Was ist ein Netzwerk-Switch und wie funktioniert er?

Ein Netzwerk-Switch ist für moderne Netzwerke, insbesondere für Unternehmen, von grundlegender Bedeutung. Seine Hauptfunktion besteht darin, Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks (LAN) zu verbinden und so die gemeinsame Nutzung von Ressourcen wie Geschäftsanwendungen, Multimedia-Nachrichten und wichtigen Daten zu ermöglichen. Der Netzwerk-Switch ist für die Bereitstellung dieser Dienste für Endnutzer weltweit unverzichtbar geworden. Fachlich wird ein Netzwerk-Switch auch als Ethernet-Switch bezeichnet. In diesem Blogbeitrag untersuchen wir, was ein Netzwerk-Switch ist und welche Rolle er in modernen Netzwerken spielt.

 

Was ist ein Netzwerk-Switch?

 

Wenn Sie neu im Bereich Switching-Netzwerke sind, fragen Sie sich vielleicht: „Was ist ein Netzwerk-Switch?“ Einfach ausgedrückt ist ein Netzwerk-Switch ein Gerät, das die Kommunikation mehrerer IT-Geräte über ein Netzwerk ermöglicht. Diese Kommunikation erfolgt durch den Austausch von Datenpaketen. Ein primärer Switch leitet diese Pakete von einem Gerät zum anderen weiter, während andere Netzwerkgeräte komplexere Aufgaben übernehmen. Netzwerk-Switches können physische Geräte oder Komponenten anderer Netzwerkgeräte sein, wie z. B. Router oder Wireless Access Points (APs).

 

Switches arbeiten auf der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells und können auch in der Vermittlungsschicht (Schicht 3) eingesetzt werden, die die Daten für die Netzwerkübertragung organisiert und strukturiert. Sie verwenden eine eindeutige MAC-Adresskennung, um zu bestimmen, wohin jeder eingehende Nachrichtenrahmen gesendet werden soll. Switches verwalten eine Datenbank, die jede MAC-Adresse dem entsprechenden Port zuordnet, an dem die Adresse empfangen wird. Dies ermöglicht eine schnelle und effektive Kommunikation.

 

Ein Netzwerk-Switch ist entscheidend für die gemeinsame Nutzung von IT-Ressourcen wie Rechenleistung, Druckern, Dateispeichern und Internetzugang im Netzwerk. Er fungiert als Verkehrsregler, leitet Datenpakete an ihr Ziel und sorgt gleichzeitig für eine effiziente Kommunikation zwischen den Geräten.

 

Welchen Wert haben Netzwerk-Switches?

 

Netzwerk-Switches können verschiedene Endpunkte verbinden und bieten IT-Netzwerken zahlreiche Vorteile. Sie ermöglichen eine kabelgebundene Verbindung zu Desktops, Wireless Access Points, Druckern, Industriemaschinen und einigen IoT-Geräten sowie die Verbindung physischer Server und Speicherinfrastruktur. Mit Power over Ethernet (PoE)-Technologie ermöglichen moderne PoE-Switches Sie können sogar Netzwerkgeräte wie Überwachungskameras, Voice-over-IP-Telefone und Sensoren mit Strom versorgen. Darüber hinaus können Switches Daten von IoT-Geräten sammeln und diese für maschinelle Lernalgorithmen nutzen, um hellere Umgebungen zu optimieren.

 

Eine der Hauptfunktionen fortschrittlicher Switches ist die Möglichkeit, virtuelle Netzwerke zu erstellen. Diese können Gruppen vernetzter Systeme voneinander isolieren und gleichzeitig bestimmte Systeme sicher vom Rest segmentieren. Dies ermöglicht die Verbindung einer großen Anzahl von Systemen zu einem einzigen physischen Netzwerk, wie es in Multi-Tenant-Rechenzentren und großen Unternehmen üblich ist. Die Problemlösungsfähigkeiten der Switches gehen über die einfache LAN-Verbindung hinaus und können Tausende von Geräten über verschiedene Netzwerksegmente hinweg unterstützen. Dank der Netzwerktopologie können Switches auf verschiedene Weise verbunden werden, um noch mehr Geräte zu unterstützen, Vollduplex-Kommunikation zu ermöglichen und gleichzeitig die Netzwerkleistung zu steigern.

