Switches in Networking:Ein tiefes Tauchgang
A Netzwerkschalter ist ein grundlegendes Stück Netzwerkhardware, das Geräte innerhalb eines Netzwerks wie Computer, Server, Drucker und sogar andere Schalter verbindet. Es arbeitet in der Datenverbindungsschicht (Schicht 2) des OSI -Modells, hauptsächlich mit MAC -Adressen Datenpakete zwischen Geräten weiterleiten.
Denken Sie an einen Schalter wie einen Verkehrspolizist für Ihr Netzwerk. Es lenkt Datenpakete intelligent an ihre beabsichtigten Empfänger innerhalb des lokalen Netzwerks, anstatt sie an alle wie einen Hub (ein älteres und weniger effizientes Gerät) zu übertragen.
Hier ist eine Aufschlüsselung der wichtigsten Aspekte:
1. Wie es funktioniert:
* MAC -Adresstabelle: Der Switch verwaltet eine Tabelle mit MAC -Adressen und den Ports, an die sie verbunden sind. Diese Tabelle wird dynamisch gelernt, wenn Geräte über den Schalter kommunizieren.
* Lernen MAC -Adressen: Wenn ein Gerät einen Rahmen an den Switch sendet, untersucht der Switch die Quell -MAC -Adresse und assoziiert ihn mit dem Port, auf den der Frame angekommen ist. Es fügt diese Informationen seiner MAC -Adresstabelle hinzu.
* Vorwärtsrahmen: Wenn ein Frame mit einer Ziel -MAC -Adresse ankommt, überprüft der Switch seine MAC -Adresstabelle:
* Wenn der Zielmak bekannt ist: Der Schalter leitet den Rahmen * nur * an den mit dieser MAC -Adresse zugeordneten Port (Unicast) vor. Dies reduziert die Netzwerküberlastung erheblich.
* Wenn der Zielmak unbekannt ist: Der Schalter überflutet den Rahmen aus allen Ports außer dem, auf den er den Rahmen erhalten hat (Sendung). Das Zielgerät reagiert dann und der Switch lernt seine MAC -Adresse.
* Sendung: Die Switch -Vorwärts -Sendungsrahmen (für alle Geräte bestimmt) aus allen Ports mit Ausnahme des ursprünglichen Ports.
2. Schlüsselmerkmale und Eigenschaften:
* Schicht 2 Vorgang: In erster Linie arbeitet die Datenverbindungsschicht (OSI -Schicht 2) unter Verwendung von MAC -Adressen zur Weiterleitung. Einige Schalter arbeiten auch in Layer 3 (IP -Adressen) und werden eher zu Routern.
* Weiterleitungsmethoden:
* Store-Forward: Der Switch empfängt den gesamten Rahmen, überprüft ihn auf Fehler und leitet ihn dann weiter. Dies bietet Fehlerprüfung, führt jedoch eine Latenz ein.
* Durchschnitt: Der Schalter leitet den Rahmen vor, sobald er die Ziel -MAC -Adresse gelesen hat, wodurch die Latenz, jedoch ohne Fehlerprüfung, minimiert wird.
* Ports: Switches verfügen über mehrere Ports, um verschiedene Geräte anzuschließen. Die Portgeschwindigkeiten können variieren (z. B. 10/100/1000 Mbit/s Ethernet, Gigabit -Ethernet, 10 Gigabit -Ethernet usw.).
* Voller Duplex: Switches arbeiten in der Regel im Full-Duplex-Modus, sodass Geräte gleichzeitig Daten senden und empfangen können, wodurch die Netzwerkbandbreite erhöht wird.
* verwaltet gegen nicht verwaltet:
* Unmanaged Switches: Einfache Plug-and-Play-Geräte. Keine Konfiguration erforderlich. Geeignet für kleine Netzwerke.
* verwaltete Schalter: Bieten Sie fortschrittlichere Funktionen wie VLANs, QoS, Port -Spiegelung und Remote -Management an. Bieten Sie mehr Kontrolle und Sicherheit.
