Schöpfen Sie das Potenzial Ihres Netzwerks: Der ultimative Leitfaden zu Ethernet-Netzwerk-Switches

In der heutigen Internetwelt sind reibungslose Datenübertragung und Kommunikation von größter Bedeutung. Ethernet-Netzwerk-Switches kommen in allen Ecken der Welt ins Spiel. Sie unterstützen Geräte wie Modem oder Router. Diese Geräte bilden den Kern moderner und zeitgemäßer Netzwerke und bieten Unternehmen, Haushalten und Betrieben eine solide Basis, um höhere Geschwindigkeiten mit maximaler Effizienz und Konnektivität zu erreichen. Wenn Sie beispielsweise ein kleines Büro einrichten, das Heimnetz aufrüsten oder eine komplexe IT-Struktur verwalten möchten, sind Ethernet-Switches eine der wichtigsten Funktionen, die Sie verstehen müssen. Dieser Leitfaden hilft Ihnen, ihre Funktion und andere Funktionen besser zu verstehen, damit Sie die Fähigkeiten Ihres Netzwerks maximieren können. Es ist an der Zeit, Ihre Konnektivität, Kommunikation und Erfolge auf die nächste Ebene zu bringen, wenn Innovationen im Desktop-Ethernet die Oberhand gewinnen.

Was ist ein Ethernet-Switch und wie funktioniert er?

Ein Ethernet-Switch ist eine wichtige Netzwerkhardware, die die Verbindung und Kommunikation mit mehreren Geräten in einem lokalen Netzwerk (auch LAN genannt) ermöglicht. Diese Geräte funktionieren normalerweise, indem sie Datenkabel durch das Switched Ethernet senden, das die Daten nur an das Zielgerät weiterleitet. Dies erhöht die Netzwerkeffizienz weiter, indem die Datenmenge, die das Gerät empfangen soll, auf ein Minimum beschränkt wird. 

Ethernet-Switches arbeiten auf Schicht 2 des OSI-Modells, die als Datenverbindungsschicht bezeichnet wird. Die angeschlossenen Geräte im Netzwerk werden über MAC-Adressen erkannt. Dies garantiert die Sicherheit und Genauigkeit der gesendeten Daten, indem Adressen in der sogenannten Weiterleitungstabelle gelernt und gespeichert werden. Ethernet-Switches können viel mehr als nur Layer-3-Switching, da einige auch Layer-XNUMX-Switching-fähig sind. Im Allgemeinen erhöhen Ethernet-Switches die Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit der Netzwerke.

Die Grundlagen von Ethernet-Switches verstehen

Ethernet-Switche lassen sich hinsichtlich ihrer Funktionsweise und der ihnen zugewiesenen Überwachungsebene grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilen:

1. Unmanaged Switches: Dieser Typ umfasst unkomplizierte Plug-and-Play-Switches, die ohne vorherige Konfiguration betrieben werden. Alle geschalteten Geräte können miteinander kommunizieren, da diese Geräte eine automatische Kommunikationsweiterleitung ermöglichen. Heimanwender und kleine Netzwerke, die keine große Geräteeinrichtung erfordern, installieren diese Switches in ihren Netzwerken. 
2. Managed Switches: Dabei handelt es sich um Switches, die in Bezug auf die Netzwerkfunktionen eine größere Menge an Konfigurationen verarbeiten können. Solche Managed Switches können verschiedene Funktionen ausführen, wie beispielsweise die Konfiguration von VLANs, Verkehrsmanagement und andere Terminänderungen, um nur einige zu nennen. Diese Switches verbinden sich mit Unternehmensnetzwerken oder anderen komplexen Systemen, bei denen ein hohes Maß an Leistungsoptimierung und -anpassung erforderlich ist.

Beide erfüllen deutlich unterschiedliche Aufgaben. Daher bestimmen bei der Auswahl des Switch-Typs die Anforderungen der jeweiligen Netzwerkumgebung, was Sie benötigen.

Wie sich Ethernet-Switches von Routern unterscheiden

Ethernet-Switches und -Router sind für jedes Netzwerk, das sie verwendet, sehr wichtige Geräte, erfüllen in diesem Netzwerk jedoch unterschiedliche Funktionen. Ein Ethernet-Switch kann Geräte verbinden, die in einem lokalen Netzwerk (LAN) betrieben werden. Er ist ein Layer-2-Gerät (Data Link Layer) im OSI-Modell und verwendet MAC-Adressen, um Datenrahmen zwischen Geräten an seinem Standort zu wechseln. Switches sind ein grundlegendes Element für die Kommunikation im selben Netzwerk und nutzen die Bandbreite effektiv, indem sie sicherstellen, dass Informationen an das richtige Ziel gesendet werden.

Routing-Geräte arbeiten jedoch auf Schicht 3 des OSI-Modells und werden verwendet, um zwei oder unmittelbare Netzwerke miteinander zu verbinden. Router, im Gegensatz zu Switches, die sich auf lokale oder netzwerkübergreifende Kommunikation: Verwenden Sie IP-Adressen, um Pakete über verschiedene lokale Bereiche und bis ins Internet zu senden. Router führen auch Network Address Translation (NAT)- und Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)-Funktionen aus, die es Computern aus privaten Netzwerken ermöglichen, mit anderen externen Netzwerken zu kommunizieren.

Die Gemeinsamkeit ergibt sich aus ihren Zusatzfunktionen, da Router darauf spezialisiert sind, das entsprechende Paket zu isolieren, während Switches die Netzwerkleistung optimieren, indem sie den Datenverkehr im Netzwerk einschränken. TACIT lässt nur Datenverkehr zu, während Switches Datenverkehrsmuster bestimmen. OSPF und BGP werden bei der Paketbestimmung durch Routingtabellen unterstützt.

Die Unterschiede in Kapazität und Geschwindigkeit innerhalb dieser Geräte lassen sich anhand der Leistungsdaten beobachten. Enterprise-Ethernet-Versionen mit über 48 Ports sind für Geschwindigkeiten von 100 Gbit/s und mehr ausgelegt und eignen sich daher für effiziente Rechenzentren. Router hingegen werden hauptsächlich zur Steuerung des Internetverkehrs und zur Unterstützung der WAN-Integration verwendet, da sie über begrenzte Ports, aber erweitertes Verkehrsrouting verfügen.

Die Zuweisung von Ressourcen und die Maximierung der Leistung werden durch eine Planung unter Berücksichtigung der Rolle mehrerer Geräte innerhalb einer Netzwerkstruktur effektiv gewährleistet. Router werden mit Switches gepaart, um sichere und reibungslose Kommunikationsnetzwerke unabhängig von der Netzwerkumgebung zu ermöglichen.

Die Rolle von MAC-Adressen im Switch-Betrieb

MAC-Adresssysteme (Media Access Control) ermöglichen es Geräten, Pakete über ein lokales Netzwerk (LAN) zu senden, ohne dass es zu Überschneidungen mit anderen Systemen kommt, wodurch die Leistung von Netzwerk-Switches nahtlos ist. Vereinfacht ausgedrückt kann eine MAC-Adresse als 48-Bit-Hexadezimalcode definiert werden, der der Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) eines Geräts zugewiesen wird. Diese Adressen sind für Switches, Sicherheit und Intelligenz unerlässlich, um die MAC-Adresstabelle von Netzwerken zu erstellen und anzupassen, die an den Switch angeschlossene Geräte mit seinen verschiedenen Ports verbindet.

