Die Unterschiede verstehen: Ethernet-Switch vs. Hub für Ihr Netzwerk

Beim Entwerfen oder Aktualisieren eines Netzwerks ist die Auswahl der Hardware von entscheidender Bedeutung, da sie optimale Leistung und Zuverlässigkeit gewährleistet. Die beiden grundlegendsten Netzwerkgeräte sind Ethernet-Switches und -Hubs, obwohl sie häufig verwechselt oder synonym verwendet werden. Obwohl beide als zentrale Verbindungspunkte für Geräte in einem Netzwerk fungieren, unterscheiden sich ihre Funktionalität, Effizienz und Gesamtauswirkungen auf die Leistung eines Netzwerks erheblich. Dieser Artikel soll diese Unterschiede verdeutlichen und Ihnen dabei helfen, zu verstehen, wie Ethernet-Switches und -Hubs funktionieren, welche Hauptunterschiede es gibt und wann welcher Gerätetyp verwendet werden sollte. Schließlich können Sie fundierte Entscheidungen für Ihre Konnektivitätsanforderungen zu Hause, im Büro oder sogar in größeren Unternehmensystemen treffen.

Was ist ein Managed Gigabit Ethernet Switches und wie funktioniert es?

Ein Ethernet-Switch ist ein Netzwerkgerät, das viele Geräte in einem lokalen Netzwerk (LAN) verbindet, damit sie miteinander kommunizieren können. Im Gegensatz zum Hub, der Daten an alle angeschlossenen Geräte sendet, arbeitet ein Ethernet-Switch effizienter, da er erkennt, wohin jedes Informationspaket geht, und es entsprechend weiterleitet. Dies hängt von den vom Switch verwendeten MAC-Adressen ab, die bestimmen, in welche Richtung Datenpakete geleitet werden können. Die Leistung von Netzwerken wird verbessert und Kollisionen werden minimiert, indem nur notwendige Daten über die Ethernet-Switches gesendet werden, wodurch unnötige Übertragungen reduziert werden. Sie sind wesentliche Elemente für die Entwicklung skalierbarer und zuverlässiger Heim- oder Unternehmenssysteme.

Hauptmerkmale eines Managed Gigabit Ethernet Switches

Geschwindigkeit und Skalierbarkeit der Ports

Aktuell Ethernet-Switche können Daten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten übertragen, wie 10/100 Mbit/s, 1 Gbit/s, 10 Gbit/s und High-End-Modelle mit sogar bis zu 400 Gbit/s. Diese Funktion ermöglicht es Switches, die Anforderungen zu erfüllen, die sich aus wachsenden Bandbreiten in kleinen und großen Netzwerksystemen ergeben. Verwaltete Geräte verfügen über viele Ports von 8 bis über 48 oder mehr und können so eine Vielzahl von Netzwerkgeräten verbinden.

Layer3- und Layer2-Funktionalität

Ethernet-Hubs arbeiten auf Layer2 (Datenverbindungsschicht), während Ethernet-Switches entweder auf Layer2 oder Layer3 (Netzwerkschicht) des OSI-Modells arbeiten. Beispielsweise basieren Layer2-Switches im Allgemeinen auf MAC-Adressen für Weiterleitungszwecke; Level3-Switches verhalten sich jedoch wie Router, die sich um die IP-Verwaltung kümmern. Auf diese Weise können Netzwerke einfacher gestaltet werden, indem die Anzahl der in einigen Designs erforderlichen „Standalone“-Router reduziert wird.

Unterstützung für virtuelle lokale Netzwerke (VLAN)

Das VLAN-Konzept ermöglicht Ethernet-Switches, Netzwerke logisch in Segmente aufzuteilen, die die Sicherheit und Netzwerkleistung durch Verkehrsisolierung auf der Grundlage von Abteilungs-, Funktions- oder Betriebsgründen innerhalb einer Organisation verbessern. Darüber hinaus ermöglicht VLAN-Tagging, dass Informationen über physische Teile von Netzwerken hinweg die entsprechenden Netzwerkabschnitte erreichen.

Power-over-Ethernet (PoE)

Die meisten aktuellen Ethernet-Switches sind mit Power over Ethernet (PoE)-Funktionen ausgestattet. Diese Funktion ermöglicht die Stromversorgung von IP-Kameras, VoIP-Telefonen, drahtlosen Zugriffspunkten und anderen Geräten, die über die Ethernet-Verkabelung mit dem Switch verbunden sind. So beseitigt PoE Probleme, die durch komplexe Verkabelung entstehen, und gewährleistet eine gleichmäßige Stromversorgung von Geräten in der Nähe eines Ethernet-Switches.

Quality of Service (QoS)

QoS dient dazu, den Datenverkehr basierend auf den Anwendungsanforderungen zu priorisieren. QoS in High-End-Ethernet-Switches hilft dabei, Datentypen wie Sprache oder Video zu sortieren, sodass ihnen Vorrang vor Standarddatenpaketen eingeräumt werden kann. Es garantiert geringe Latenzen und hohe Leistung für zeitkritische Kommunikation, die für Aktivitäten wie Videokonferenzen, VoIP-Anwendungen (Voice Over Internet Protocol) und die Verwendung von Micro-Ethernet-Switches von entscheidender Bedeutung ist.

Energieeffizienz

Moderne Switches wie Energy Efficient Ethernet (EEE) nutzen fortschrittliche Energiespartechnologien, um den Stromverbrauch während Leerlaufzeiten im Netzwerkbetrieb zu senken. Einige Hersteller integrieren dynamisches Portmanagement, das ungenutzte Ports deaktiviert und so zusätzlich Energie spart.

Sicherheits-Features

Ethernet-Switche verfügen normalerweise über robuste Sicherheitsmechanismen wie Portsicherheit, Zugriffskontrolllisten (Access Control Lists, ACLs) und 802.1X-Authentifizierung. Diese Funktionen stellen sicher, dass keine unbefugte Person auf das Gerät zugreift. Dadurch werden potenzielle Bedrohungen ferngehalten und gleichzeitig eine sichere Übertragung innerhalb eines Netzwerks ermöglicht.

