KT1 - Switches
Switches ohne 100BASE-X Leitungscodierung und Gigabit-Spezifikation
Switches ohne 100BASE-X Leitungscodierung und Gigabit-Spezifikation
-
- 1 / 41
-
Lernkarten
Was ist eine Collision Domain?
Über Repeater zusammengeschlossene Ethernet-Segmente bilden eine Collision Domain
Was ist eine Bridge?
Eine Bridge koppelt mehrere Collision Domain miteinander, ohne dass diese sich in Bezug auf das CSMA/CD-Verfahren beeinflussen. Jede Collision Domain ist unabhangig von den anderen und in jeder gelten weiterhin die durch die Kollisionserkennung gegebenen Limiten.
Was ist der Unterschied zwischen einem Switch und einer Bridge?
Keiner. Den ein Switch ist eine Bridge mit mehreren Ports.
Auf welcher Schicht arbeitet die Bridge?
Data Link Layer
In welchem IEEE Standard wird die Bridge beschrieben?
802.1D
Was sind die Merkmale des Transparent Bridging?
- Die Bridge prüft an den Port die empfangenen Frames und leitet Sie anhand der Zieladresse weiter.
- Die Bridge soll unsichbar sein, daher darf sie nichts an den Frames verändern
- Die Bridge nimmt alle Frames entgegen (Promiscuous Mode)
- Bridges haben eigene Mac-Adressen
- Die Frames werden mit der Original Absender Adresse weitergeleitet
Was ist der Promiscuous Mode?
Nimmt ein Knoten alle Frames entgegen (bsp. Bridges)
Was versteht man unte Adress Learning?
Die Bridge horcht an den Ports und merkt sich an welchen Ports, welche Adressen sind.
Die Adressen werden in die Bridge interne Forwarding-Database eingetragen.
Bei unerreichbaren Knoten werden die Informationen nach einiger Zeit aus der Datenbank entfernt.
Wie funktioniert die Weiterleitungs- und Filterfunktion eines Switches?
Der Switch leitet die Frames anhand der Forwarding Database an die Knoten weiter.
Ist die Zieladresse unbekannt, wird das Frame an alle Knoten weitergeleitet. Bei mordernen Protokollen wird der Knoten eine Empfangsbästätigung schicken und danach in der Datanbank eingetragen.
Ist das Frame durch Kollision unvollständig oder fehlerhaft wird es gelöscht
Was ist Frame Flooding?
Wenn der Switch die Adresse nicht kennt, werd das Frame an alle Knoten verteilt
Was ist speziell bei Swiches im Bezug auf Broadcast-Frames?
Eine Spezialitat sind die Broadcast-Frames. Diese sind per Definition an alle Knoten gerichtet und
durfen von der Bridge nicht ausgefiltert werden. Alle mit Bridges gekoppelten LAN-Segmente
bezeichnet man als Broadcast-Domain und meint damit den Bereich, in dem Broadcast-Frames
verteilt werden. Auch Broadcast-Frames werden von den Bridges am Eingangs-Port nicht ausge-
geben, um Frame-Duplikate zu vermeiden. Moderne Bridges unterstutzen auch Multicast-Verkehr.
Solche Frames werden nur an bestimmten Ports ausgegeben. Die Festlegung der Multicast-Ports
erfolgt uber spezielle Protokolle oder durch manuelle Konfiguration
Was ist unter Verkehrstrennung gemeint?
Die Bridge sorgt für die Trennung von Collision-Domains.
Wie ist der Vollduplex Betrieb im Bezug auf Switches geregelt?
Vollduplex auf einer Punkt-Punkt-Verbindung erlaubt uber die durch die Kollisionserkennung li-
mitierte Distanz hinauszugehen. In einem vollst andig vollduplex fahigen geswitchten Netz (ohneRepeater) treten keine Kollisionen mehr auf, da jede Punkt-Punkt-Verbindung ein unabhängiges LAN mit genau einem Sender und einem Empfanger pro Verbindung darstellt. Man spricht dannvon einem mikrosegmentierten LAN Anstelle von Kollisionen und Wiederholungen müssen die Frames in den Switches so lange zwischengespeichert werden, bis das ben otigte Ausgabe-Port frei
ist. Das CSMA/CD-Verfahren, das Ethernet ursprunglich ausgezeichnet hat, kommt bei einem mi-
krosegmentierten LAN nicht mehr vor.
Was sind Remote Bridges?
Mit Remote Bridges können zwei LANs mit grösserer Entfernung gekoppelt werden.
Sie werden paarweise eingesetzt und meisten über Glasfaser verbunden.
Bei Vollduplex ist die maximale Distanz nur durch die Eigenschaft der Übertragungsstrecke beschränkt.