Wenn ein Switch einen Datenrahmen empfängt, wertet er die Quell-MAC-Adresse des Rahmens aus und zeichnet sie mit einem entsprechenden Port in der MAC-Adresstabelle auf. Gleichzeitig ruft der Switch die Ziel-MAC-Adresse ab und vergleicht sie mit der MAC-Adresstabelle, um einen Port zu finden, an den der Rahmen gesendet werden kann. Wenn die Ziel-MAC-Adresse in der Tabelle nicht vorhanden ist, greift der Switch auf Flooding zurück, bei dem der Rahmen über alle Ports außer dem Port gesendet wird, an den er ursprünglich empfangen wurde.

Um die Leistung zu steigern, ändern Switches die MAC-Adresstabelle in einer bestimmten Häufigkeit und löschen ihren Inhalt, nachdem sie für einen festgelegten Zeitraum inaktiv waren. Dies hilft, Speicherplatz zu sparen und vereinfacht die Berechnung, indem sichergestellt wird, dass die Tabellen nicht veraltet sind. Fortgeschrittenere Switches enthalten Funktionen wie VLANs (Virtual Local Area Networks) und unterstützen dynamische Routing-Protokolle. Darüber hinaus verwenden sie MAC-Adressen als Sicherheitsmaßnahme in Mehrbenutzerumgebungen, was die Verwendung von MAC-Adressen weiter verbessert.

Im Rahmen moderner Fortschritte bei Netzwerktechnologien und Switches ist es jetzt möglich, MAC-Tabellen zu vergrößern und noch mehr Geräte an hochdichte Netzwerke anzuschließen. Beispielsweise haben viele Enterprise-Switches von Anbietern eine MAC-Adresseintragsnummer von etwa 128,000, was es im Wesentlichen ermöglicht, OC in datenhungrigen Umgebungen wie Campussen und Rechenzentren zu erreichen. MAC-Adressen sind ein unverzichtbarer Teil der Switch-Betriebseigenschaften, die Stabilität und Skalierbarkeit in LANs gewährleisten.

Arten von Ethernet-Switches: Welcher ist der richtige für Ihr Netzwerk?

Managed vs. Unmanaged Switches: Vor- und Nachteile

Verwaltete und nicht verwaltete Ethernet-Switches unterscheiden sich in einigen Aspekten, die entscheidend sein können, wenn man ihre Auswirkungen auf die Leistung, Skalierbarkeit oder Steuerung eines Netzwerks betrachtet. Das Verständnis dieser Unterschiede ist auch bei der Auswahl zwischen den beiden Switch-Klassen wichtig.

Nicht verwalteter Switch

Der Name „Unmanaged Switches“ ist passend gewählt, da sie keinerlei Verwaltung erfordern und einfach „einstecken und loslegen“ können. Sie sind sehr einfach, da auf erweiterte Funktionen verzichtet wird und ihre Kosten gesenkt werden. Ein niedrigerer Preis bedeutet jedoch, dass sie nur eingeschränkte Funktionen bieten, d. h. sie können nicht in mittleren bis größeren Netzwerken verwendet werden, sondern in Heimbüros oder kleinen Büros. Bestimmte Funktionen wie VLANs und QoS sind schwach oder fehlen, wodurch eine Überwachung oder sogar Fehlerbehebung nutzlos wird. Ihre minimale Konfiguration macht sie unflexibel, die Tatsache, dass sie „einstecken und loslegen“ sind, erleichtert jedoch bis zu einem gewissen Grad die einfache Bereitstellung.

Vorteile:

• Wirtschaftlich und benutzerfreundlich
• Es sind keine Vorkenntnisse im Bereich Area Networking erforderlich
• Geeignet für kleine bis mittelgroße Netzwerke mit geringerem Bandbreitenbedarf.

Nachteile:

• Fortgeschrittene Verkehrsanalyse und Leistungsmanagement sind unterentwickelt
• Funktionen wie Zugriffskontrolle und Verschlüsselung sind nicht vorhanden
• Es ist schwer skalierbar und möglicherweise nicht optimal für Anwendungen auf Unternehmensebene 

Managed Switches

Im Gegensatz zu den anderen Switches bieten Managed Switches hervorragende Anpassungs-, Überwachungs- und Verkehrsmanagementfunktionen für kompliziertere Netzwerktopologien. Sie ermöglichen Netzwerkadministratoren, Konfigurationen für die einzelnen Ports festzulegen und sie zu bündeln, um mehr Sicherheitsfunktionen und andere Prozesse wie die Priorisierung des Datenverkehrs zu ermöglichen. Managed Switches sind in Unternehmen und Rechenzentren beliebt, wo Verfügbarkeit und Leistung von größter Bedeutung sind. Layer-3-Routing, SNMP-Überwachung, Redundanzprotokolle und andere Netzwerkdiagnosetools sind erweiterte Funktionen, die die Zuverlässigkeit des Mesh erhöhen. Diese erhöhte Vielseitigkeit erfordert ein hohes Maß an Verantwortung sowie eine große finanzielle Investition. Managed Switches steigern jedoch auch den Umsatz und verbessern Cashflow und Rentabilität erheblich.

Vorteile:

• Die Leistung wird durch VLAN- und QoS-Unterstützung verbessert. 
• Mehr Zugriffskontrolloptionen führen zu einer stärkeren Sicherheit innerhalb des Mesh.

Nachteile: 

• Kostspieliger als nicht verwaltete Switches
• Wesentlich kompetenteres Netzwerkmanagement erforderlich
• Es gibt eine Konfigurationskomplexität mit Skalierung 

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl des besten Switches für das Netzwerk Ihren Anwendungsfall, Ihre Ressourcen, Ihre Wachstumsanforderungen und das erforderliche Maß an Kontrolle und Sicherheitsstärke. Ein nicht verwalteter Switch eignet sich für kleinere Unternehmen oder ist keine kritische Anwendung. Andernfalls ist es ratsam, verwaltete Switches für größere und sich ständig ändernde Ökosysteme zu verwenden, da diese ausreichend Tiefe und Kapazität bieten.

PoE-Switches: Stromversorgung von Geräten über Ethernet.

Power-over-Ethernet-Switches ermöglichen den Anschluss von Geräten für Daten und Strom über ein einziges Ethernet-Kabel. Eine solche Funktion macht eine zusätzliche Stromversorgung oder die Installation zusätzlicher Kabel überflüssig, was Zeit und Kosten spart. Normalerweise versorgen PoE-Switches Geräte wie IP-Kameras, VoIP-Telefone, drahtlose Zugriffspunkte und andere ähnliche Geräte mit Strom. Industriestandards, darunter die IEEE-Standards 802.3af, 802.3at und 802.3bt, bestimmen den Betrieb und die Stromversorgung von PoE-Switching-Geräten. In dieser Hinsicht ermöglichen PoE-Switches Unternehmen, die Konsistenz der physischen Struktur des Netzwerks aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Position der Geräte zu verbessern.

Gigabit-Ethernet-Switches für Hochgeschwindigkeitsverbindungen.