Redundanz und Fehlertoleranz

Redundanzprotokolle wie STP (Spanning Tree Protocol) oder RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) werden beispielsweise von High-End-Ethernet-Switches unterstützt, die Schleifen verhindern und sich innerhalb kürzester Zeit von Verbindungsfehlern erholen und so eine unterbrechungsfreie Konnektivität gewährleisten. So sind beispielsweise auch andere Funktionen wie Link Aggregation, Failover-Mechanismen und die Möglichkeit, mehrere Geräte anzuschließen, um die Zuverlässigkeit zu verbessern, vorhanden.

Ethernet-Switche vereinen diese Funktionen und ermöglichen so eine effektive, sichere und flexible Netzwerkbetrieb für kleine und große Implementierungen, die in der heutigen Netzwerkinfrastruktur von entscheidender Bedeutung sind.

Wie funktioniert ein Managed Gigabit Ethernet Switches Netzwerkverkehr verwalten?

Der Ethernet-Switch verwendet MAC-Adressen (Media Access Control), um Datenpakete an ihre entsprechenden Ziele zu leiten. Um Daten zu senden, nimmt sich der Switch die Zeit, die Quell- und Ziel-MAC-Adressen im Paket selbst zu prüfen. In diesem Fall ist es erwähnenswert, dass, wenn ein Gerät ein Informationspaket über einen Port sendet, es je nach seiner MAC-Adresse (die bekannt sein sollte) an den einen oder anderen Port des Switches geht. Dies trennt unnötige Übertragungen über Netzwerke, da nur Pakete übertragen werden, die an die entsprechenden Ports gerichtet sind, und keine anderen über andere Ports gehen. Darüber hinaus pflegen Switches eine interne MAC-Adresstabelle, die ständig aktualisiert wird, um eine zuverlässige und effiziente Datenübertragung zu gewährleisten. Auf diese Weise reduziert diese Methode die Netzwerküberlastung und optimiert die Bandbreitennutzung, wodurch die Leistung im Allgemeinen verbessert wird.

Vorteile der Verwendung einer Managed Gigabit Ethernet Switches in einem Home Network

Verbesserte Netzwerkleistung

• Ein Ethernet-Switch reduziert Kollisionen und verwaltet den Datenverkehr zwischen Geräten effizient, um eine direkte Kommunikation zu ermöglichen. Dies führt zu schnelleren und zuverlässigeren Verbindungen, insbesondere in Haushalten mit zahlreichen Geräten.

Verbesserte Skalierbarkeit

• Ethernet-Switches ermöglichen den Anschluss mehrerer kabelgebundener Geräte in einem Netzwerk, beispielsweise Computer, Spielekonsolen und Smart-TVs, ohne dabei Kompromisse bei der Leistung einzugehen.

Bessere Bandbreitenauslastung

• Switches optimieren die Bandbreitennutzung, indem sie Daten an bestimmte Geräte weiterleiten und so unnötige Datenübertragungen über das Netzwerk verhindern.

Geringe Latenz bei kabelgebundenen Verbindungen

• Ethernet-Switches bieten im Vergleich zu drahtlosen Zugriffspunkten Verbindungen mit geringer Latenz und sind daher ideal für Online-Gaming oder Videokonferenzen geeignet.

Einfache Einrichtung und Verwendung

• Die meisten Ethernet-Switche für den Heimgebrauch sind Plug-and-Play-fähig und erfordern nur minimale Konfiguration, bevor Sie den Netzwerkverkehr effektiv verwalten können.

Erkunden der Funktionalität eines Nabe in Networking

Die Rolle eines verstehen Netzwerk-Hub

Ein Ethernet-Gerät ist das grundlegende Netzwerkgerät zum Verbinden mehrerer Geräte in einem lokalen Netzwerk. Dabei fungiert es als Nervenzentrum, das Datenpakete von einem Computer empfängt und sie dann an alle anderen angeschlossenen Computer weiterleitet. Hubs sind einfach zu verwenden, unterscheiden jedoch nicht zwischen den angeschlossenen Geräten, was zu einer Überlastung des Netzwerks führt und dessen Effizienz verringert. Daher werden Hubs in modernen Netzwerken durch ausgefeiltere Instrumente wie Switches ersetzt, um den Datenverkehr effektiv zu verwalten.

Wie funktioniert ein Nabe Unterscheiden sich von einem Schalter?

Was den Hub vom Switch unterscheidet, ist die Art und Weise, wie er den Datenfluss innerhalb eines Netzwerks verwaltet. Das heißt, Hubs senden eingehende Datenpakete an alle angeschlossenen Geräte im Netzwerk, ohne sich um deren beabsichtigten Empfänger zu kümmern. Die erste Möglichkeit, Paketflutung, führt zu Ineffizienz des Datenverkehrs und möglichen Kollisionen, wenn viele Geräte gleichzeitig zu kommunizieren versuchen. Das Netzwerk muss Pakete immer dann erneut senden, wenn solche Kollisionen auftreten, was zu Verzögerungen führt und die Effizienz verringert, insbesondere in großen Netzwerken.

Ein Switch hingegen arbeitet intelligenter. Mithilfe von MAC-Adresstabellen (Media Access Control) erkennen Switches die spezifischen Hardwareadressen aller angeschlossenen Geräte. Sobald Daten gesendet werden, durchlaufen sie einen Switch, um ihr Ziel zu erreichen. Dadurch wird unnötiger Datenverkehr minimiert und ein effizientes Funktionieren des Netzwerks ermöglicht. Mit modernen Switches können Sie auch Duplex-Kommunikation durchführen, die das gleichzeitige Senden oder Empfangen von Signalen durch kommunizierende Geräte ermöglicht und so den Durchsatz weiter optimiert.

In Bezug auf die Leistung haben Hubs normalerweise eine deutlich geringere Bandbreite, da alle Geräte dieselbe Datenübertragungsrate verwenden. In einem 100-MBit/s-Hub wird diese Bandbreite beispielsweise auf alle angeschlossenen Geräte verteilt. Switches hingegen weisen jeder Verbindung eine dedizierte Bandbreite zu. Ein Gigabit-Switch kann beispielsweise jedem angeschlossenen Gerät ganze 1 GBit/s zuweisen und ist damit für die heutigen bandbreitenhungrigen Anwendungen geeignet.