Was sind Multiport-Switches?
MS oder Switches erlauben das Koppeln von mehreren Segmenten.
Sie müssen eine sehr schnelle interne Paketvermittlung besitzen, da jedes Port höhere Bitraten verursacht.
Wo werden Remote Bridges gerne eingesetzt?
Bei Serverfarmen
Wie wird das Bündeln von mehreren LAN-Ports zu einem schnellen Kanal gennant?
Link Aggregation oder Port Trunking
Wie können grosse Netze in unabhänige Netze aufgeteilt werden?
Durch VLANs
Wie funktioniert VLAN?
Es wird jedem Switch Port einem beliebigen LAN zugeordnet.ö
Ein Virtuelles LAN bildet eine Broadcast Domain.
Das Ethernet-Frame kriegt ein VLAN-Tag/Header damit kann durch den VLAN-Identifier das Frame an das richtige VLAN zugeordnet werden
Mann kann die Frames präoritisiert weiterleiten
Normal weiss der Endempfänger nicht, dass er im VLAN ist kann aber durch spezielle Hardware oder Software erkenntlich gemacht werden.
Wie kann die Netzwerkzuverlässigkeit verbessert werden?
Indem die Bridges redundante Pfade bilden ->Redundanzprotokolle.
Wie funktioniert das (Rapid) Spanning Tree Protocol?
Bei diesem Protokoll werden alle redundanten Pfade bis auf einer geschlossen. Bei Fehler wird die Pfadbildung wiederholt.
Der Pfad wird vom Root (Startknoten) aufgespannt so, dass jeder Knoten nur einmal verbunden werden. Die Schleifen bildenden Verbindungen werden geschlossen.
In den BPDU teilt jeder Knoten seinen Nachbarn mit, welches (seines Wissens) die beste Root-
Bridge ist und zu welchen Kosten er diese erreichen kann. Die Auswahl der Root-Bridge beruht auf einem Bridge Identifier, der aus einer wahlbaren Prioritat und der MAC-Adresse besteht. Die Bridge mit dem tiefsten Identifier wird die Root-Bridge.
Nach dem Einschalten wird jeder Knoten sich selber als Root-Bridge mit Kosten 0 anpreisen. Erkennt ein Knoten, dass ein anderer eine bessere Bridge-ID hat, so wird der diese als Root-Identifier ubernehmen und diesen zusammen mit den entsprechenden Pfadkosten seinen Nachbarn mitteilen.
Bestehen redundante Pfade, so wird jeder Switch das Port mit den tiefsten Pfadkosten (zur Root) als sogenanntes Root-Port bestimmen. Das Port den nachsten Bridge, das von den Root-Port zur Root fuhrt, heisst Designated Port. Falls es im Auswahlprozess Mehrdeutigkeiten gibt, so wird stets die Bridge oder das Port mit der tiefsten Adresse verwendet. Alle Ports ausser den Root- und Designated-Ports werden gesperrt.
Im Betrieb versenden die Bridges alle 2 Sekunden BPDU. Bleibt eine solche Meldung aus, wird das Netzwerk rekonfiguriert. Nach der Rekonfiguration ist die Forwarding Database teilweise nicht mehr gultig und muss neu aufgebaut werden. Beim ursprunglichen Spanning Tree Protokoll wurden wahrend der Rekonfiguration alle Ports fur den normalen Datenverkehr gesperrt, was zu einem bis 30 Sekunden dauernden Unterbruch fuhrte. Aus diesem Grund wurde das Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) definiert. Die Idee hinter RSTP ist, dass bei einer Topologiëanderung der Verkehr (soweit m̈oglich) auf den bisherigen Pfaden weitergeleitet und parallel dazu die Alternativpfade bestimmt werden. Erst wenn der neue Baum bestimmt ist, wird umgeschaltet. Die Unterbruchszeit kann mit RSTP auf unter eine Sekunde reduziert werden.
Was gibt es sonst noch für Redundancy Protokolle?
- High Availability Seamless Redundancy HSR
- Parallel Redundancy Protocol
Für was sit das Shortest Path Bridging Protokoll zuständig?
Die sonst beim Spanning Tree geschlossen Pfade können benutzt werden.
Nenne den Vorteil von grossen Adresstabellen!
- Grösse der Adresstabelle: Umso grösser die Tabelle umso weniger Broadcasts
Nenne den Effekt von grossen Buffern!
- Grösse des Buffers: Wie viel Speicher für die Ports stehen zu Verfügung
Nenne den Vorteil von hohen Bitraten.
- Bit Rate: Wie viele Bits/s können maimal weitergeleitet werden.