Gigabit-Ethernet-Switche können die erforderliche Konnektivität mit hoher Geschwindigkeit und einer Datenübertragungsrate von 1 Gbit/s pro Port bereitstellen. Solche Switches sind bei bandbreitenintensiven Anwendungen wie Videokonferenzen, massiver Datenübertragung oder in der Cloud gehosteten Diensten unverzichtbar. Sie ermöglichen die Gerätekommunikation, ohne das Netzwerk zu verstopfen. Gigabit-Switche werden häufig sowohl in Unternehmens- als auch in Kleinbetrieben eingesetzt und können mit bereits vorhandenen Ethernet-Standards bereitgestellt werden, sodass sie sich problemlos in Netzwerksysteme oder sogar in die neuesten integrieren lassen. Ihre überlegene Leistung gewährleistet eine hohe Skalierbarkeit, was sie perfekt für ein expandierendes Netzwerk macht, das eine schnelle und effiziente Konnektivität erfordert.

So wählen Sie den besten Ethernet-Switch für Ihr Zuhause oder Ihr Büro

Bestimmen der Anzahl der benötigten Ports

Berücksichtigen Sie bei der Ermittlung der Gesamtzahl der im Switch benötigten Ports die Anzahl der Computer, Drucker, Smart-TVs, Spielekonsolen oder anderer Ethernet-Geräte, die Sie für das Netzwerk benötigen. Es ist außerdem ratsam, einige zusätzliche Ports für zukünftige Erweiterungen einzuplanen, da davon auszugehen ist, dass die Anzahl der derzeit anzuschließenden Geräte zunehmen wird. Ein Beispiel hierfür wäre ein Heimnetzwerk-Hub, an den fünf Geräte angeschlossen werden müssen. In diesem Fall ist die Auswahl eines Switches mit acht Ports recht gut geeignet, da dieser eine Erweiterung ermöglicht. Stellen Sie immer sicher, dass der ausgewählte Switch zumindest für Ihren aktuellen Netzwerkzustand sowie für Ihre erwarteten Anforderungen geeignet ist.

Berücksichtigung von Geschwindigkeits- und Bandbreitenanforderungen

Beim Vergleich von Ethernet-Switches ist es auch wichtig, Geschwindigkeits- und Bandbreitenfunktionen zu berücksichtigen, um eine schlechte Netzwerkleistung zu vermeiden. Ein Ethernet-Switch hat eine Geschwindigkeitsangabe. Fast Ethernet hat beispielsweise 100 Mbit/s, Gigabit Ethernet hat 1 Gbit/s und 10-Gigabit-Ethernet hat 10 Gbit/s. Derzeit benötigt die überwiegende Mehrheit der Haushalte und kleineren Unternehmen nur einen Gigabit-Ethernet-Switch, da dieser Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen und Anwendungen wie Cloud-basierte Dienste und 10K-Streaming ermöglicht.

Die Gesamtbandbreite des Netzwerks wird maßgeblich von der Bandbreite beeinflusst. Ein Gigabit-Ethernet-Switch hat normalerweise eine Bandbreite von 1 Gbit/s pro Port, obwohl die Bandbreite der Backplane eine Einschränkung darstellt. Dies bedeutet, dass ein Gigabit-Switch mit acht Ports idealerweise eine Schaltkapazität von 16 Gbit/s benötigt, was 1 Gbit/s Vollduplex pro Port entspricht.

Auch die Art Ihrer Geräte und Anwendungen sowie deren Bandbreitenbedarf sollten berücksichtigt werden. Während Videospiele, Videoanrufe und die Übertragung großer Dateien eine stabile hohe Bandbreite erfordern, stellt TCP/IP oder eine andere Bandbreite keine derartigen Anforderungen, und das Surfen im Internet oder das Senden von E-Mails erfordert keine so hohe Bandbreite. Wenn Sie sich dieser Anforderungen bewusst sind, können Sie einen Ethernet-Switch auswählen, der den reibungslosen Betrieb Ihres Netzwerks auch während der geschäftigsten Stunden gewährleistet.

Auswerten zusätzlicher Funktionen wie VLANs und QoS

In meiner Analyse zusätzlicher Optionen, die in den Algorithmus integriert werden können, wie VLANs und QoS, betone ich, wie diese Funktionen die Leistung des Netzwerks und seine Steuerung verbessern können. VLANs ermöglichen es mir, den Verkehr effizient aufzuteilen und so die Sicherheit zu erhöhen und Verkehrsengpässe zu reduzieren. Gleichzeitig ermöglicht mir QoS, kritischen Verkehr wie Videokonferenzen oder VoIP zu priorisieren, um auch in Spitzenzeiten eine zuverlässige Leistung sicherzustellen. Beide Funktionen ergänzen die Optimierung des Netzwerks für spezifische Anforderungen perfekt.

Einrichten und Konfigurieren Ihres Ethernet-Switches

Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Verbinden von Geräten

WÄHLEN SIE DIE GEWÜNSCHTE POSITION

Ich beginne damit, den Ethernet-Switch in einem gut belüfteten und sicheren Schrank zu platzieren, der sich in der Nähe der Geräte befindet, die ich anschließen möchte. Dadurch wird die Kabellänge erheblich reduziert und eine gute Leistung gewährleistet.

SSchalten Sie das Gerät ein

Ich schließe den Schalter nun über das mitgelieferte Netzteil an eine geeignete Stromquelle an. Ich stelle sicher, dass sich der Schalter ordnungsgemäß einschaltet, indem ich auf die Kontrollleuchten schaue.

VERBINDEN SIE GERÄTE MIT ETHERNET-KABELN

Ich verbinde jedes Gerät über Ethernet-Kabel mit dem Switch, wobei ein Ende mit dem Netzwerk des Geräts und das andere mit einem freien Port am Switch verbunden ist.

ÜBERPRÜFEN SIE, OB DAS GERÄT VERBUNDEN IST

Nachdem die Verbindung hergestellt wurde, suche ich nach den Kontrollleuchten am Schalter, der jedem der Ports zugeordnet ist. Diese Leuchten dienen als Indikatoren, um anzuzeigen, ob die Verbindung erfolgreich hergestellt wurde, da diese Leuchten anzeigen, wenn die Verbindung aktiv ist oder blinkt.

TESTEN DER NETZWERKFUNKTIONALITÄT

Zuletzt teste ich, ob alle jetzt verbundenen Geräte über das Netzwerk miteinander kommunizieren können. Normalerweise versuche ich dazu, auf eine der gemeinsam genutzten Ressourcen oder das Internet zuzugreifen, je nachdem, wie das Netzwerk organisiert ist.

Konfigurieren von VLANs zur Netzwerksegmentierung

Ethernet Local Area Networks funktionieren, indem sie Netzwerkmanagern ermöglichen, zu erkennen, dass ein einzelnes Ethernet-LAN ​​aus Sicherheitsgründen oder zur geografischen Verteilung in mehrere logische LANs aufgeteilt werden kann. Daher verbessern Ethernet-VLANs das Verkehrsmanagement, indem sie die Sicherheit verbessern und die Netzwerkleistung steigern. 

Wie viele Schritte muss ich zum Einrichten meiner Ethernet-LANs befolgen? 
Hier sind einige Richtlinien für alle, die verstehen möchten, wie Ethernet-VLANs funktionieren. 

Zugriff auf die Switch-Schnittstelle erhalten 
Dies kann offensichtlich erreicht werden, indem über das Netzwerk auf die Befehlszeilenschnittstelle oder die Webverwaltungskonsole zugegriffen wird. 

Erstellen von VLANs
Aus geeigneten Layer 3-Geräten lassen sich VLANs erstellen, indem man jedem VLAN eine ID zuweist. Eine solche ID ist unter IEEE1Q ganz einfach als Zahl zwischen 4094 und 802.1 zu verstehen. So kann man beispielsweise Mitarbeitern die VLAN-ID 10 zuweisen, Gästen die VLAN-ID 20 und VoIP-Geräten die VLAN-ID 30. 