 

Der Wert von Netzwerk-Switches in IT-Netzwerken ist unermesslich. Sie sind Problemlöser, die kabelgebundene Verbindungen zu Endpunkten herstellen, virtuelle Netzwerke unterstützen und mehrere Netzwerksegmente verbinden, um Tausende von Geräten zu unterstützen. Mit ihren Funktionen steigern Switches die Effizienz und Sicherheit moderner Datennetzwerke und bieten zahlreiche Vorteile.

 

Wie funktioniert ein Netzwerk-Switch?

 

A Netzwerkschalter Dient der Datenübertragung von einem Ort zu einem anderen innerhalb eines Netzwerks. In Netzwerken werden verschiedene Arten von Switches verwendet, darunter Edge-Switches, Aggregations-Switches und Core-Switches.

 

Wenn ein Datenrahmen an eine dem Switch unbekannte MAC-Adresse weitergeleitet wird, wird er an alle Ports in der Switching-Domäne geflutet, einschließlich Broadcast, unbekanntem Unicast und Multicast-Flooding. Diese Funktion macht den Switch zu einem Layer-2-Gerät im OSI-Kommunikationsmodell.

 

In manchen Rechenzentren kommt eine Spine-Leaf-Architektur zum Einsatz, bei der Server und Speicher mit Leaf-Switches verbunden sind und jeder Leaf-Switch wiederum mit zwei oder mehr Spine-Switches verbunden ist. Dieses Setup reduziert die Latenz, indem es die Anzahl der Hops, die die Daten von der Quelle zum Ziel zurücklegen, verringert.

 

Netzwerk-Switches bieten zusätzliche Ethernet-Ports für den Anschluss an Gigabit-Ethernet für kleine Unternehmen und Heimnetzwerke. Allerdings verwenden nicht alle Netzwerke Switches. Einige Netzwerke können über Bus, Hub oder Repeater verbunden sein oder aus Token-Ringen bestehen.

 

Wenn ein Switch mit einem Gerät verbunden ist, merkt er sich dessen MAC-Adresse, die das physische Gerät identifiziert und konstant bleibt. Der Switch identifiziert die Pakete jedes Geräts anhand ihrer individuellen MAC-Adressen und leitet diese Pakete an die entsprechenden Empfänger weiter.

 

Switches können auch auf Layer 3 betrieben werden, was zur Unterstützung virtueller LANs (VLANs) erforderlich ist. Aktuelle Layer-3-Switches teilen im Allgemeinen Layer-2-Netzwerke auf und implementieren Layer-2-Switching über VLANs und können gleichzeitig einen gegenseitigen Layer-3-IP-Zugriff zwischen verschiedenen VLANs realisieren.

 

Verschiedene Arten von Schaltern

 

In diesem Abschnitt werden verschiedene Arten von Switches:

 

Virtuelle Switches sind Switches, die ausschließlich als Software in Umgebungen zum Hosten virtueller Maschinen existieren,

 

Routing-Switches Verbindet lokale Netzwerke und führt MAC-basierte Layer-2-Switching- und Routing-Funktionen auf der Netzwerkebene (OSI-Schicht 3) aus. Der Datenverkehr wird entsprechend der in jedem Paket enthaltenen IP-Adresse weitergeleitet.

 

Managed Switches Ports können vom Benutzer angepasst werden, was die Überwachung und Konfigurationsanpassungen erleichtert.

