Alle Infos zum Netzwerk Switch
Lesezeit: ca. 7 min
Trotz einer Innovation wie WLAN bringt die Kabel gebundene LAN-Verbindung einige Vorteile mit sich.
Wann kommt ein Switch zum Einsatz?
Du möchtest mehrere Netzwerkgeräte wie Drucker, Smart-TV oder Spielkonsole über einen einzigen Router miteinander verbinden oder du organisierst am Wochenende eine LAN-Party.
Hier findest du die besten Tipps rund um den passenden Netzwerk Switch. Mit der Spielkonsole Nintendo Switch hat das nichts zu tun.
Es geht auch viel schneller,wenn du gerade wenig Zeit hast, dann schaue dir einfach meine Produktempfehlung* auf Amazon an.
Inhaltsverzeichnis von www.netzwerk-switch.info
- Was ist ein Hub?
- Was ist eine Bridge?
- Der Vergleich zwischen Bridge vs Switch
- Was ist ein Switch?
- Funktionsweise
- Marktübersicht: welche Switches existieren
- Einsteiger-, Workgroup- Multilayer-und Modulare- Switches
- Web-Smart-, Managed- & Unmanaged- Geräte
- Fachbegriffe für den Switch-Kauf
- Zubehör: welche Switch-Kabel brauche ich?
Als Netzwerk bezeichne ich eine Verbindung von zwei oder mehrere PCs, um Informationsaustausch (Kommunikation) herzustellen. Dabei verwendet man verschiedene Topologien (Aufbau) eines Netzwerks. Mehr Information zur Grundlagen der Netzwerken findest Du in dem empfehlenswerten Buch: Computernetzwerke. Von den Grundlagen zur Funktion und Anwendung*.
Die Switches, Bridges und Hubs haben ähnliche Arbeitsweisen, und zwar machen die den Datenaustausch möglich. Diese Geräte arbeiten mit unterschiedlichen Methoden und auf ungleichen Schichten des standardisierten OSI-Referenzmodells.
Ein ISO/OSI-Schichtmodell beschreibt schichtenweise die Hauptaufgaben der stattfindenden Kommunikationen innerhalb eines Netzwerkes. Es ist quasi eine theoretische Struktur nach dem ein Netzwerk aufgebaut ist.
Die Netzwerktechnik arbeitet auf Ebene 1 des ISO-/OSI-Modell. Alle Systeme hängen in dieser eine Kollisionsdomäne verbunden durch das Kopplungselement.
Was macht eine Kollisionsdomäne?
Die Kollisionsdomänen werden durch Switches, Bridges sowie Router begrenzt. Je kleiner die Kollisionsdomäne sind und je mehr wir die Kollisionsdomänen haben desto besser funktioniert die Kommunikation. Siehe die nachfolgende Abbildung.
Rein technisch gesehen ist der Hub ein elektrischer Verstärker(Repeater/Hub). Hinter dem Gerät verstecken sich keine logische Entscheidungen, die eingehenden Signale werden ungeprüft und elektrisch verstärkt weitergeleitet. Das heißt auch fehlerhafte Pakete bleiben erhalten. Dieses Verhalten ist sein größter Nachteil. Es kann nur einer senden, alle anderen müssen empfangen.
- Keine Analyse der eingehender Daten
- Keine Steuerung des Datenflusses
- Wird noch kaum eingesetzt
- Es kann nur ein Datenpaket dem anderen Hub passieren
Bei einer Bridge handelt es sich um eine Aufteilung der Hub-Kollisionsdomäne. Die Bridge teilt also ein Ethernet in mehrere Segmente auf und entscheidet anhand der MAC-Adresse für die Weiterleitung der Datenpakete. Das heißt, diese aus dem Segment A in das Segment B geleitet werden, nur wenn die adressierte Mac-Adresse dort angeschlossen ist.
So eine kontrollierte und gefilterte Weiterleitung bringt enorme Performance in der Bandbreite mit sich.