Zuweisen von Ports zu VLANs 
Ethernet-LAN ​​kann kabelgebundenen Datenverkehr übertragen und es ist möglich, die Switch-Ports für jedes der VLANs zu definieren, um die Kommunikation über die verschiedenen Port-Sets zu erleichtern. Jeder Port kann so konfiguriert werden, dass er entweder im Zugriffs- oder im Trunk-Modus arbeitet, d. h., dem jeweiligen Port wird ein einzelnes VLAN zugewiesen oder es werden mehrere VLANs mit Tagging zugewiesen. Ein Beispiel wäre das Switching der Ports 1-10 für VLAN-ID 10 und der Ports 11-15 für VLAN-ID 20.

VLAN-Trunking-Konfiguration

Achten Sie beim Konfigurieren von VLAN-Trunking darauf, die Funktion auf den Verbindungen zwischen Switches oder zwischen Switches und Router zu aktivieren. Es gibt Tagging-Protokolle wie IEEE 802.1Q, die VLANs auf derselben Verbindung verwenden und so Trunking ermöglichen.

Überprüfung der VLAN-Konfiguration

Um die VLAN-Einrichtung zu bestätigen, verwenden Sie Befehle oder Überwachungstools. Stellen Sie sicher, dass die relevanten Geräte im konfigurierten VLAN problemlos miteinander kommunizieren können, während der über Router oder Layer-3-Switches gesendete Datenverkehr zwischen den VLANs vollständig fehlt, mit Ausnahme in Fällen, in denen Routing oder Switching verwendet wird.

Vorteile von VLANs

• Leistungsverbesserung: Durch die Erstellung von VLANs wird die Größe der Broadcast-Domäne reduziert. Dies bedeutet, dass auch der unerwünschte Datenverkehr verringert wird und die Bandbreite effizienter genutzt wird.
• Erhöhte Sicherheit: Geräte können in ihren jeweiligen VLANs gruppiert werden, wodurch andere Gruppen vor unbefugtem Zugriff geschützt werden. Beispielsweise können vertrauliche Finanzsysteme in einem eingeschränkten VLAN betrieben werden.
• Einfachere Netzwerkverwaltung: Das Hinzufügen und Verschieben von Geräten wird einfacher, da bei Bedarf keine physische Neuverkabelung am Netzwerk erforderlich ist.

Statistische Unterstützung

Analysen aktueller Trends zeigen, dass Unternehmen, die VLANs integrieren, im Vergleich zur Auslastung normalerweise bis zu 30 % weniger Bandbreite nutzen. Darüber hinaus reduzieren VLAN-Konfigurationen den Umfang interner Cyberangriffe um 70 %. Da Eindringversuche im größeren Umfang des VLANs erfolgen oder durchgeführt werden, ist die Bewegung im Netzwerk auf bestimmte Segmente beschränkt.

Die Anwendung von VLANs ist effektiver, wenn man das Netzwerkdesign und sein Verkehrsverhalten vollständig versteht. Die richtige Art der Segmentierung zusammen mit der Überwachung und Änderung der VLANs hilft dabei, den ständig wachsenden Anforderungen moderner Netzwerke gerecht zu werden.

Optimieren der Switch-Leistung für Ihr Netzwerk

Um die Switch-Leistung in einer bestimmten Netzwerkumgebung zu verbessern, müssen robuste Konfigurationen und Methoden entwickelt werden, die dem Anstieg des Datenverkehrs standhalten können, ohne dass Latenz und Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden. Die aktuelle Switch-Generation ist mit wichtigen Tools ausgestattet, beispielsweise Quality of Service Rate Control (QoS), energieeffizienten Ethernet-Ports und Port-Aggregation, und diese Funktionen können die Netzwerkleistung erheblich steigern.

1. Quality of Service (QoS) aktivieren: Durch die Implementierung von QoS können Netzwerkadministratoren den kritischen Datenverkehr, der über das Netzwerk bereitgestellt wird, gemäß den Benutzeranforderungen verwalten und sortieren, beispielsweise eine bessere Sprachleistung bei VoIP oder Videokonferenzen. Früheren Studien zufolge, bei denen QoS effizient implementiert wurde, konnte der Verlust von Datenpaketen um bis zu 60 % reduziert werden, was die Mehrheit der Echtzeitanwendungen unterstützte.

2. Verwenden Sie Port Trunking (Link Aggregation): Durch die Zusammenführung mehrerer physischer Verbindungen zu einer einzigen logischen Verbindung können Sie die Bandbreitenkapazität erhöhen und potenzielle Fehler vermeiden. Ein klares Beispiel ist die Verwendung von IEEE 802.3ad Link Aggregation bei stark ausgelastetem Netzwerkbetrieb, wodurch die Bandbreitenzuweisung um bis zu 70 % erhöht werden kann.

3. Spanning Tree Protocol (STP) optimieren: Es gibt verschiedene Faktoren, die die Effizienz von Verbindungen bei der Bereitstellung verzögerungsfreier Dienste verringern. Einer davon ist die schlechte Konfiguration des STP, die zu Schleifen oder Zyklen innerhalb des virtuellen Netzwerks führen kann. Durch die Einbindung anderer Optionen wie Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) können Benutzer die Geschwindigkeit der Konvergenzzeit von Normal- auf Rapid Spanning bis zu vervierfachen.

4. Layer-3-Switches nutzen: Bei Netzwerken, die große Datenmengen verarbeiten, vervollständigen Layer-3-Switches die Leistung, indem sie Routing-Aufgaben von Routern verteilen. Diese Switches reduzieren die Anzahl der Hops und erhöhen den internen Netzwerkfluss, was ideal für Umgebungen auf Unternehmensebene ist.

5. Achten Sie auf den Stromverbrauch: Energieeffiziente Switching-Technologien wie IEEE 802.3az passen ihren Stromverbrauch an den Datenverkehr an. Energiesparende Switches können den Stromverbrauch um 50 % senken, was zur Steigerung der Nachhaltigkeit des Ziels beiträgt und gleichzeitig die Betriebskosten senkt.

6. Planen Sie regelmäßige Firmware- und Sicherheitsupdates ein: Nicht aktuelle Firmware von Switches kann Kompatibilitätsprobleme und Schwachstellen verursachen. Netzwerkmanager sollten Pläne für Updates entwickeln, um sicherzustellen, dass diese aktuelle Funktionen und Sicherheitsfixes enthalten.

Durch die Kombination dieser Strategien und Tools können Switches für Spitzenleistungen optimiert werden, wenn sie durch moderne organisatorische Anforderungen an Skalierbarkeit und Belastbarkeit ergänzt werden. Eine ordnungsgemäße Implementierung bedeutet, dass Netzwerke in einem aktiven, effektiven und sicheren Zustand bleiben und vor unermesslichen Herausforderungen geschützt sind.

Fehlerbehebung bei häufig auftretenden Ethernet-Switch-Problemen

Umgang mit Verbindungsproblemen

Wenn bei Ihren Ethernet-Switches Verbindungsprobleme auftreten, sollten Sie einen bestimmten Fehlerbehebungsprozess strikt befolgen, um das Problem so effektiv wie möglich zu beheben. Zu den häufigsten Ursachen für solche Verbindungsprobleme zählen beschädigte Kabel, fehlerhafte Switch-Einstellungen und Fehlfunktionen eines Hardwaregeräts.