 

Unmanaged Switches ermöglichen Ethernet-Geräten die automatische Datenübertragung mittels Auto-Negotiation, die unter anderem die Datenrate bestimmt. Die Konfiguration ist unveränderlich und voreingestellt.

 

Intelligente Schalter können angepasst werden, um eine bessere Kontrolle über Datenübertragungen zu ermöglichen, unterliegen jedoch im Vergleich zu verwalteten Switches gewissen Einschränkungen. Sie werden auch als teilweise verwaltete Switches bezeichnet.

 

Stapelbare Schalter sind unbewegliche Switches, die über eine Backplane-Kabelschnittstelle miteinander verbunden werden können, um aus zwei oder mehr physischen Switches einen einheitlichen logischen Switch zu erstellen.

 

Modulare Schalter sind Switch-Karten für modulare oder chassisbasierte Switches, die in ein ausreichend großes, unbewegliches Chassis eingesetzt werden können, das Platz für zwei oder mehr Karten bietet. Da die Switch-Schnittstellen nach Bedarf angepasst werden können, bietet dieser Switch höchste Flexibilität und Aufrüstbarkeit.

 

KVM-Switches Wird üblicherweise in Rechenzentren oder anderen Standorten mit vielen Servern eingesetzt. Es ermöglicht Tastatur-, Video- (Monitor-) und Mausverbindungen zu mehreren Computern, sodass Benutzer eine Gruppe von Diensten über einen einzigen Standort oder einen Konsolenport verwalten können.

 

 

Anwendung von Switches in Netzwerken

 

Netzwerk-Switches sind wichtige Komponenten für den Aufbau und die Aufrechterhaltung von Netzwerkverbindungen. Die folgenden Beispiele zeigen verschiedene Szenarien, in denen Switches in einem Netzwerk eingesetzt werden.

 

Erstens automatisieren Switches Verbindungen und gewährleisten so effektive Konnektivität, Geschwindigkeit und Benutzerfreundlichkeit ohne manuelle Konfiguration. Zweitens erhöhen Switches die Netzwerksicherheit und -zuverlässigkeit, indem sie die Kontrolle über die Datenübertragung ermöglichen. Drittens sind Switches mit mehreren Front-Ports, typischerweise RJ-45-Ports, für den physischen Anschluss verschiedener Netzwerkgeräte unerlässlich. Die Anzahl der verfügbaren Ports kann variieren. Switches arbeiten zudem im Vollduplex-Modus und ermöglichen so gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten, was die Netzwerkgeschwindigkeit im Vergleich zu Hubs deutlich erhöht. Sie eignen sich besonders für Heimnetzwerke und Situationen, in denen regelmäßig leistungsstarke Streaming-Dienste benötigt werden, da sie zuverlässiges Streamen oder Abspielen von 4K-Videos ermöglichen. Schließlich verwalten Switches eine Liste eindeutiger MAC-Adressen für jedes angeschlossene Gerät, leiten die Netzwerkkommunikation effizient an das gewünschte Ziel weiter und vermeiden unnötige Übertragungen an alle Geräte. Dadurch werden Kollisionen reduziert und Broadcast-Domänen eliminiert.

 

 

Fazit

 

In diesem Artikel erfahren Sie, was ein Netzwerk-Switch ist und wie er funktioniert. Bei der Entscheidungsfindung ist es wichtig zu berücksichtigen, ob ein Switch oder ein Router die richtige Wahl ist. Switches arbeiten auf der Sicherungsschicht (Layer 2) und ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Ressourcen in einem LAN. Router hingegen arbeiten auf der Netzwerkschicht (Layer 3) und transportieren Daten zwischen mehreren Netzwerken durch die Analyse von IP-Adressen. Klicken Sie hier Here Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen Switches und Routern. Um weitere Informationen zu Netzwerk-Switches zu erhalten, wenden Sie sich bitte an QSFPTEK CCIE/HCIE unter [email protected] oder im Live-Chat.