- Wenn ein Switch unter vollast alle Anfragen bewältigen kann nenn man das blockungsfrei:
Was ist der Vorteil von hohen Forwarding Rates?
- Forwarding Rate: Gibt an wie viele Frames/s auf der Anderen Seite des Bridges wieder herauskommen
Was bedeutet Weiterleitungsverzögerung (Latency)?
Gibt an wie lange die interne Verarbeitung dauert.
Was gibt es für Switching Mechanismen?
Norm-konforme Bridges werden auch Store-and-Forward-Bridges genannt, weil sie zuerst das ganze Frame einlesen, zwischenspeichern und es erst dann weiterleiten. Bei langen Frames (1500 Byte Daten) und 10 Mbit/s betragt die Verzogerung mindestens 12 ms.
Beim Cut-Through- oder On-the-Fly-Switching beginnt die Weiterleitung des ankommen den Frames bereits nach Empfang der 6-Byte-Destination-Adresse. Da nicht das gesamte Frame empfangen werden muss, tritt bei 10 MBit/s nur eine Zeitverzogerung von ca. 40 s ein. Sollte das Zielsegment bei der Ubertragung gerade belegt sein, wird das Frame im Switch zwischengespeichert. Switches sollen fehlerhafte Frames ausfiltern. Beim Cut-Through-Switching ist dies nicht moglich. Da die CRC-Prufung erst bei einem vollstandig gelesenen Frame durchgefuhrt werden kann, werden auch fehlerhafte Frames auf das andere Segment ubertragen.
Solange der Prozentsatz von fehlerhaften Frames im Netz gering ist, entstehen dadurch keine Probleme. Sobald aber (z.B. aufgrund fehlerhafter Hardware oder extrem hoher Netzlast) der Prozentsatz der fehlerhaften Frames steigt, kann die Leistung des Gesamtnetzes deutlich sinken. Es gibt darum auch adaptive Cut-Through-Bridges, die bei hoher Fehlerzahl automatisch auf Store-and-Forward-Bridging umschalten.
Gibt es bei Switches eine Art von Zeitsynchronisation?
Wenn die Switches das unterstützen gibt es solche Verfahren, welche deterministische Datentransfer erlauben.
Was ist die Auto-Crossover-Funktion?
Das Ethernet-System findet selber heraus, ob die Leitungen gekreuzt werden müssen.
Wie funktioniert der Halbduplex-Betrieb unter Ethernet?
Bei 10Base-T werden jeweils separate Adernpaare für das Senden und Empfangen verwendet. Wenn bei beiden Anschlüssen die Collision Detection gleichzeitig aktiv wird, wurde eine Collision gefunden
Wie funktioniert der Vollduplex Betrieb beim Ethernet?
Die Switches erstellen ein Punkt-Punkt-Netz in welchen die 10BASE-T Adernpaare separate Sende und Empfangsrichtungen verwenden.
Hier ist keine Kollisionsüberwachung wie beim Halbduplex von nöten.
Die Loopfunktion wird gesperrt
Wie ist der Fast-Ethernet-Stack aufgebaut?
- Medium Dependent Interface (MDI)
- Autonegotiotion
- Media Independent Interface (MII)
- Reconciliation Sublayer
Was ist die Funktion des MDI (Medium Dependent Interface)?
Mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen Physical Layer und Übertragungsmedium
Was ist Autonegotiotion?
SubLayer welcher automatisch die Leistung anhand des Kommunikationspartner anpasst
Was ist das Media Independent Interface?
unterstutzt Datenraten von 10 MBit/s und 100 MBit/s uber zwei je vier-Bit-breite Sende- und Empfangskanale und ist unabhangig (wie der Name sagt) vom darunter liegenden Ubertragungsmedium, kann aber nicht gleich sein wie bei 10 MBit/s Systemen.In der Praxis ist das Media Independent Interface nur als physische Schnittstelle zwischendem PHY- und dem MAC-Chip zu finden.
Was ist ein wichtiger Unterschied von 10MBit und 100Mbit-Ethernet?
- Maximale Netzwerkdruchmesser(Collision Domain) ist um den Faktor 10 kleiner als beim 10Mbit-Ethernet.
- Grund das CSMA/CD-Verfahren muss diese Anpassung gemacht werden
Wie ist das 100BASE-TX spezifiziert?
- Erlaubt ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel und geschirmte Twisted-Pair-Kabel
- Segmentlänge 100m
- Kann mit max 2 Repeatern auf maximal 200m verlängert werden
Wie ist das 100BASE-FX spezifiziert?
- Verwendet zwei Multi-Mode-Lichtwellenleiter je eine pro Richtung
- Ermöglicht Halbduplex-Verbindungen von max 400m
- Ermöglicht Vollduplex-Verbindungen von max 2000m