1. Kabeltest: Überprüfen Sie zunächst die Ethernet-Kabel auf physische Schäden wie Schnitte oder verdrehte Anschlüsse. Laut Statistik sind 70 Prozent der Netzwerkprobleme auf beschädigte oder minderwertige Kabel zurückzuführen. Verwenden Sie nach der Überprüfung einen Kabeltester, um sicherzustellen, dass alle Verbindungen einwandfrei funktionieren und die für die Datenübertragung erforderlichen Standards eingehalten werden.
2. Konfiguration und Porteinstellungen: Fehlkonfigurationen der Switch-Einstellungen sind eine Ursache für schlechte oder keine Verbindungen bei den Ethernet-Switches. Es ist wichtig zu überprüfen, dass alle Porteinstellungen, einschließlich Geschwindigkeits- und Duplexkonfigurationen auf den Geräten, identisch sind. Beispielsweise können unterschiedliche Duplexeinstellungen zwischen dem Switch und dem daran angeschlossenen Gerät aufgrund der hohen Kollisionsrate zu einer schlechten Leistung führen.
3. Power over Ethernet (PoE): Wenn PoE auf Ihrem Switch aktiviert ist, prüfen Sie, ob die angeschlossenen Geräte ausreichend Strom verbrauchen und ob der Switch innerhalb des PoE-Budgets liegt. Andernfalls kann es aufgrund des überschrittenen Strombudgets zu einem Verbindungsverlust zu bestimmten Geräten kommen.
4. Bedenken Sie Verkehrsstaus in Netzwerken: Ihre Ursache sind häufig Netzwerkschleifen. Solche Stürme können einen Switch überlasten und Verbindungen unterbrechen. Die Verwendung von Optionen wie beispielsweise Spanning Tree Protocol (STP) beseitigt die Probleme und zentriert das Netzwerk. Achten Sie auf ungewöhnliche Zunahmen des Netzwerkverkehrs in Verbindung mit anderen Aktivitätsformen, um Broadcast-Stürme zu erkennen und entsprechend zu handeln. 
5. Installieren Sie immer die neueste Firmware oder Software für die Netzwerkgeräte, um das Netzwerk zu sichern und den ordnungsgemäßen Betrieb der Geräte in einem Ethernet-LAN ​​sicherzustellen.: Wenn Firmware oder Software veraltet ist, treten bei diesem Gerät wahrscheinlich Verbindungsprobleme auf. Angenommen, das Gerät weist Fehler oder Kompatibilitätsprobleme auf. In diesem Fall stehen potenzielle Lösungen und Patches zur Verfügung, und eine der wichtigsten Aufgaben, die regelmäßig erledigt werden, besteht darin, die Software auf die neuen Patches zu aktualisieren. Untersuchungen von Cisco haben ergeben, dass fast 15 Prozent der Verbindungsprobleme durch die Installation der neuesten Firmware für den Router gelöst werden können.  
6. Testen und Ersetzen der Hardware: Wenn die oben genannten Verfahren nicht wirksam sind, kann es sinnvoll sein, die Switch-Hardware zu analysieren. Es kann auch hilfreich sein, die integrierten Fehlerbehebungstools des Herstellers zu verwenden. Nicht wirksame Switches können durch getestete Switches ersetzt werden. 

Durch Befolgen dieser Schritte können Teile der Strategie zur Lösung von Verbindungsproblemen beitragen. Darüber hinaus müssen Teile des Netzwerks alle Konfigurationen und Probleme detailliert dokumentieren, um künftig eine schnellere Problemlösung zu ermöglichen.

Beheben von PoE-bezogenen Problemen

Häufige Probleme mit Power over Ethernet (PoE) entstehen durch falsche Stromzuweisung, fehlerhafte Kabel oder Geräteinkompatibilität. So beheben Sie diese Probleme: 

• Bestätigen Sie den Strombedarf – Stellen Sie sicher, dass die Leistung des mit Strom versorgten Geräts den PoE-Injektor oder -Switch nicht überschreitet. Stellen Sie außerdem sicher, dass bei der Einrichtung mehrerer Geräte die entsprechenden Strombudgets zugewiesen werden.
• Verkabelung prüfen – Stellen Sie sicher, dass die Kabel unbeschädigt oder frei von Mängeln sind. Verwenden Sie außerdem keine Ethernet-Kabel unterhalb des Cat5e-Standards, da diese die PoE-Anforderungen nicht erfüllen.
• Bewerten Sie die Kompatibilitätsgeräte – Stellen Sie sicher, dass die mit Strom versorgten Geräte und das PD demselben Schaltstandard wie IEEE 802.3af oder 802.3at entsprechen.
• Firmware und Einstellungen ändern – Nehmen Sie Änderungen an der Firmware der PoE-Injektoren oder -Switche vor und bestätigen Sie die PoE-Einstellungen.

In den meisten Fällen lösen diese Schritte sämtliche Probleme mit dem Ethernet-Splitter und gewährleisten einen reibungslosen Betrieb.

Behebung von Netzwerkverlangsamungen und Engpässen

Um Netzwerkengpässe oder -verlangsamungen zu beseitigen oder zu reduzieren, sollten Sie vor allem die folgenden Dinge beachten:

1. Untersuchen Sie die Bandbreitennutzung des Benutzers – Stellen Sie fest, ob die angebotene Bandbreite den vorhandenen Verbrauch decken kann. Wenn sich die Nutzung dauerhaft der angebotenen Bandbreite nähert, erhöhen Sie die Verbindungsgeschwindigkeit.
2. Ändern Sie die Quality of Service (QoS)-Parameter – Ordnen Sie kritische Geräte oder Anwendungen oben in einer Warteschlange zu, damit sie während Stoßzeiten zuerst bedient werden.
3. Verkehrsmuster – Nutzen Sie Tools und Anwendungen zur Netzwerkleistung, um ungewöhnliche Geräte oder Muster zu erkennen, die scheinbar viel Bandbreite verbrauchen. Beschränken oder sperren Sie den Zugriff von Geräten auf die Anforderungen, sofern zutreffend.
4. Hardwarekomponenten – Router und andere Netzwerkkomponenten wie Switches müssen einwandfrei funktionieren und über die neuesten Updates oder Patches verfügen. Geräte, bei denen der Verdacht auf Defekte oder Veraltung besteht, müssen ausgetauscht werden.
5. Unterscheiden Sie Netzwerke mit hohem Datenverkehr – Richten Sie unterschiedliche virtuelle lokale Netzwerke (auch VLANs und Subnetze genannt) ein, damit Geräte nicht nur ein Netzwerk verwenden.

Wenn die oben genannten Schritte sorgfältig durchgeführt werden, können die Komponenten, die für die schlechte Reaktionsfähigkeit des Netzwerks verantwortlich sind, identifiziert und behoben werden, und die Zuverlässigkeit wird erhöht.

Erweitern Sie Ihr Netzwerk: Skalierung mit Ethernet-Switches

Daisy-Chaining-Switches für größere Netzwerke

Bei der Daisy-Chain-Schaltung von Switches in großen Netzwerken versuche ich, die Anforderungen einer gut koordinierten Topologie zu erfüllen, um Leistungseinschränkungen wie Engpässe und übermäßige Verzögerungen zu vermeiden. Ich schalte die Daisy-Chain-Schaltung unter Verwendung der Uplink-Ports und gehe in logischer Reihenfolge vor, sodass die Latenzzeit bis zu einem gewissen Grad reduziert wird. Ich richte auch STP ein, um Schleifen in den Netzwerken zu vermeiden, was zur Aufrechterhaltung einer effektiven Kommunikation und Stabilität im Netzwerk beiträgt. Mit dieser Strategie kann ich die Kapazität des Netzwerks erhöhen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit gewährleisten.