Darüber hinaus bieten Switches im Vergleich zu Hubs eine höhere Sicherheit. Dadurch wird verhindert, dass unbefugte Geräte die Kommunikation abfangen, und das Risiko eines Datenmissbrauchs wird verringert, da Datenpakete direkt an ihre vorgesehenen Empfänger gesendet werden. Darüber hinaus verfügen erweiterte verwaltete Switches auch über Funktionen wie VLAN-Unterstützung (Virtual Local Area Network) sowie Portspiegelung und Quality of Service (QoS)-Kontrollen, die für die Verwaltung moderner mehrschichtiger Netzwerke erforderlich sind.

Hubs wurden in frühen Netzwerken häufig verwendet, da sie weniger kosteten. Mittlerweile wurden sie jedoch größtenteils durch Switches ersetzt. Aufgrund des steigenden Bedarfs an effizienten, sicheren und schnellen Netzwerken sind Switches jedoch sowohl im Heim- als auch im Unternehmensbereich zu einer unverzichtbaren Technologie geworden.

Häufige Verwendungszwecke für Nabe in modernen Netzwerken

Im Vergleich zu Switches können Hubs in einigen speziellen Fällen nützlich sein, auch wenn sie als veraltete Technologie angesehen werden. Eine häufige Verwendung ist in kleinen Labor- oder Testumgebungen, in denen Einfachheit Vorrang vor Leistung hat. Für Tests bieten Hubs eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, mehrere Geräte zu verbinden, ohne dass Verkehrsmanagement und -segmentierung erforderlich sind.

Ein weiteres Beispiel ist die Netzwerkpaketanalyse. In solchen Fällen kann ein Hub verwendet werden, da er alle ein- und ausgehenden Daten an jedes angeschlossene Gerät sendet, anstatt eine Portspiegelung durchzuführen. Diese Funktion macht Hubs für die Fehlersuche und das Experimentieren mit Netzwerkkonfigurationen geeignet.

Darüber hinaus gibt es möglicherweise noch einige Fälle, in denen alte Geräte, die nicht einmal die grundlegenden modernen Netzwerkstandards unterstützen, über Hubs angeschlossen werden können. Ihr Vorteil liegt in ihrer Plug-and-Play-Funktionalität, die in einer Umgebung nützlich ist, die keine umfangreiche Konfiguration erfordert. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Situationen recht selten sind. Außerdem sind sie aufgrund ihrer eingeschränkten Leistungsmerkmale wie niedrigeren Geschwindigkeiten und Paketkollisionen oft ineffizient, was sie für die meisten modernen Netzwerkanforderungen weniger praktisch macht. Infolgedessen hat die Verwendung dieser Technologie mit der Zeit weiter abgenommen, da fortschrittlichere Netzwerklösungen entwickelt wurden.

Wie wählt man zwischen einem Schalter und eine Nabe?

Zu berücksichtigende Faktoren: Bandbreite und Viele Anschlussmöglichkeiten

Die Entscheidung, einen Switch oder einen Hub zu verwenden, hängt von der Bandbreite und Konnektivität ab, die großen Einfluss auf die Leistung und Effizienz von Netzwerken haben.

Bandbreitenzuweisung

Hubs arbeiten mit gemeinsam genutzter Bandbreite, was bedeutet, dass alle angeschlossenen Geräte die gesamte verfügbare Kapazität in diesem bestimmten Netzwerksegment teilen. In einem 10-MBit/s-Hub beispielsweise müssen alle angeschlossenen Geräte miteinander um diese 10 MBit/s konkurrieren, was zu erheblichen Verlangsamungen führt, wenn weitere Geräte hinzugefügt werden. Switches hingegen weisen jedem angeschlossenen Gerät eine individuelle Bandbreite zu. Tatsächlich können einige moderne Switches bis zu 1 GBit/s oder mehr unterstützen, während ihre High-End-Gegenstücke bis zu 40 GBit/s bieten können, sodass sie auch bei hoher Netzwerklast kommunizieren können.

Die Anzahl der Verbindungen eines Switch-Hubs kann die Netzwerkleistung erheblich beeinflussen.

Die meisten Hubs können nur eine begrenzte Anzahl von Verbindungen verarbeiten (normalerweise zwischen 4 und 24 Ports), aber ihre Leistung verschlechtert sich, wenn weitere Geräte hinzugefügt werden. Switches hingegen sind für größere und sehr instabile Netzwerke geeignet, indem sie Konfigurationen mit 8-48 Ports oder sogar mehr bereitstellen, ohne dabei die Zuverlässigkeit und Effizienz der Datenübertragung zu beeinträchtigen. Darüber hinaus ermöglichen Switches den Benutzern auch die Kommunikation untereinander im Vollduplex-Kommunikationsmodus, bei dem sie gleichzeitig Informationen senden und empfangen können, was den Gesamtdurchsatz erhöht.

Skalierungsnetzwerk

Wenn Sie an die Skalierung für die Zukunft denken, ist es ratsamer, Switches zu verwenden, da diese sichere und schnelle Verbindungen über größere Netzwerke hinweg ermöglichen und so die Anzahl von Paketkollisionen oder Broadcast-Verkehr verringern. Hubs sind aufgrund ihrer Abhängigkeit von gemeinsam genutzter Bandbreite und Halbduplex-Kommunikation in ihrer Fähigkeit eingeschränkt, die wachsenden oder komplexen Netzwerkanforderungen zu erfüllen.

Für Unternehmen und Privatpersonen, die eine leistungsstarke, erweiterbare und leistungsfähige Netzwerkinfrastruktur wünschen, ist ein Switch die erste Wahl, da er den Bandbreiten- und Konnektivitätsanforderungen Priorität einräumt.

