zu finden, in denen das zentralisierte Management erhebliche Einsparungen bei der Verwaltungszeit und -aufwand darstellt. EIN Stapelbarer Schalter ist eine Art von unternehmungsleitender Switch.

Typische Verwaltungsmerkmale

Ein paar verwaltet D-Link Gigabit -Ethernet -Rackmount -Switches, angeschlossen mit den Ethernet -Anschlüssen einiger Patch -Panels Verwendung Kategorie 6 Patchkabel (Alle Geräte sind in einem Standard-19-Zoll-Rack installiert)

Verkehrsüberwachung

Es ist schwierig, den Verkehr zu überwachen, der mit einem Switch überbrückt wird, da nur die Versand- und Empfangsanschlüsse den Datenverkehr sehen können.

Zu den Methoden, die speziell entwickelt wurden, um einem Netzwerkanalysten den Verkehr zu überwachen, gehören:

  • Portspiegelung- Der Switch sendet eine Kopie von Netzwerkpaketen an eine Überwachungsnetzwerkverbindung.
  • SMON - "Switch Überwachung" wird von RFC 2613 beschrieben und ist ein Protokoll für die Steuerung von Einrichtungen wie die Portspiegelung.
  • Rmon[20]
  • Sflow

Diese Überwachungsfunktionen sind bei Schalter der Verbraucher selten vorhanden. Andere Überwachungsmethoden umfassen das Verbinden eines Layer-1-Hubs oder Netzwerkhahn zwischen dem überwachten Gerät und dem Schaltanschluss.[21]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Im Halbduplex Modus kann jeder Switch -Port nur entweder erhalten von oder Senden Sie zu einem bestimmten Zeitpunkt auf sein angeschlossenes Gerät. Im Vollduplex Der Modus kann jeder Schaltanschluss gleichzeitig übertragen und Empfangen Sie unter der Annahme, dass das angeschlossene Gerät auch den Full-Duplex-Modus unterstützt.[9]

Verweise

  1. ^ IEEE 802.1d
  2. ^ Thayumanavan Sridhar (September 1998). "Schicht 2 und Schicht 3 Schalterentwicklung". cisco.com. Das Internet Protocol Journal. Cisco -Systeme. Abgerufen 2014-08-05.
  3. ^ Stewart, Robert; Hawe, William; Kirby, Alan (April 1984). "Local Area Network Connection". Telekommunikation.
  4. ^ W. Hawe, A. Kirby, A. Lauck, "Eine Architektur für transparent miteinander verbundene IEEE 802 Local Area Networks", technisches Papier, das dem IEEE 802-Komitee eingereicht wurde, Dokument IEEE-802.85*1.96, Sandiego CA, Oktober 1984.
  5. ^ Hawe, William; Kirby, Alan; Stewart, Robert (1987). Fortschritte in lokalen Netzwerken. IEEE Press. S. Kapitel 28. ISBN 0-87942-217-3.
  6. ^ US -Patent 4.597.078
  7. ^ Robert J. Kohlhepp (2000-10-02). "Die 10 wichtigsten Produkte des Jahrzehnts". Netzwerk Computing. Archiviert von das Original Am 2010-01-05. Abgerufen 2008-02-25.
  8. ^ "Hubs gegen Switches - verstehen die Kompromisse" (PDF). ccontrols.com. 2002. Abgerufen 2013-12-10.
  9. ^ "Cisco Networking Academy Einführung in grundlegende Schaltkonzepte und Konfiguration". Cisco -Systeme. 2014-03-31. Abgerufen 2015-08-17.
  10. ^ Joe Efferson; Ted Gary; Bob Nevins (Februar 2002). "Token-Ring zur Ethernet-Migration" (PDF). IBM. p. 13. archiviert von das Original (PDF) Am 2015-09-24. Abgerufen 2015-08-11.
  11. ^ Thayumanavan Sridhar (September 1998). "Das Internet Protocol Journal - Band 1, Nr. 2: Layer 2 und Layer 3 Switch Evolution". Cisco -Systeme. Abgerufen 2015-08-11.
  12. ^ Cisco Catalyst 6500 Series Firewall Services Modul, Cisco Systems, 2007
  13. ^ Schalter 8800 Firewall -Modul, 3com Corporation, 2006
  14. ^ Cisco Catalyst 6500 Series Intrusion Detection System (IDSM-2) -Modul, Cisco Systems, 2007
  15. ^ Erste Schritte mit Check Point Fire Wall-1, Checkpoint Software Technologies Ltd., n.d.
  16. ^ Peter Ashwood-Smith (24. Februar 2011). "Kürzeste Pfadüberbrückung IEEE 802.1AQ Übersicht" (PDF). Huawei. Archiviert von das Original (PDF) am 15. Mai 2013. Abgerufen 11. Mai 2012.
  17. ^ "IEEE genehmigt neue IEEE 802.1AQ kürzeste Pfadbrückungsstandard". Tech Power -Up. 7. Mai 2012. Abgerufen 11. Mai 2012.
  18. ^ a b c "Verständnis der verschiedenen Arten von Ethernet -Switches". Abgerufen 2021-04-29.
  19. ^ "Tech-Spezifikationen für ein Beispiel HP" Web-Managed "Switch". Archiviert vom Original am 13. Dezember 2007. Abgerufen 2007-05-25.{{}}: CS1 Wartung: Bot: Original -URL -Status unbekannt (Link)
  20. ^ Informationsinformation der Remote -Netzwerküberwachung, RFC 2819, S. Waldbusser, Mai 2000
  21. ^ "So erstellen Sie ein Miniaturnetzwerk -Monitor -Gerät". 6. Oktober 2016. Abgerufen 2019-01-08.

Externe Links