Integrieren von Wireless Access Points in Ihren Switch

Wenn ich Wireless Access Points neben meinem Switch konfiguriere, achte ich darauf, die Switch-Ports so zu konfigurieren, dass sie mit dem Spanning Tree Protocol funktionieren und als Access-Ports mit den richtigen VLANs eingestellt sind, die für die drahtlose Konnektivität meiner Benutzer erforderlich sind. Darüber hinaus überprüfe ich, ob die WAPs mit den für meinen Switch definierten Protokollen und Standards kompatibel sind – beispielsweise PoE, wenn sie über den Switch mit Strom versorgt werden. Durch die Implementierung von Funktionen wie QoS optimiere ich außerdem den Datenverkehr, der an die drahtlosen Schnittstellen und die mit dem Netzwerk verbundenen Geräte weitergeleitet wird. Dies erleichtert die Kommunikation zwischen den kabelgebundenen und drahtlosen Komponenten des Netzwerks.

Machen Sie Ihr Netzwerk zukunftssicher mit skalierbaren Switch-Lösungen

Wenn die Komplexität Ihres Netzwerks in Zukunft anspruchsvoller wird, müssen dessen Design und Struktur dringend geändert werden. Dies erfordert die richtige Auswahl von Switches, die den steigenden Bandbreitenbedarf oder die Einbindung weiterer Geräte bei der Erweiterung des Netzwerks optimal unterstützen. Es ist besser, Switches mit modularem Design zu wählen, damit die Kapazitätserweiterung einfach ist, selbst wenn dies erforderlich ist, ohne das Gerät vollständig auszutauschen. Stellen Sie sicher, dass der Switch die neuesten Standards wie 10 GbE oder höher unterstützt und Funktionen wie VLANs und ausreichend PoE-Kapazität enthält, um den sich entwickelnden technologischen Anforderungen gerecht zu werden. Wenn Sie stark auf die Skalierbarkeit und die modernen Funktionen der Infrastruktur bauen, können Sie das Netzwerk noch einfacher für potenzielle zukünftige Anforderungen bereitstellen, ohne Kompromisse bei der Leistung eingehen zu müssen.

Ethernet-Switch-Sicherheit: Schutz Ihres Netzwerks

Umsetzung von Sicherheitsmaßnahmen im Hafen

Um Ihr Netzwerk vor unbefugtem Zugriff zu schützen, sind Port-Sicherheitsmaßnahmen hilfreich. Richten Sie zunächst jeden Switch-Port auf eine bestimmte Anzahl zulässiger MAC-Adressen ein. Aktivieren Sie Sticky Mac Address Learning, um erkannte Geräte automatisch den zugewiesenen Ports zuzuordnen. Richten Sie Port-Benutzer mit 802.1X-Authentifizierung ein, damit nur authentifizierte Geräte über die Ports verbunden werden können. Achten Sie darauf, regelmäßig auf Unregelmäßigkeiten bei der Port-Nutzung zu achten und nicht verwendete Ports zu deaktivieren, um unnötige Risiken zu vermeiden. Die Einführung solcher Maßnahmen verbessert nicht nur die Sicherheit der Netzwerkinfrastruktur ohne Leistungseinbußen, sondern ist in IoT-Kontexten sogar noch relevanter.

Verwenden von VLANs zur Verbesserung der Netzwerksicherheit

VLANs sind für die Netzwerksegmentierung und Sicherheitsverbesserung unglaublich wichtig. So können Administratoren beispielsweise durch die logische Aufteilung eines Netzwerks in mehrere VLANs sensible Daten und Systemteile vor dem allgemeinen Netzwerkverkehr schützen und so sicherstellen, dass es weniger unbefugten Zugriff gibt. Ein Anwendungsbeispiel ist, dass sich HR, Finanzen und IT in unterschiedlichen VLANs befinden, was bedeutet, dass diese Segmente keine Geräte gemeinsam nutzen, aber unterschiedlichen Zugriff auf das VLAN haben.

Aktuelle Best Practices empfehlen Benutzern, VLAN-Tagging-Protokolle wie IEEE 802.1Q anzuwenden, um die Verkehrsführung zu und von den betreffenden VLANs zu verbessern. Um die Sicherheit weiter zu verbessern, können Sie Zugriffskontrolllisten zwischen VLANs platzieren, um den Fluss nicht autorisierter Daten zu reduzieren und seitliche Bewegungen bei Kompromissversuchen zu verhindern. Forschungsergebnisse zeigen, dass selbst eine einfache, aber effektive Maßnahme wie die Trennung von VLANs die erhöhte Gefährdung der Ressourcen um mehr als 70 Prozent verringern kann. Darüber hinaus fördert die Kopplung von VLANs mit Netzwerkanalysetools eine detaillierte Verkehrsüberwachung und verbessert die Anomalieerkennung und Reaktionseffizienz.

Beim Einsatz von VLANs ist es äußerst wichtig, die Konfigurationsprüfung auf dem neuesten Stand zu halten und dennoch die Trunk-Verbindungen zwischen den Switches zu schützen, um VLAN-Hopping-Angriffe zu vermeiden. Durch die Integration der VLAN-Isolierung mit strengen Sicherheitskontrollen und Wachsamkeit können Unternehmen eine robuste und wartungsfreundliche Netzwerkinfrastruktur erstellen. Dieser Ansatz verbessert die Sicherheit, verbessert gleichzeitig die Leistung der Netzwerke und erleichtert die Einhaltung verschiedener Branchenvorschriften.

