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Glasfaseroptik
Unternehmensnetzwerk

Was ist ein LAN-Switch und wie funktioniert er?

Was ist ein LAN-Switch und wie funktioniert er?

Offizieller von FS.COM 2019-04-27

Mit dem dramatischen Anstieg des Datenverkehrs und der schnelleren CPU in Computer-Betriebssystemen werden LANs (Local Area Network) zunehmend verstopft und überlastet. Um die Überlastung zu reduzieren und die Geschwindigkeit von LANs zu verbessern, versuchen viele IT-Techniker, die LAN-Switching-Technologie und LAN-Switches zu nutzen, um die Leistung herkömmlicher Ethernet-Technologien zu verbessern, ohne kostspielige Verkabelungs-Upgrades oder zeitaufwändige Host-Rekonfigurationen vornehmen zu müssen. Doch was genau ist ein LAN-Switch und wie funktioniert er, um den Datenverkehr mit Hilfe der LAN-Switching-Technologie zu leiten? Dieser Beitrag wird Ihnen die Antworten geben.

Grundlagen der LAN-Switching-Technologie

LAN-Switching ist eine Form der Paketvermittlung, bei der die Datenpakete über das LAN-Netzwerk von einem Computer zum anderen übertragen werden. Die LAN-Switching-Technologie ist für das Netzwerkdesign von entscheidender Bedeutung, da sie es ermöglicht, den Datenverkehr nur an die erforderlichen Stellen zu leiten. LAN-Switching umfasst hauptsächlich drei Arten von Switching-Verfahren: das hardwarebasierte Layer 2-Switching basierend auf MAC-Adressen, das Layer 3-Switching basierend auf IP-Adressen und Layer 4-Switching, bei dem für jeden Benutzer eine QoS (Quality of Service) definiert werden kann. Unter ihnen wird das Layer 2-Switching am häufigsten für die Netzwerksegmentierung in LANs eingesetzt. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, wird der LAN-Switch zwischen Bridge und Router verbunden, um vier Kollisionsbereiche zu bilden. Es ermöglicht ein flacheres Netzwerkdesign mit mehr Netzwerksegmenten als herkömmliche Netzwerke, die durch Repeater, Hubs und Router verbunden sind.

lan switch

Ein typisches LAN beinhaltet einen oder mehrere LAN-Switches, die mit einem Router, Modem oder einer Bridge für den Internetzugang verbunden werden können. Andere Netzwerkgeräte wie Firewalls, Load Balancer und Network Intrusion Detectors können ebenfalls in ein LAN-Netzwerk eingebunden werden. Fortgeschrittene LANs zeichnen sich durch die Verwendung redundanter Verbindungen mit LAN-Switches unter Verwendung des Spanning-Tree-Protokolls aus, um Schleifen zu verhindern, QoS zu liefern und den Datenverkehr mit VLANs zu trennen.

Was ist ein LAN-Switch?

Ein LAN-Switch ist die wesentliche Komponente in einem LAN-Netzwerk. Aber was ist ein LAN-Switch? Ein LAN-Switch ist ein Netzwerk-Switch, der zwei oder mehr LANs miteinander verbindet und die Pakete zwischen diesen Netzwerken weiterleitet. Die Geschwindigkeit eines LAN-Switches beträgt maximal Gigabit, normalerweise mit der maximalen Geschwindigkeit von 1000 Megabit pro Sekunde. Beim LAN-Switching werden drei Arten von LAN-Switches verwendet, nämlich der Layer 2 Switch, der Layer 3 Switch und der Layer 4 Switch, um den Verkehr in den LAN-Netzwerken zu leiten. Da die meisten LAN-Switches auf dem Data Link Layer (Layer 2) arbeiten, wird der Layer 2 Switch am häufigsten verwendet und ist in fast jedem LAN zu finden. Er bietet einige der Vorteile von Bridges und Routern. Wie eine Bridge kann ein Layer 2 LAN-Switch den Datenverkehr basierend auf dem Layer 2 Header weiterleiten. Wie ein Router teilt er das Netzwerk in logische Segmente auf und bietet so eine bessere Verwaltung, Sicherheit und Kontrolle des Multicast-Verkehrs. Layer 3 oder Layer 4 Switches erfordern eine fortschrittlichere Technologie und sind teurer, weshalb sie häufiger in größeren LANs oder in speziellen Netzwerkumgebungen eingesetzt werden.