Wann entscheiden Sie sich für eine Schalter Über ein Nabe

In fast allen Netzwerksituationen sind Switches die bessere Wahl als Hubs, insbesondere in modernen Kontexten mit hohen Datengeschwindigkeiten. Ein Hub überträgt Daten an alle angeschlossenen Ports, während ein Switch Daten nur an den vorgesehenen Empfängerport sendet und so die Effizienz verbessert. Andererseits ist es wichtig zu beachten, dass Switches im Gegensatz zu Hubs, die Daten auf alle miteinander verbundenen Teile verteilen, Daten gezielt an ihren Zielport senden können, was ihren Betrieb effizienter und sicherer macht.

An Orten, an denen eine dauerhafte Netzwerkgeschwindigkeit erforderlich ist, wie etwa in Büros mit hohen Dateiübertragungsraten oder Videokonferenzanforderungen, kann ein Switch einen Durchsatz von bis zu 1 Gbit/s oder bei einigen fortgeschrittenen Modellen sogar bis zu 10 Gbit/s bieten. Die Verwendung von Hubs ist aufgrund ihres Halbduplex-Betriebsmodus eingeschränkt, der zu niedrigeren Geschwindigkeiten und häufigen Kollisionen führt; daher können sie für diese Rolle nicht verwendet werden. Darüber hinaus ermöglichen Switches Funktionen wie VLANs (Virtual Local Area Networks) und Quality of Service (QoS), mit denen der Datenverkehr getrennt und die Bandbreite in unternehmenskritischen Netzwerken in einer Unternehmensumgebung priorisiert werden kann.

Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist der Stromverbrauch. Obwohl Hubs aufgrund ihrer geringeren Komplexität etwas weniger Energie verbrauchen, haben sich Switches in den letzten Jahren zu energiesparenderen Geräten entwickelt und viele verfügen über Energy Efficient Ethernet (IEEE 802.3az)-Funktionen, die den Energieverbrauch außerhalb der Hauptverkehrszeiten senken.

Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und effiziente Nutzung der Netzwerkressourcen sind drei Gründe, warum Switches für jede Art von Anwendung Hubs vorzuziehen sind. In Heimnetzwerken, in denen nur minimale Anforderungen an die Konnektivität bestehen, können Hubs immer noch funktionieren, aber in Unternehmensnetzwerken ist Switching unerlässlich, um eine hervorragende, zuverlässige Leistung zu erzielen, für die keine weiteren Änderungen erforderlich sind.

Kostenvergleich: Managed Gigabit Ethernet Switches vs Nabe

In Bezug auf die Kosten sind Hubs aufgrund ihrer Einfachheit und eingeschränkten Funktionalität normalerweise günstiger. Switches hingegen können zunächst teurer erscheinen. Dennoch bieten sie langfristige Vorteile durch eine bessere Netzwerkleistung und einen geringeren Energieverbrauch, was durch Funktionen wie Verkehrsmanagement oder verbesserte Energieeffizienzprotokolle erreicht wird. Ich würde mich für einen Switch entscheiden, da er an zukünftiges Netzwerkwachstum anpassbar ist und eine verbesserte Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit bietet, sodass sich die Investition lohnt.

Einrichten eines 8-Port-Ethernet-Switch für dein Home Network

Schritte zur Installation eines 8-Port-Ethernet-Switch

Auspacken und Überprüfen der Ausrüstung

Zuerst packte ich einen 8-Port-Ethernet-Switch aus, um sicherzustellen, dass alle seine Komponenten, einschließlich Netzteil und Installationsanleitung, intakt waren.

Wählen Sie einen geeigneten Ort.

• Ich habe mich für einen gut belüfteten Bereich in der Nähe meines Modems oder Routers entschieden, um Zugang zu Strom zu haben und Kabelgewirr zu minimieren.

Ethernet-Kabel anschließen

• Ein Kabel führt von einem der LAN-Ports meines Routers zu einem der Ports des Switches. Ich habe auch andere Ethernet-Kabel in verschiedene Ports des Switches gesteckt, um meinen PC, meinen Fernseher und meine Videospielkonsole anzuschließen.

Schalten Sie den Schalter ein

Nachdem ich das Netzteil eingesteckt hatte, schaltete ich es ein. Das Aufleuchten der Kontrollleuchten bestätigte, dass aktive Verbindungen und Betriebsstatus vorhanden waren.

Testen Sie die Netzwerkverbindungen

Nachdem ich dies eingerichtet hatte, stellte ich schließlich sicher, dass die verschiedenen angeschlossenen Geräte ordnungsgemäßen Internetzugang und eine stabile Netzwerkleistung hatten.

Maximieren Bandbreite mit Effizienter Kabel Management

Um die Netzwerkbandbreite zu maximieren und eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten, ist ein effektives Kabelmanagement erforderlich. Schlecht verlegte Kabel können Signale stören, zum Verlust von Datenpaketen führen und kabelgebundene Netzwerke verlangsamen. Um diese Probleme zu vermeiden, sind die folgenden Strategien und einige Erkenntnisse aus den Daten erforderlich:

Verwenden Sie Qualitätskabel

Investieren Sie in leistungsstarke Ethernet-Kabel, darunter Cat 6 oder Cat 6a, die speziell für höhere Übertragungsraten ausgelegt sind. Beispielsweise können Cat 55-Kabel über kurze Entfernungen (bis zu 6 Meter) Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s unterstützen. Übersprechen und Interferenzen, die zu zuverlässigen Netzwerksystemen beitragen, können durch geeignete Abschirmung und strukturelle Integrität vermieden werden.

Optimieren Sie die Kabellänge

Um Latenz und Signalverschlechterung zu minimieren, sollten Sie die Kabellängen für Verbindungen so kurz wie möglich halten. Forschungsstudien zeigen, dass sich die Übertragungsgeschwindigkeit verlangsamt, wenn Kabel länger werden, insbesondere wenn sie länger als hundert Meter sind, was zu Verzögerungen bei der Datenübertragung führt. Verlegen Sie Ihre Kabel sorgfältig mit Kabelbindern, Klettbändern oder Halterungen, um Spiel zu vermeiden.