Best Practices für Switch-Management und Zugriffskontrolle

1. Implementieren Sie eine rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC): RBAC hilft dabei, administrative Rollen auf Switches nur einer ausgewählten Gruppe zuzuweisen. Dies wird implementiert, um unbefugte Änderungen an Switch-Konfigurationen zu vermeiden, die für eine Organisation nachteilig wären. Organisationen, die RBAC als Richtlinie implementieren, können Konfigurationsfehler um mindestens 60 % senken, was eine verbesserte Funktionalität und Zuverlässigkeit der Netzwerke ermöglichen würde.
2. Verwenden Sie sichere Protokolle für den Verwaltungszugriff: Switches müssen so konfiguriert werden, dass sie nur Verwaltungsprotokolle verwenden, die als sicher gelten, wie z. B. SSH über Telnet. Verwaltungsnetzwerke sollten außerdem nur Zugriffspunkte aus bestimmten sicheren Netzwerken haben. Untersuchungen zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit des Abfangens von kabelgebundenen Netzwerken innerhalb eines Gebäudes und der Netzwerkkompromittierung auf etwa 25 % sinkt, wenn verschlüsselte Verwaltungsprotokolle verwendet werden.
3. Aktualisieren Sie Firmware und Software regelmäßig: Um sich vor Schwachstellen zu schützen, muss das Switch-Management auf dem neuesten Stand bleiben – dazu gehört auch die Software. Hardware-Anbieter veröffentlichen ständig Patches und Fixes für Sicherheitslücken. Durch die zeitnahe Integration dieser Updates sinkt die Gefahr eines Hackerangriffs. Ungefähr 40 % aller Fälle von Switch-bezogenen Sicherheitsverletzungen sind auf fehlende kontextbezogene Updates der Geräte zurückzuführen.
4. Aktivieren Sie Port-Sicherheitsfunktionen: Vermeiden Sie die Nutzung nicht autorisierter Geräte, indem Sie Port-Sicherheitsfunktionen auf Switch-Schnittstellen implementieren. Dazu gehören Deaktivierungsrichtlinien wie MAC-Filterung oder 802.1X-Aktivierung, die den Zugriff auf die einzigen autorisierten Geräte beschränken. Port-Sicherheit macht Netzwerke weiterhin sicherer, da Insider-Bedrohungen und der Einsatz von Rogue-Geräten in diesen Bereichen abnehmen. 
5. Konfigurieren Sie Protokollierung und Überwachung: Um die Sichtbarkeit in Ihrem Ethernet-LAN ​​zu verbessern, ist es wichtig, dass Sie die Protokollierung auf Switches aktivieren und diese mit Protokollierungs- und Überwachungsmechanismen kombinieren. Mithilfe der Echtzeitprotokollierung können Administratoren verdächtiges Verhalten so früh wie möglich erkennen. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass ständige Überwachung und Warnmeldungen die Reaktionszeit bei Vorfällen um über 50 % verkürzen können. 
6. Deaktivieren Sie nicht verwendete Ports und Funktionen: Um die Angriffsfläche zu verringern, müssen Sie die Netzwerkkomplexität reduzieren, indem Sie alle nicht verwendeten Switch-Ports und Funktionen deaktivieren, die auf Auto-Negotiation oder LLDP (Link Layer Discovery Protocol) basieren. Dadurch verringert sich die Anzahl der möglichen Zugriffspunkte, auf die ein Angreifer zugreifen könnte. 
7. Trunk-Ports härten: Aktivieren Sie eine robuste Beschneidung von VLANs, sodass nur die unbedingt erforderlichen VLANs über die Trunk-Ports zugelassen werden. Implementieren Sie VLAN-Beschneidungs- und Private-VLAN-Edge-Funktionen. Das Vereiteln von VLAN-Hopping-Angriffen kann dazu beitragen, die Segmentierung Ihres Netzwerks durch Umschalten der Trunk-Ports zu verschärfen. Forscher haben nachgewiesen, dass der effektive Einsatz von VLAN-Härtung den Erfolg solcher Angriffe um über 80 % reduziert.
8. Sichern Sie Switch-Konfigurationen regelmäßig: Speichern Sie Switch-Konfigurationen an einem sicheren Ort. Dies garantiert eine effektive Wiederherstellung, falls die Hardware ausfällt oder die Einstellungen böswillig bearbeitet werden, was für die Aufrechterhaltung eines sicheren Ethernet-Zugangspunkts erforderlich ist. Weitere Hardware-Backups werden automatisiert, um eine einfache Wiederherstellung zu ermöglichen und Ausfallzeiten zu reduzieren.

Durch die Änderung dieser Best Practices werden die Sicherheit und die zuverlässige und effiziente Verwaltung der Switches und Zugangskontrollsysteme der Organisationen verbessert. Das Ergebnis ist ein agiles Netzwerk, das den aktuellen Anforderungen entspricht und gegen zukünftige Risiken gut abgesichert ist.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist die Aufgabe von Ethernet-Switches?

A: Ethernet-Switches arbeiten intelligent, indem sie Geräte über das kabelgebundene Netzwerk verbinden und Informationspakete austauschen. Jeder Switch verfügt über mehrere Ports, und sobald ein Paket empfangen wird, fragt der Switch den Inhalt des Pakets ab, um den entsprechenden Port dafür zu bestimmen. Während der Computer von Frau Smith heruntergefahren wird, um unnötigen Datenverkehr zu vermeiden, lassen Switches mehrere Verbindungen gleichzeitig zu. Je nach Switch-Modell können Ethernet-Switches eine Vielzahl von Übertragungsgeschwindigkeiten verarbeiten, die bei 10 Mbit/s beginnen und bis zu 10 Gbit/s auf Schicht 2 des OSI-Kommunikationsmodells reichen.

F: Was unterscheidet einen Netzwerk-Switch von einem Ethernet-Splitter?

A: Ein Netzwerk-Switch funktioniert und ist anders aufgebaut als ein Ethernet-Splitter, da letzterer eine völlig andere Funktion erfüllt. Eine Reihe von Geräten ist an ein Ethernet angeschlossen und der Datenverkehr fließt immer von einem Gerät zum anderen. Ein Ethernet-Switch ist verkabelt und gesteuert, die Leistung wird durch gleichzeitige Kommunikation optimiert. Ein Ethernet-Splitter oder passiver Hub verwendet einfach eine Ethernet-Verbindung und bietet mehrere Ports, die nicht mit Datenverkehr verwaltet werden, sondern einfach einen einzigen Port-Eingang wiedergeben. Die meisten kabelgebundenen Netzwerke bevorzugen Switches, da sie viel besser sind als passive Hubs und einzelnen Geräten ermöglichen, in ihren eigenen Kollisionsdomänen zu arbeiten.

F: Können Sie die Grundprinzipien von VLAN und seine Rolle in Verbindung mit einem Ethernet-Switch näher erläutern? 

A: Der Begriff „Virtual Local Area Networks“ oder VLANs bezieht sich auf die logische Unterteilung eines Netzwerks, sodass Geräte unabhängig von ihrem physischen Standort gruppiert werden können. Solche Ethernet-Switches, die VLANs unterstützen, ermöglichen den Zugriff auf mehrere Netzwerke, die virtuell getrennt sind, aber unter einem einzigen physischen Netzwerkmodul betrieben werden. Diese Funktion verbessert nicht nur die Sicherheit, sondern steigert auch die Netzwerkleistung und reduziert den Netzwerkverwaltungsaufwand. VLANs funktionieren, indem im Ethernet-Frame eine Kennung, eine sogenannte VLAN-ID, angegeben wird, die es einem Switch ermöglicht, den Datenverkehr nur an alle Ports zu senden, die zum angegebenen VLAN gehören und als separate Broadcast-Domänen fungieren.

F: Besprechen Sie die Unterschiede zwischen verwalteten und nicht verwalteten Ethernet-Switches. 

A: Verwaltete und nicht verwaltete Ethernet-Switches unterscheiden sich durch ihre Konfigurationsmöglichkeiten und Betriebsfunktionen. Nicht verwaltete Switches, wie der Netgear 8-Port Gigabit Ethernet Unmanaged Plug-and-Play-Switch, sind konfigurationsfreie Geräte, da sie sofort nach dem Anschluss an ein Netzwerk funktionieren. Diese Geräte eignen sich für Netzwerkanforderungen im Heim- und Bürobereich. Im Gegensatz dazu funktionieren verwaltete Switches ausgefeilter als die grundlegende Netzwerkhardware; sie verfügen über Funktionen wie Unterstützung für VLANs, QoS (Quality of Service), Portspiegelungsfunktionen sowie Fernzugriff und -verwaltung. Große Netzwerke und Netzwerke, die erweiterte Kontrollsicherheitsfunktionen erfordern, sind ideal für diese Art von verwalteten Switches. Obwohl diese verwalteten Geräte teurer sind als nicht verwaltete Switches, bieten sie ein höheres Maß an Flexibilität und ermöglichen die Skalierung wachsender Netzwerke.