* vlans (virtuelle Lans): Ermöglichen Sie Ihnen, ein Netzwerk logisch in kleinere Broadcast -Domänen zu untersuchen. Dies verbessert Sicherheit und Leistung.
* QoS (Servicequalität): Ermöglicht Ihnen, bestimmte Arten von Netzwerkverkehr (z. B. VoIP, Videokonferenzen) zu priorisieren, um sicherzustellen, dass sie eine angemessene Bandbreite erhalten.
* poe (Macht über Ethernet): Einige Schalter bieten Geräte über das Ethernet -Kabel (z. B. IP -Telefone, Überwachungskameras).
* Spanning Tree Protocol (STP): Wird verwendet, um Schleifen in redundanten Netzwerktopologien zu verhindern, wodurch ein stabiler Betrieb gewährleistet ist.
3. Wie Schalter in Netzwerken verwendet werden:
* Verbindungsgeräte: Switches sind das Hauptmittel zur Verbindung von Computern, Servern, Druckern und anderen Geräten in einem lokalen Netzwerk (LAN).
* LANS erstellen: Switches bilden das Rückgrat von Lans in Häusern, Büros und Rechenzentren.
* Segmentierungsnetzwerke: Mit verwalteten Switches mit VLANs können Sie ein Netzwerk in kleinere, überschaubare Segmente unterteilen.
* Zunehmende Bandbreite: Switches bieten dedizierte Bandbreite für jedes angeschlossene Gerät, im Gegensatz zu Hubs, die die Bandbreite teilen.
* Verbindung mit Routern: Switches werden häufig verwendet, um Geräte mit einem Router zu verbinden, der einen Internetzugang bietet.
* Rechenzentren: Switches sind wichtig, um Server, Speichergeräte und andere Infrastrukturkomponenten in Rechenzentren anzuschließen.
* VoIP -Netzwerke: Switches werden verwendet, um IP -Telefone anzuschließen und POE (Power Over Ethernet) bereitzustellen, um sie mitzunehmen.
* Sicherheit: Verwaltete Switches bieten Sicherheitsfunktionen wie Portsicherheit und MAC -Adressfilterung.
4. Vorteile der Verwendung von Switches:
* Verbesserte Leistung: Switches reduzieren die Netzwerküberlastung, indem sie Daten nur an den beabsichtigten Empfänger weiterleiten.
* erhöhte Bandbreite: Switches bieten für jedes angeschlossene Gerät eine dedizierte Bandbreite.
* Erweiterte Sicherheit: Managed Switches bieten Sicherheitsfunktionen zum Schutz des Netzwerks.
* Skalierbarkeit: Switches können einfach in ein Netzwerk hinzugefügt werden, um mehr Geräte aufzunehmen.
* Verwaltbarkeit: Managed Switches bieten Tools zur Überwachung und Verwaltung des Netzwerks.
5. Beispiele für Schaltungswendungsfälle:
* Heimnetzwerk: Verbinden Sie Computer, Laptops, Smart -TVs und Gaming -Konsolen mit einem Router für den Internetzugang.
* kleines Büro: Verbinden von Computern, Druckern und Servern innerhalb des Büros.
* großes Enterprise: Verbinden Sie Tausende von Geräten über mehrere Gebäude hinweg, wobei VLANs das Netzwerk segmentieren und Switches für erweiterte Funktionen verwalteten.
* Rechenzentrum: Verbinden von Servern, Speichergeräten und anderen Infrastrukturkomponenten mit Hochgeschwindigkeitsschalter für eine optimale Leistung.
Zusammenfassend:
Switches sind ein kritischer Bestandteil moderner Netzwerke. Sie bieten eine zuverlässige, effiziente und sichere Möglichkeit, Geräte in einem lokalen Netzwerk zu verbinden. Ihre Fähigkeit, Datenpakete auf der Grundlage von MAC intelligent zu leiten, verbessert die Netzwerkleistung im Vergleich zu älteren Technologien wie Hubs erheblich. Das Verständnis für die Arbeit von Schaltungen ist für alle, die in der Netzwerkverwaltung, -design oder in der Wartung beteiligt sind, von wesentlicher Bedeutung.