Drei Methoden, die ein LAN-Switch für das Routing von Datenverkehr verwendet

Wie bereits erwähnt, sind LAN-Switches auf Packet-Switching angewiesen. In LAN-Netzwerken stellt der LAN-Switch eine Verbindung zwischen zwei Segmenten her, um die aktuellen Pakete zu senden. Am Beispiel des Layer 2-Switching werden die eingehenden Pakete in einem temporären Speicherbereich auf dem Server gespeichert. Die im Header des Frames enthaltenen MAC-Adressinformationen für die Quelle und das Ziel des Pakets werden vom LAN-Switch gelesen und dann mit einer Liste von Adressen in der Nachschlagetabelle des Switches verglichen. Hier sind die drei Methoden, die ein LAN-Switch verwendet, um den Verkehr im Layer 2-Switching-Prozess zu leiten.

Cut-Through Bei der Cut-Through-Methode kann der LAN-Switch die MAC-Adresse lesen, sobald ein Paket vom LAN-Switch erkannt wird. Nachdem sie die 6 Bytes, aus denen sich die MAC-Adressinformationen zusammensetzen, gespeichert haben, senden sie das Paket sofort an den Zielknoten, auch wenn der Rest des Pakets in den Switch fließt.

Store-And-Forward Die Store-and-Forward-Methode speichert das gesamte Paket im Buffer und überprüft es auf Fehler, bevor es an den Zielknoten gesendet wird. Hat das Paket einen Fehler, wird es verworfen. Wenn nicht, sucht der Switch nach der MAC-Adresse und sendet das Paket an den Zielknoten. Viele LAN-Switches können diese beiden Methoden kombinieren, wobei sie Cut-Through verwenden, bis eine bestimmte Fehlergrenze erreicht ist, und dann in den Speicher- und Weiterleitungsmodus wechseln.

Fragment-Free Eine weniger verbreitete Methode ist Fragment-Free. Es funktioniert ähnlich wie die Cut-Through-Methode, nur dass es die ersten 64 Bytes des Pakets speichert, bevor es weitergeschickt wird. Der Grund dafür ist, dass die meisten Fehler und Konflikte während der ersten 64 Bytes eines Pakets auftreten.

Lösungen für LAN-Switches von FS

Die LAN-Switching-Technologie trägt dazu bei, die Gesamteffizienz von lokalen Netzwerken zu verbessern und die bestehenden Bandbreitenprobleme durch den sinnvollen Einsatz von LAN-Switches zu lösen. FS bietet Ihnen eine komplette Palette von LAN-Switches, die mit Gigabit-Geschwindigkeit arbeiten und den Managed PoE+-Switch, die Gigabit-Switches der Serie S3900/S5800 für Layer 2 oder Layer 3 Switches abdecken. Erhältlich mit unterschiedlichen Portnummern und optionalen Konfigurationen, können sie die Anforderungen an LAN-Switching effizient erfüllen.

Switch-Typ ID Portsanzahl Switch-Klasse Switching-Kapazität Max. Leistungsaufnahme
PoE+ Managed Switch
73457
8 Port
Layer 2+
18Gbps
150W
73459
24 Port
Layer 2+
52Gbps
400W
35252
48 Port
Layer 2+
180Gbps
600W
S3900 Serie
72944
24 Port
Layer 2+
128Gbps
21W
72945
24 Port
Layer 2+
128Gbps
43W
72946
48 Port
Layer 2+
176Gbps
45W
S5800 Serie
29127
48 Port
Layer 2/3
176Gbps
75W

Fazit

LAN-Switching zeichnet sich durch hohe Skalierbarkeit und Sicherheit bei einfacher Verwaltung aus. Derzeit werden die relativ langsamen LAN-Switches aufgrund der begrenzten geografischen Ausdehnung des LAN-Netzwerks häufig in der Daisy-Chain- und Ringtopologie verwendet. Für eine WAN-Umgebung (Wide Area Network) wären Netzwerk-Switches mit höherer Geschwindigkeit und größerer Kapazität erforderlich, wie z.B. 10GbE Switch, 40GbE Switch und 100GbE Switch. Wenn Sie Bedarf für leistungsstarken Netzwerk-Switches haben, kontaktieren Sie uns bitte unter sales@fs.com.


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