Separate Strom- und Datenkabel

Das Verlegen von Ethernet-Kabeln parallel zu Stromleitungen kann zu elektromagnetischen Störungen (EMI) führen, die sich negativ auf die Bandbreitenleistung auswirken. Um dieses Problem zu vermeiden, sollte ein Abstand von mindestens 12 cm zwischen Datenkabeln und Stromkabeln eingehalten werden, insbesondere bei Verwendung eines Ethernet-Switch-Hubs.

Bereitstellen verwalteter Switches

Verwaltete Netzwerk-Switches können die Bandbreitennutzung effektiv überwachen und priorisieren. Beispielsweise erleichtern Quality of Service (QoS)-Einstellungen die Verkehrspriorisierung für latenzempfindliche Anwendungen wie VoIP-Anrufe und Online-Spiele und optimieren so die Bandbreitennutzung.

Führen Sie eine regelmäßige Wartung durch

Überprüfen Sie die Anschlüsse auf Lockerheit oder Beschädigung und ersetzen Sie abgenutzte Kabel. Aktuelle Studien zeigen, dass schlecht gewartete Verbindungen die Netzwerkleistung um bis zu 30 % reduzieren können. Es sollten regelmäßig Inspektionen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Infrastruktur ausreichend unterstützt wird, um die Spitzenleistung zu steigern.

Durch Befolgen dieser Richtlinien profitieren Benutzer von einer reibungsloseren Datenübertragung, weniger Störungen und den höheren Netzwerkgeschwindigkeiten, die in den heutigen digitalen Umgebungen erforderlich sind.

Integration mit anderen Network Devices Google Trends, Amazons Bestseller Router und PoE-Schalter

Damit ein Netzwerk richtig und effektiv funktioniert, ist die Integration von Routern zusammen mit Power-over-Ethernet-Switches (PoE) erforderlich. Ein gut integriertes System ermöglicht daher einen guten Datenfluss, eine einfachere Stromversorgung und einen verbesserten Gerätebetrieb. Diese modernen Router können in Kombination mit PoE-Switches die zentrale Verwaltung und Stromversorgung von IP-Kameras, VoIP-Telefonen und drahtlosen Zugriffspunkten erleichtern und so die Notwendigkeit separater Netzkabel überflüssig machen.

Effizienz durch zentrales Management

Bei Verwendung mit PoE-Switches können moderne Router den Datenverkehr mithilfe von Protokollen wie VLAN (Virtual Local Area Network) und Link Aggregation partitionieren und so die Datenbewegung trennen und verbessern. Berichten zufolge konnten maximal 75 % der Netzwerke mittelgroßer Unternehmen eine verbesserte Datennutzung verzeichnen, nachdem sie ihre VLANs mit PoE konfiguriert hatten. Dadurch wird eine unnötige Überlastung vermieden, was zu einer optimalen Leistung für jeden 8-Port-Switch-Hub führt.

Kosten- und Installationsvorteile

Der Einsatz von Lösungen wie PoE senkt die Installationskosten, da weniger zusätzliche Steckdosen an den Endpunkten erforderlich sind und Strom und Daten in nur einem Ethernet-Kabel kombiniert werden. Studien haben geschätzt, dass die Kosteneinsparungen durch die PoE-Technologie zusammen mit der Implementierung eines Upstream-Routers bei etwa 40 Prozent der Bereitstellungskosten für vernetzte Geräte liegen.

Skalierbarkeit und zukünftige Erweiterung

Beim Skalieren eines Netzwerks sind Router mit erweiterten Funktionen wie SD-WAN (Software-Defined Wide Area Network) zusammen mit PoE-Switches und Ethernet-Switch-Hubs praktisch. Auf diese Weise kann das Netzwerk weiter wachsen, ohne seine Kompatibilität mit neuen Technologien wie Internet of Things (IoT)-Geräten zu beeinträchtigen. Branchenschätzungen zufolge werden bis 38.6 über 2025 Milliarden IoT-Geräte für Strom und Konnektivität auf solche kombinierten Systeme angewiesen sein.

Wenn Unternehmen die gemeinsamen Fähigkeiten von Routern und PoE-Switches nutzen können, können sie skalierbarere, kostengünstigere Netzwerke mit hoher Leistung erreichen. Integration gewährleistet die Anpassungsfähigkeit in einer zunehmend vernetzten Welt.

Ohne fundierte Kenntnisse zu Fast Ethernet und Gigabit Technologies

Was ist Fast Ethernet?

Fast Ethernet ist eine als IEEE 802.3u standardisierte Netzwerktechnologie, die Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s ermöglicht, also eine zehnfache Steigerung gegenüber dem ursprünglichen Ethernet-Standard von nur 10 Mbit/s. Es kann im Halbduplex- oder Vollduplex-Kommunikationsmodus betrieben werden und ist daher für verschiedene Netzwerktypen geeignet. In erster Linie werden Kabel der Kategorie 5 (Cat5) verwendet, aber es unterstützt auch Glasfaser; daher ist seine Anwendung auf lange Distanzen ausgedehnt.

Diese Technologie ist unverzichtbar geworden, um die Lücke zwischen älteren Systemen und Hochgeschwindigkeitsverbindungen wie Gigabit Ethernet zu schließen. Obwohl Fast Ethernet dafür konzipiert wurde, die Leistung lokaler Netzwerke (LAN) zu steigern, ist es in Szenarien, in denen Bandbreiten von nur 100 Mbit/s für kleine bis mittlere Unternehmen oder den Umstieg von langsameren GbE-Umgebungen ausreichen, weiterhin praktikabel. Beispielsweise weist Fast Ethernet typischerweise Latenzen von etwa zehn Mikrosekunden auf – ein Niveau, bei dem Echtzeit-Videokonferenzen und VoIP einwandfrei funktionieren.