Der direkte Vergleich zwischen Switch versus Bridge
- Switch ist in seiner Grundform eine Multiport Bridge. Dennoch hat das Gerät zusätzliche Funktionen, hier geht es nur um die grundsätzliche Arbeitsweise.
- Beide bauen eine Mac-Adresse auf, anhand der Absenderadressen in den Frames
- Gemeinsam bestimmen die Weiterleitung der Frames anhand der Ziel-Mac-Adresse
- Beide teilen Kollisionsdomänen auf und erhöhen damit die verfügbare effektive Bandbreite
- Der Switch hat im Unterschied zur Bridge die Fähigkeit seine Ports direkt miteinander zu verschalten, es baut eine dauerhaft stehende Verbindung auf
- Beide arbeiten auf Data Link Layer
Der Switch ist eine logische Weiterbildung der Multiport-Bridge, somit ist er eine Netzwerkkomponente der ISO/OSI-Schicht 2, es ist auch die Ebene von Ethernet. Übersetzt aus dem Englischen bedeutet soviel wie umlenken bzw. verteilen. Der Begriff kommt von der Firma Kalpana (inzwischen von Cisco aufgekauft). Mit einem Gerät wie Switch lassen sich mehrere Geräte an einen Router problemlos ankoppeln.
Andere Bezeichnungen für ein Netzwerk-Switch:
- Ethernet-Switch
- Lan-Switch
- Gigabit-Switch
Er stellt eine ganze Reihe von Ports zwischen 4,8,12 und sogar bis zu 48 bereit. An jedem Port hängt ein Endgerät und dieses hat für sich ganz alleine eine Kollisionsdomäne. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Kollision sehr stark verringert wird. Zwischen unterschiedlichen Segmenten können mehrere Datenpakete gleichzeitig übertragen werden.
Mit Ziel- Mac-Adresse weißt nun der Switch an welchen Port er die eingegangene Frames weiterleiten soll. Der dritte PC bekommt von der Kommunikation nichts mit. Dies nennt man Microsegmentierung, wodurch das Prinzip von Multiport-Bridge auf die Spitze getrieben wird.
Es gibt vier Switching-Verfahren:
- Cut- Through
- Store- and Forward
- Adaptive- Cut- Through
- Fragment- Free- Cut- Through
Eine herauskristallisierte Methode ist Store- and Forward-Modus, mit Hilfe dessen speichert der Switch eingehendes Paket zunächst zwischen und sendet dieses als Ganzes weiter. Damit erkennt der Switch defekte Ethernet-Pakete und verwirft diese. Wenn ein Endgerät mit einem anderen kommunizieren will, wird eine Ziel- Mac-Adresse analysiert. Dabei entsteht dann eine temporäre Verdrahtung mit dem jeweils anderen Port, an dem das Zielgerät sich befindet. Es erfolgt intern und damit sind andere Ports andere Endgeräte ( Kollisionsdomäne ) davon nicht betroffen.
Marktübersicht: Typen von Netzwerk Switches
Einsteiger Switches
Sie besitzen in den meisten Fällen zwischen 5 bis 24 Ports. Die Installation erfolgt ohne Konfiguration, es heißt auch, dass solche Switches sich nicht administrieren lassen. Die werden auch oft Blackbox genannt, denn man weißt nicht, wie viele Fehler auf einem Switchport aufgelaufen sind. Diese Modelle sind kompakt gebaut und arbeiten nahezu geräuschlos. Zudem besitzen die zwei LEDs pro Port. Die Link-LED zeigt eine Verbindung an und die Traffic-LED sagt über die Geschwindigkeit oder Datenverkehr aus. Viele Einsteiger Modelle sind mit Gigabit-Geschwindigkeit ausgestattet.
LAN SWITCH ohne Strom – die Bezeichnung lautet „Power over Ethernet“.
Das Gerät bezieht nämlich der Daten und Strom über das LAN-Kabel, benötigt somit keine externe Stromquelle.
Die bekanntesten Hersteller der Einsteiger Switches sind z. B. Netgear, TP-Link, Linksys, D-Link oder Belkin.
