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Switching

Dezember 2009
Switches, vor kurzem noch angepriesen als Heilmittel für schnellere Netzwerke zuhause, heute sind dagegen wieder andere Geräte und Techniken Mode bei den Händlern für den Massenmarkt.
Und was haben diese Switches gebracht ? In den meisten Fällen sicherlich nichts, denn was nutzt mir ein Switch mit 100MB Ethernet Ports, wenn ich nur via DSL im Internet surfe. Und wenn ich einen einzigen kleinen Server zuhause stehen habe bringt es auch nicht viel. Aber es hört sich doch gut an, wenn dort "Verdoppelung der Geschwindigkeit auf 200MB" angepriesen wird, oder ? Auch dann, wenn solche Aussagen Blödsinn sind.
Aber trotzdem, Switches bringen Vorteile gegenüber Hubs / Multiport Repeatern.
Vor allem in den großen Netzen, wo viele Rechner zusammengeschaltet sind. Aber dort braucht man dann auch andere Geräte, solche, deren Preis um den Faktor 100 größer ist als bei denen aus dem Kaufhaus.
Aber die kleinen, billigen Geräte bieten für den Heimanwender mit einem eigenen LAN Vorteile :
man kann unterschiedliche Ethernet-Varianten gemeinsam nutzen ( 10, 100 oder 1000MB , halb- oder fullduplex ) und die Netzwerkskarten werden von weniger Traffic belastet. Das bietet vor allem dann Vorteile, wenn der gesamte Datenverkehr von der CPU des Rechners verarbeitet werden muß und die Erkennung der Zielangaben im Paket in der Netzwerkskarte abläuft.

Doch was macht jetzt so ein Switch, wie funktioniert er ?
Als erstes noch eine Anmerkung: Ich meine hier jetzt immer die Layer2-Switches, die modernen, hochwertigen Switches für Layer 3 und höher sind hier kein Thema.
Der Layer 2 ist im 7-Schichten OSI-Protokoll die unterste Schicht mit Adress-Feldern ( Layer 1 sind Kabel etc. ), die sogenannte MAC-Adresse, oft auch Hardware-Adresse oder Ethernet-Adresse genannt. ( Diese letzteren Bezeichnungen stimmen zwar oft, aber nicht generell und sind deswegen eigentlich falsch. )
Ein Datenpaket hat nun 2 dieser Adressen, eine vom Absender und eine für das Ziel. Der Switch ließt beide Adressen aus und startet verschiedene Aktionen:

die Quell-Adresse
  • ist noch nicht in seiner Adress-Liste vorhanden : dann trägt er sie zusammen mit der Nummer des Anschlußports ein, wo er sie empfangen hat.
  • sie ist vorhanden und die Portnummer in der Liste stimmt mit der aktuellen Portnummer überein, dann macht er nichts.
  • sie ist vorhanden und die Portnummern stimmen nicht überein: dann aktualisiert er diese
    • Bei der Quell-Adresse setzt er jedes Mal noch einen Timer auf einen Startwert. Wenn der Timer abgelaufen ist wird diese Adress in der Liste gelöscht. ( jedenfalls bei den guten Switches, ob es die Kaufhaus-Geräte auch alle tun weiß ich nicht. )

    für die Ziel-Adresse gibt es auch mehrere Möglichkeiten der weiteren Verarbeitung:
  • ist sie eine Broadcast-Adresse, dann schickt er das Paket an alle anderen Ports wieder raus.
  • steht sie in seiner Adress-Liste, dann schickt er das Paket nur auf dem Port raus, der in der Liste angegeben ist
  • ist sie unbekannt in seiner Liste, dann schickt er das Paket an alle anderen Ports raus

    • Switching bringt natürlich nur dann einen Gewinn, wenn viele Geräte am Netz hängen und deren Datenverkehr nicht mehr über alle Leitungen geschickt wird. Aber wenn diese vielen Geräte alle nur mit einem einzigen Server reden wollen ist dessen Anschluß natürlich der Engpaß, denn dort sammelt sich wieder alles.

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