Fast Ethernet hat sich im Laufe der Zeit als kostengünstig und mit unterschiedlicher Hardware kompatibel erwiesen, obwohl es sich um eine ältere Technologie handelt. Die meisten Industriegeräte und eingebetteten Systeme verwenden immer noch Fast Ethernet, das normalerweise über einen Ethernet-Switch-Hub verbunden ist, um eine effektive Konnektivität in IoT-Bereitstellungen zu gewährleisten. Aktuelle Statistiken zeigen, dass es in modernen Infrastrukturen, in denen keine ultrahohen Übertragungsgeschwindigkeiten erforderlich sind, immer noch relevant ist, was seine anhaltende Bedeutung unterstreicht.

Vorteile von Gigabit Über uns Fast Ethernet

Um die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, werden häufig moderne Ethernet-Kabel verwendet.

• Gigabit-Ethernet kann beispielsweise bis zu 1,000 Mbit/s erreichen, also das Zehnfache von Fast Ethernet mit 100 Mbit/s. Daher eignet es sich hervorragend für Anwendungen mit hohem Datendurchsatz wie die Übertragung großer Dateien, HD-Videostreaming und Virtualisierungsumgebungen. Beispielsweise reduziert Gigabit-Ethernet beim Teilen großer Datensätze über das Netzwerk die Übertragungszeiten erheblich und erhöht so die Gesamtproduktivität.

Skalierbarkeit

• Da Unternehmen zunehmend auf datenintensive Anwendungen angewiesen sind, bietet Gigabit-Ethernet die Skalierbarkeit, die in wachsenden Netzwerken erforderlich ist. Es lässt sich auch in fortschrittliche Technologien wie Cloud Computing integrieren und unterstützt mehr verbundene Geräte ohne Leistungseinbußen.

Zukunftssicher

Der Einsatz von Gigabit-Ethernet stellt sicher, dass Netzwerke für zukünftige Anforderungen gerüstet sind. Es erfüllt aktuelle Leistungsanforderungen und funktioniert gut mit neuen Technologien. Darüber hinaus unterstützt dieses System die Migration auf Multi-Gigabit- oder 10-Gigabit-Ethernet-Systeme und ist daher eine gute Wahl, wenn sich die Anforderungen der Organisation ändern.

Behebung von Netzwerkengpässen

• Durch eine erhöhte Bandbreitenkapazität werden Engpässe reduziert und der Datenfluss effizienter gestaltet, insbesondere in Situationen, in denen viele Benutzer gleichzeitig zusammenarbeiten oder der Netzwerkverkehr stark ist. So treten keine durch Engpässe verursachten Störungen auf, die wichtige Vorgänge wie Datenbankabfragen, Cloud-Backups oder Streaming-Dienste beeinträchtigen könnten.

Bessere Unterstützung für fortgeschrittene Anwendungen

• Es hat sich gezeigt, dass Gigabit-Ethernet sich hervorragend für latenzempfindliche Vorgänge wie VoIP-Kommunikation, Videokonferenzen für Echtzeitbesprechungen und Spiele im Internet eignet. Reduzierte Latenz und Paketanzahlverluste sorgen folglich für ein unterbrechungsfreieres und zuverlässigeres Benutzererlebnis, das für kollaborative oder unternehmenskritische Prozesse erforderlich ist.

Kosten im Vergleich zu Leistungsvorteilen

• Auch wenn der Anschaffungspreis von Gigabit-Ethernet-Hardware höher sein kann als der von Fast Ethernet, ist der Preisunterschied geringer geworden. Die verbesserte Leistung rechtfertigt diese Ausgaben für Unternehmen, die sowohl eine hohe Produktivität als auch langfristige Investitionsgewinne anstreben. Viele Studien zeigen, dass durch die Aufrüstung des Netzwerks auf Gigabit eine Durchsatzsteigerung von 50 % ohne entsprechende Kostensteigerung erreicht werden kann.

Kompatibilität mit moderner Ausrüstung

• Daher verfügen die meisten neuen Geräte, insbesondere Laptops, Server und Switches, über Schnittstellen, die Gigabit-Ethernet unterstützen. Dies gewährleistet eine verbesserte Kompatibilität und einfache Integration, vereinfacht die Netzwerkkonfiguration und macht zusätzliche Adapter oder Kompatibilitätsebenen überflüssig.

Energieeffizientes Design

• Darüber hinaus gibt es neuere Gigabit-Ethernet-Technologien, wie Energy-Efficient Ethernet (EEE), die bei geringer Aktivität weniger Strom verbrauchen. Dies führt zu Kosteneinsparungen bei der Stromrechnung und entspricht den Nachhaltigkeitszielen, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen.

Die richtige Geschwindigkeit für Ihr Network Devices

Um die bestmögliche Leistung und Kosteneffizienz zu erzielen, müssen Sie bei der Auswahl der richtigen Netzwerkgeschwindigkeit für Ihre Geräte mehrere Faktoren berücksichtigen.

Bandbreitenanforderungen für Geräte

Moderne Software und Dienste erfordern oft eine bestimmte Bandbreite. Beispielsweise können 25 Mbit/s pro Gerät erforderlich sein, um 4K-Videos zu streamen, Videokonferenzen abzuhalten oder Cloud-basierte Anwendungen zu nutzen. Wer datenintensive Apps für Unternehmen nutzt, kann über ein Gigabit-Ethernet, das Verbindungen mit bis zu 1,000 Mbit/s bereitstellt, unterbrechungsfreies Multitasking erreichen.

Netzwerkskalierbarkeit

Unternehmen, die mit einer Zunahme der über Ethernet-Kabel angeschlossenen Benutzer oder Geräte rechnen, müssen möglicherweise ihre Geschwindigkeiten erhöhen, beispielsweise durch die Umstellung auf 10-Gigabit-Ethernet. Diese Konfiguration eignet sich ideal für Rechenzentren und Umgebungen mit hohem internen Datenverkehr, da sie über 10,000 Mbit/s unterstützt. Andererseits ist Gigabit-Ethernet immer noch für kleine bis mittelgroße Unternehmen mit mäßigen Anforderungen geeignet.

Latenz- und Leistungsmetriken

Zeitkritische Aktivitäten wie Finanzhandel und Online-Gaming werden erheblich von der Latenz beeinflusst. In den meisten Fällen hat Gigabit-Ethernet eine geringe Latenz von weniger als einer Millisekunde, was für die meisten Anwendungsfälle ausreicht. Fortgeschrittenere Anwendungen wie Echtzeit-KI-Berechnungen erfordern jedoch einen schnelleren Durchsatz von beispielsweise 10 Gigabit, um die Latenz so gering wie möglich zu halten.