Fazit
Die Geräte eignen sich perfekt für die Privatleute oder sehr kleinen Firmen. Die Preise beginnen schon ab 20 € an.
Netgear GS105GE 5-Port: https://amzn.to/2C0PguY[Partner Shop*]
Es ist eine Weiterentwicklung der normalen Standard-Switches.
Standard-Switches sind auf Layer -2(Weiterleitung nur nach Mac-Adressen und Ethernetinformationen)
Auf Layer-3 sind die Router in Switch-Form. Multilayer-Switches arbeiten also auf mindestens Layer 3 (Network Layer), sind aber nicht darauf beschränkt und können evtl. auch Funktionen aus höheren Ebenen (z. B. Access Control List) unterstützen.
Cisco SG300-28 (28-Port Gigabit): https://amzn.to/2C2mo5P[Partner Shop*]
Workgroup-Switches
Diese Art von Switches lässt sich managen und hat zwischen 25 bis 48 Ports (RJ-45) bei einer immer noch kompakten Bauweise. Das Gerät ist vorwiegend als Etagenverteiler konzipiert und bietet weitere Steckmöglichkeiten für Erweiterungskarten (GBIC). Dabei werden üblicherweise Techniken wie VLAN, SNMP, Spanning Tree, RMON, IGMP und Trunking genutzt.
Für das Management zur Abfrage der Werte benötigt man Protokolle wie SNMP und RMON. Simple Network Management Protocol (SNMP) legt Software- und Hardware-Informationen ab und schreibt in eine Datenbank, um mögliche Alarme zu generieren und Statistiken zu erstellen. Es ist quasi eine automatisierte Informationsquelle über die Netzwerkkomponenten.
Wenn ein Switch mit mehr als einem Anschluss an das LAN angebunden ist, kommt es zu kreisenden Datenpaketen. Die Technik Spanning Tree verhindert solche Schleifen im Netzwerk, in dem man inaktive Strecke aktivieren lässt, wenn eine aktive Strecke (Hauptverbindung) ausfällt.
IGMP (Internet Group Management Protocol) ist ein intelligenter Mechanismus, dabei meldet sich die Empfänger für bestimmte Multicasts (Mehrpunktverbindung, man erreicht von einem Punkt eine Gruppe von PCs) beim Switch an. Der Switch kann dann die Datenpakete gezielt an den gemeldeten Port weiterleiten. Ein Anwendungsbeispiel ist z.B. ein Video-Stream.
Mit Trunking schaltet man mehrere Ports zu einem größeren Switchport zusammen.
Beim VLAN (Virtual LAN) entstehen auf einer physikalischen Verkabelung (LAN) mehrere virtuelle LANs. Aus finanzieller Sicht kann es sehr vorteilhaft sein.
Fazit
Ein Workgroup-Switch bietet flexible Konfigurationsmöglichkeiten und mehr Switching-Leistung. Der Aufwand für die Aneignung ist größer und die Investitionen sind höher. Es ist jedoch ein Preis, der leicht wieder sich einsparen lässt. Die bekanntesten Modelle sind von Cisco 2900 Series.
Modulare Switches
Die modulare Switch-Systeme werden bei großen Unternehmen eingesetzt. Sie werden auch zentrale Module genannt, denn von denen gehen die Verbindungen zu den Workgroup-Switches. Solche Netzwerksysteme kosten leicht mehrere Tausend Euro.
Managed, Unmanaged und Web- Smart Switches
Ein Einsteiger Switch ist ein reiner Plug- and-Play-Komponent, einschließen und es funktioniert. Also es ist ein unmanaged Gerät, er passt sich jeglicher Konfiguration im Heimnetzwerk automatisch an.
Web-Smart Switches decken den Bedarf der mittleren Größe der Netzwerke ab. Über eine Weboberfläche verfügen die Administratoren über einen hohen Anteil des Funktionsumfangs.
