KT1 - Switches

• High Availability Seamless Redundancy HSR
• Parallel Redundancy Protocol

Die sonst beim Spanning Tree geschlossen Pfade können benutzt werden.
 

• Grösse der Adresstabelle: Umso grösser die Tabelle umso weniger Broadcasts

• Grösse des Buffers: Wie viel Speicher für die Ports stehen zu Verfügung

• Bit Rate: Wie viele Bits/s  können maimal weitergeleitet werden.
  • Wenn ein Switch unter vollast alle Anfragen bewältigen kann nenn man das blockungsfrei:

• Forwarding Rate: Gibt an wie viele Frames/s auf der Anderen Seite des Bridges wieder herauskommen

Gibt an wie lange die interne Verarbeitung dauert.

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.

Wenn die Switches das unterstützen gibt es solche Verfahren, welche deterministische Datentransfer erlauben.

Das Ethernet-System findet selber heraus, ob die Leitungen gekreuzt werden müssen.
 

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

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

• Medium Dependent Interface (MDI)
• Autonegotiotion
• Media Independent Interface (MII)
• Reconciliation Sublayer

Mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen Physical Layer und Übertragungsmedium

SubLayer welcher automatisch die Leistung anhand des Kommunikationspartner anpasst

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.

• Maximale Netzwerkdruchmesser(Collision Domain) ist um den Faktor 10 kleiner als beim 10Mbit-Ethernet.
  • Grund das CSMA/CD-Verfahren muss diese Anpassung gemacht werden

• Erlaubt ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel und geschirmte Twisted-Pair-Kabel
• Segmentlänge 100m
• Kann mit max 2 Repeatern auf maximal 200m verlängert werden

• Verwendet zwei Multi-Mode-Lichtwellenleiter je eine pro Richtung
• Ermöglicht Halbduplex-Verbindungen von max 400m
• Ermöglicht Vollduplex-Verbindungen von max 2000m

Ja es unterstützt:

• Autonegotiation
• 10BASE-T und 100BASE-t
• Gleiches Frame-Format und Frame-Grösse
• Multimode-Glasfaser von Max 500m Single-Mode-Faser bis 2km
• STP-Kupferverkabelung von max 25m
• UTP-Kupferverkabelung von max 100,
• Wird normalerweise bei Vollduplex zwischen Switches eingesetzt ebenfalls Halb-Duplex möglich

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.

Keiner. Den ein Switch ist eine Bridge mit mehreren Ports.
 

Data Link Layer

802.1D

• 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

Nimmt ein Knoten alle Frames entgegen (bsp. Bridges)
 

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.

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

Wenn der Switch die Adresse nicht kennt, werd das Frame an alle Knoten verteilt

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

Die Bridge sorgt für die Trennung von Collision-Domains.

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.

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.

MS oder Switches erlauben das Koppeln von mehreren Segmenten.

Sie müssen eine sehr schnelle interne Paketvermittlung besitzen, da jedes Port höhere Bitraten verursacht.

Bei Serverfarmen

Link Aggregation oder Port Trunking

Durch VLANs

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.

Indem die Bridges redundante Pfade bilden ->Redundanzprotokolle.