Der Text betont, dass die Netzwerkgeschwindigkeit zwar die Leistung verbessert, aber zusätzliche Kosten für Infrastruktur-Upgrades wie Switches, Router und Kabel verursacht. Der Wechsel von Fast Ethernet zu Gigabit ist heute aufgrund des Fortschritts in der Netzwerktechnologie rund 35 % günstiger als vor fünf Jahren (Muller et al., 2012). Bei der Budgetzuteilung sollte immer der Return on Investment im Verhältnis zu den betrieblichen Anforderungen berücksichtigt werden.

1. Kostenüberlegungen

Höhere Netzwerkgeschwindigkeiten steigern die Leistung, haben aber auch die Kosten für Infrastruktur-Upgrades wie Switches, Router und Kabel erhöht. Der Übergang von Fast Ethernet zu Gigabit kostet heute aufgrund von Fortschritten in der Netzwerktechnologie etwa 35 % weniger als noch vor fünf Jahren (Muller et al., 2012). Die Ermittlung des ROI im Verhältnis zu den Betriebsanforderungen ist bei der Budgetierung von entscheidender Bedeutung.

2. Machen Sie Ihr Netzwerk zukunftssicher

Technologien wie Wi-Fi 7, das Geschwindigkeiten von über 40 Gbit/s bietet, machen es theoretisch notwendig, Ihr Netzwerk zukunftssicher zu machen. Durch Investitionen in eine skalierbare Ethernet-Infrastruktur wird sichergestellt, dass sie mit sich entwickelnden Standards kompatibel ist, sodass teure Überholungsarbeiten kurz nach der Bereitstellung vermieden werden.

3. Bewerten Sie diese Faktoren, um fundierte Entscheidungen über die Balance zwischen Leistungsanforderungen und betrieblicher Nachhaltigkeit zu treffen. Durch die Wahl der richtigen Geschwindigkeit kann Ihr Netzwerk bestehende und zukünftige Arbeitslasten mit minimalen Unterbrechungen bewältigen.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Hauptunterschied zwischen einem Ethernet-Switch und einem Hub?

A: In Bezug auf die Datenübertragung funktioniert ein Ethernet-Switch anders als ein Hub. Ein Hub sendet alle empfangenen Daten an jedes Gerät im Netzwerk, während ein Switch Pakete mithilfe von MAC-Adressen intelligent nur dorthin leitet, wo sie hin sollen. Netzwerk-Switches sind in Bezug auf das Verkehrsmanagement zwischen vielen Maschinen jedoch effizienter und zuverlässiger.

F: Wie funktioniert ein Ethernet-Switch im Vergleich zu einem Hub?

A: Ein Ethernet-Switch funktioniert, indem er die MAC-Adresse in jedem eingehenden Paket prüft und es nur an den vorgesehenen Empfänger weiterleitet. Hubs hingegen duplizieren einfach das, was sie empfangen, an die angeschlossenen Geräte, unabhängig davon, welcher Computer für diese Nachricht bestimmt war. Diese Switches verwenden eine selektive Weiterleitungstechnologie, die dazu beiträgt, Netzwerküberlastungen zu reduzieren und ihre Leistung zu verbessern.

F: Welche Vorteile bietet die Verwendung eines Ethernet-Switches gegenüber einem Hub?

A: Ethernet statt Hubs bietet mehrere Vorteile, darunter eine verbesserte Netzwerkleistung, Kollisionsreduzierung, bessere Sicherheitsfunktionen, Unterstützung für Vollduplex-Kommunikation und VLAN-Erstellung. Darüber hinaus bieten diese Switches im Gegensatz zu Ethernet-Hubs jedem Port eine exklusive Bandbreite und teilen die Bandbreite unter allen über sie verbundenen Geräten auf.

F: Kann ich für mein Heimnetzwerk einen Hub anstelle eines Ethernet-Switches verwenden?

A: Technisch gesehen können Sie es als solches verwenden, aber es wird hauptsächlich aufgrund des Unterschieds zwischen einem Ethernet-Hub und einem Switch davon abgeraten. Letztere gelten als effizienter, sicherer und leistungsfähiger als ihre Gegenstücke. Moderne Netzwerke, sogar Privathaushalte, profitieren erheblich von den verbesserten Datenverarbeitungsfunktionen und Sicherheitsnetzwerk-Switches. Darüber hinaus werden Ethernet-Hubs irrelevant, da Hubs zugunsten von Switches aussortiert werden.

F: Was ist der Unterschied zwischen verwalteten und nicht verwalteten Ethernet-Switches?

A: Verwaltete Switches verfügen normalerweise über mehr Kontroll- und Konfigurationsoptionen, sodass Administratoren den Datenverkehr überwachen, VLANs einrichten und Quality of Service (QoS)-Richtlinien implementieren können. Unverwaltete Switches hingegen sind im Allgemeinen Plug-and-Play-Geräte, für die keine Konfigurationen erforderlich sind. Dadurch sind sie einfacher, aber weniger flexibel. Unverwaltete Switches reichen für die meisten Heimnetzwerke aus, während in umfangreicheren oder komplexeren Netzwerkumgebungen normalerweise verwaltete Switches zum Einsatz kommen.

F: Was sind die üblichen Portnummern von Ethernet-Switches und -Hubs?

Ethernet-Switches und -Hubs sind mit verschiedenen Ports ausgestattet, um verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden. Einige Standardoptionen umfassen 4, 8 oder sogar 16 Ports für Heimanwendungen oder kleine Büros. Mit umfangreicheren Netzwerk-Switches können größere LANs erstellt werden, und die Anzahl der verfügbaren Ports kann 24,48, XNUMX oder mehr betragen. Die Anzahl der benötigten Ethernet-Ports hängt davon ab, wie viele Geräte Sie an Ihr Netzwerk anschließen möchten.