Netgear GS108PE-300EUS 8-Port: https://amzn.to/2XCwcwf[Partner Shop*]
Netgear JGS516PE-100EUS 16-Port: https://amzn.to/2NDfoke[Partner Shop*]
Bei den Workgroup- Multilayer-Switches erfolgt die Verwaltung und Steuerung entweder über eine Kommandozeile oder eine entsprechende Steuersoftware. Die Fortgeschrittene Anwender haben Zugriff auf weitere Zusatz-Features wie QoS (Quality of Service) zur Priorisierung von einzelnen Netzwerk-strömen oder VLAN-Support.
Einige Kontrollfunktionen im Überblick:
- Überwachung per SNMP.
- Filter für MAC-Adressen.
- VLAN Einstellungen.
- Verwaltung der IP-Adressen.
- Spanning Tree und vieles mehr.
Beim einem Switch Kauf werden einige Fremdwörter unbekannt erscheinen, hier sind einige davon kurz erklärt:
- Auto-MDI/MDX: Sind die Anschlüsse in Form von RJ-45. MDI ist für die Netzwerkkarte und MDX ist typischer Switchport. Beim Verbinden zwei Netzwerkkarten benötigt man ein Cross-Kabel*. Heutige Geräte erkennen automatisch, welcher Kommunikationspartner angeschlossen ist, und richten somit alles selbstständig ein.
- Store and forward, die Datenpakete werden zwischengelagert, bevor sie dann vollständig übertragen werden. So kann der Switch defekte Pakete aussortieren.
- Switching-Tabelle ist nicht anderes als eine MAC-Tabelle zur Speicherung der Information und Adressierung.
- NWay ist Autonegotiation oder Auto- sensing.
- Puffer/Buffer: Zwischenspeicherung der Datenpakete.
- Uplink ist ein Anschluss und funktioniert auch mit einem normalen Kabel, das Senden und Empfangen wurden vertauscht.
- Flow Control IEEE 802.3x kontrolliert das Überlaufen und Überschreiben des Speichers.
- Mit Stackable lassen sich mehrere Switches untereinander verbinden.
- GBIC(GigaBit Interface Connector) ist ein Einschub für ein Modul wie z.B. 1000Base-T oder 1000Base-SX.
- SNMP (Simple Network Management Protocol) und RMON sind die Möglichkeiten das Gerät zu managen.
- Spanning Tree deaktiviert doppelte Verbindungen, dadurch lassen sich LOOPs vermeiden.
- Mit VLAN/IEEE 802.1q lässt sich auf einer Verkabelung mehrere LANs realisieren.
- Layer-3- Switch ist ein schneller Router.
Welche Netzwerkverkabelung brauche ich?
Wenn Du Dir die kleine Verteiler kaufen möchtest, empfehlen ich Dir direkt ein oder zwei LAN- Kabel* mit zu bestellen. Denn alle Switches sind mit RJ45-Port* ausgestattet.
Und so gehts: Stecke das Ethernet-Kabel in den Port am Switch auf der einen Seite ein und den Port deines Routers auf der anderen. Verfahre weiter so mit all deinen Geräten, die Du an den Switch anschließen möchtest. Jetzt hast Du das ganze Netzwerk verbunden und zugleich auch den Anschluss ans Internet. Die Konfiguration erfolgt in den meisten Fällen automatisch.
Mehr über die Netzwerkverkabelung erfahren.
Teile diesen Artikel in den Netzwerken!
Wenn dir der Artikel gefallen hat und du ihn hilfreich fandest, würde ich mich sehr freuen, wenn du es weitererzählst!
Die mit Sternchen (*) gekennzeichneten Links sind sogenannte Affiliate-Links. Wenn du auf so einen Affiliate-Link klickst und über diesen Link einkaufst, bekomme ich von dem betreffenden Online-Shop oder Anbieter eine Provision. Für dich verändert sich der Preis nicht.
© 2019 – www.netzwerk-switch.info – Datenschutz – Impressum – Partner
Letzte Aktualisierung: 03.03.2019