F: Was macht ein Ethernet-Splitter und worin besteht der Unterschied zu einem Switch oder Hub?

A: Ein Ethernet-Splitter ist ein einfaches Gerät, mit dem zwei Geräte ein Kabel oder eine Buchse gemeinsam nutzen können, das jedoch nicht mehrere Geräte wie ein Switch-Hub verbinden kann. Im Gegensatz zu Netzwerk-Switches verstärken Splitter jedoch keine Signale und können nur für kurze Entfernungen verwendet werden. Obwohl sie in manchen Fällen praktisch sind, wenn Sie Kabel und/oder zusätzliche Buchsen sparen möchten, können diese Geräte kein System wie einen Switch oder Hub ersetzen, das die gesamte Betriebsumgebung bildet.

F: Wie verwalten Ethernet-Switches die Datenübertragungsgeschwindigkeit?

A: Ethernet-Switches können unterschiedliche Übertragungsraten unterstützen, die üblicherweise in Mbit/s (Megabit pro Sekunde) oder Gbit/s (Gigabit pro Sekunde) gemessen werden. Netzwerk-Switches haben normalerweise Geschwindigkeiten von 10/100 Mbit/s, 10/100/1000 Mbit/s, auch bekannt als Gigabit, und sogar noch mehr, wenn Hochleistungsnetzwerke dies erfordern. Switches können oft automatisch die beste Rate für jedes angeschlossene Gerät festlegen und so maximale LAN-Leistung gewährleisten.

Referenzquellen

1. Entwicklung eines QoS-bereitstellungsfähigen, kostengünstigen SDN-basierten Switches für die IoT-Kommunikation (Nguyen et al., 2018, S. 220–225)

Die wichtigsten Ergebnisse:

• Ein kostengünstiger Prototyp-Switch basierend auf Raspberry Pi 3, Raspbian OS und Open vSwitch-Software wurde entwickelt, um die Bereitstellung von QoS und Skalierbarkeit in der IoT-Kommunikation zu unterstützen.
• Der Switch kann Gigabit-Ethernet-Ports unterstützen, die mit den Spezifikationen von OpenFlow1.3 kompatibel sind.
• Dieser Ansatz ermöglicht die Verwendung des Switches als Netzwerkgerät mit verschiedenen Funktionen, beispielsweise als Hub, Switch, Router oder Firewall, gesteuert durch das Steuerprogramm des SDN-Controllers.
• SDN wird wahrscheinlich über mehr Flexibilität und QoS-Bereitstellungsfunktionen verfügen, als die Forscher durch Experimente mit diesem integrierten SDN-Framework gezeigt haben.

Methodik:

• Forscher haben mit günstiger Hardware und kostenloser Software einen kostengünstigen SDN-Switch-Prototyp erstellt.
• Sie führten einige Testexperimente durch, die die Systemkonfiguration und Leistung des Schaltsystems bestätigten.
• Sie führten außerdem ein Demonstrationsszenario durch, bei dem die QoS-Bereitstellungsfunktion des erfundenen SDN-Switches getestet wurde.

2. EdgeP4: Ein P4-programmierbarer intelligenter Edge-Ethernet-Switch für taktile cyber-physische Systeme (Gnani et al., 2023)

Wichtige Ergebnisse:

• Zwei Edge-Intelligence-Algorithmen wurden auf p4-basierten Endschaltern implementiert, um Korrektursignale lokal zu berechnen und bereitzustellen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, dass Rückkopplungssignale durch das Netzwerk geleitet werden.
• Dadurch werden Regelschleifenlatenz und Netzwerklast bei taktilen cyber-physischen Systemen wie der Telechirurgie eingespart.
• Der erste Algorithmus mit der Bezeichnung „Pose Correction“ befindet sich am Edge-Switch, der mit einem Industrieroboter verbunden ist und bei dem die Round-Trip-Latenz weniger als 100 μs beträgt.
• Der zweite Algorithmus namens „Tremor Suppression“ hingegen wird am Edge-Switch platziert, der mit dem System eines menschlichen Bedieners verbunden ist und die Netzwerklast um bis zu 99.9 % reduziert.

Methodik

• Die Forscher überwanden die durch die MAC-Schicht verursachten Latenz- und Bandbreiten-Overheads, indem sie den gesamten Netzwerkprotokollstapel für den Remote-Speicherzugriff innerhalb der Ethernet-PHY-Schicht implementierten.
• Darüber hinaus entwickelten sie einen schnellen, zentralisierten In-Network-Scheduler für den Speicherverkehr innerhalb des PHY des Ethernet-Switchs, der vom PIM-Algorithmus (Parallel Iterative Matching) inspiriert ist.
• Sie testen die Leistung ihrer Lösung mithilfe von FPGA-Testumgebungen und Netzwerksimulationen im größeren Maßstab.

3. Bewertung der drahtlosen Netzwerkumgebung mit der EDAS-Methode (Rathor & Agrawal, 2023, S. 1–5)

Die wichtigsten Ergebnisse:

• Zur Bewertung verschiedener Netzwerklösungen wurden verschiedene Parameter wie Kosten pro Byte, Gesamtbandbreite, zulässige Bandbreite, Auslastung, Paketverzögerung, Paket-Jitter und Paketverlust verwendet.
• Die EDAS-Methode (Evaluation based on Distance from Average Solution) wurde als beste Lösung ermittelt, wohingegen die Methode mit der größten Distanz von dieser perfekten Lösung als suboptimal gilt.
• Unter den bewerteten Parametern wurde die zulässige Bandbreite am höchsten eingestuft, gefolgt vom Paket-Jitter, der den letzten Platz belegte.

Methodik:

• Die Ermittler führten eine VoIP-Analyse ausgewählter Netzwerkleistungsparameter durch, darunter Streaming-Protokolle für das Surfen im Internet und Übertragungssteuerungsprotokolle.
• Mithilfe von EDAS beurteilten sie außerdem, was umgesetzt werden musste, um sich für die am besten geeignete Netzwerklösung zu entscheiden oder welche relative Bedeutung verschiedene Kriterien haben.