F: Was genau ist PoE-Technologie und was sind ihre Halbleiter-Telekommunikationsschalter?

A: Power over Ethernet (PoE) funktioniert, d. h. es verbindet die Daten über Ethernet-Kabel mit dem Kommunikationsgerät. Ethernet ermöglicht es Geräten, sowohl Daten als auch Strom zu empfangen. Dadurch können unter anderem VoIP-Telefone, IP-Kameras und drahtlose Zugriffspunkte mit Power-over-Ethernet-Switches verwendet werden, da ihre Mobilteile nicht mit zusätzlichen Stromkabeln gekoppelt werden müssen. Die Standards IEEE 802.3af oder IEEE 802.3at sind normalerweise auf diese Switches anwendbar. Die 4-Port-PoE-Switches beispielsweise haben mehr als 1 Ethernet-Port, sodass ein Benutzer von PoE-fähigen Geräten in einen Standard-Ethernet-Modus wechseln kann, um mehr Vielseitigkeit in die Konnektivitätslandschaft zu bringen. Dies eliminiert Redundanz, senkt die Installationskosten und schafft Raum für eine effizientere Geräteplatzierung in Netzwerken.

F: Welche wichtigen Details benötige ich für die Anmeldung bei einem Ethernet-Netzwerk-Switch, der bei mir zu Hause oder im Büro installiert werden soll?

A: Bei der Auswahl eines Ethernet-Netzwerk-Switches für Ihr Zuhause oder Büro sollten Sie die folgenden wichtigen Details berücksichtigen: 1. Anzahl der Ports: Wählen Sie einen Switch mit mehreren Ports, die Ihren und auch zukünftigen Anforderungen entsprechen (z. B. 5 Ports, 8 Ports oder mehr). 2. Geschwindigkeit: Wie viele Ports benötigen Sie für einen Gigabit-Switch (1000 Mbit/s) oder würde ein Fast-Ethernet-Switch (100 Mbit/s) ausreichen? 3. Formfaktor: Ein Switch zur Tisch- oder Wandmontage, je nach dem Ihnen zur Verfügung stehenden Platz. 4. Verwaltet oder nicht verwaltet: Benötigen Sie erweiterte Funktionen wie VLANs oder wäre eine Plug-and-Play-Lösung ausreichend? 5. PoE-Unterstützung: Wenn Ihre Geräte Power over Ethernet nutzen können, suchen Sie nach Switches mit PoE-Funktionen. 6. Markenreputation: Suchen Sie nach vertrauenswürdigen Marken wie Netgear für zusätzliche Zuverlässigkeit und Unterstützung. 7. Skalierbarkeit: Stellen Sie sicher, dass der Switch das potenzielle Wachstum des Netzwerks unterstützen kann.

F: Welche Vorteile bietet mir die Verwendung eines Ethernet-Netzwerk-Switches für meine Ethernet-Konfiguration zu Hause oder im Büro?

A: Ein Ethernet-Netzwerk-Switch kann Ihr Ethernet zu Hause oder im Büro in vielerlei Hinsicht deutlich verbessern: 1. Konnektivität: Er ermöglicht mehr Ethernet-Ports, sodass mehr kabelgebundene Geräte an das Netzwerk angeschlossen werden können. 2. Bessere Leistung: Switches ermöglichen die Erstellung mehrerer Kollisionsdomänen in einem Netzwerk und reduzieren so die Überlastung an jedem Port, was die Reaktionszeit weiter verbessert. 3. Höhere Zuverlässigkeit: Bei stationären Geräten in einer Ethernet-LAN-Konfiguration sind Verbindungen über einen Switch tendenziell zuverlässiger als drahtlose. 4. Unterstützung schneller Anwendungen: Gigabit-Switches können Daten beispielsweise viel reibungsloser übertragen, was für die gemeinsame Nutzung großer Dateien und das Streamen von Videos unverzichtbar ist. 5. Einfache Erweiterung: Ihr Netzwerk wird bei neuen Anforderungen erweitert. 6. PoE-Funktionalität: Die meisten Switches können Geräte wie IP-Kameras oder VoIP-Telefone mit Strom versorgen. 7. VLAN: Verwaltungs-Switches sind mit einzigartigen Funktionen wie VLANs ausgestattet, sodass der Datenverkehr mithilfe sicherheitssteigernder Funktionen voneinander getrennt werden kann.

Referenzquellen

1. Der Übergang zu SDN ist UNSCHÄDLICH: Hybridarchitektur für die Migration von Legacy-Ethernet-Switches zu SDN

• Autoren: Csikor, Levente et al. 
• Veröffentlicht in: IEEE/ACM Transactions on Networking, 2020
• Zusammenfassung: Diese Forschung soll einen neuen SDN-Switch-Entwurf namens HARMLESS vorstellen, der es alten Ethernet-Switches ermöglicht, SDN-Funktionen problemlos und unkompliziert zu integrieren. Dies geschieht durch Reverse Engineering der Software für einen OpenFlow-Switch in einem anderen Softwaremodul, was eine kostengünstige und effiziente Integration von SDN in die vorhandene Infrastruktur ermöglicht, ohne dass Wettbewerbsvorteile verloren gehen.
• Wichtigste Ergebnisse: HARMLESS ermöglicht es, die Kosten für die SDN-Bereitstellung für neue Kleinunternehmen zu senken und die bestehenden Leistungskennzahlen der Datenebene zu erreichen oder sogar zu übertreffen, wie dies bei Konkurrenzlösungen in der Regel der Fall ist, insbesondere für kleinere Unternehmen.
• Methodik: Die Autoren führten Leistungstests von HARMLESS im Vergleich zu herkömmlichen SDN-Lösungen mit Hilfe von Csikor, Levente et. Al 2020 durch, die vom Durchsatz bis zur Latenz reichten (Csikor et al., 2020, S. 275–288).

2. Deterministische TCP-Incast-Unterdrückungstechnik, wie sie bei COTS-Switch-Ethernet-Server-Netzwerksystemen durch Änderung der IP-Paketgrößenparameter eingesetzt wird 

• Autoren: Jiawei Huang et al
• Veröffentlicht in: IEEE Cloud Computing Journal, 2020.
• Zusammenfassung: Die Autoren diskutieren das Problem von TCP Incast in Rechenzentrumsnetzwerken, das andernfalls zu einem Durchsatzeinbruch aufgrund von Paketverlusten führen kann, die bei flach gepufferten Ethernet-Switches auftreten. Die Autoren schlagen hierfür eine Lösung namens Packet Slicing vor, bei der einfach die Größe der IP-Pakete geändert wird.
• Wichtige Erkenntnisse: Es hat sich gezeigt, dass die Methode, wenn sie implementiert wird, den Goodput verschiedener TCP-Protokolle für Rechenzentren im Durchschnitt um das 26-fache steigern kann, wobei die Auswirkungen auf die E/A-Leistung von Switches und Endhosts minimal sind.
• Methodik: Es wurde festgestellt, dass Packet Slicing ein effektives Werkzeug ist. Dies wurde sowohl durch theoretische Analysen als auch durch empirische Tests auf einem physischen Testgelände (Huang et al., 2020, S. 749-763).

3. Neugestaltung der Pufferverwaltung im verlustfreien Ethernet

• Autoren: Hanlin Huang und andere Autoren
• Veröffentlicht in: IEEE/ACM Transactions on Networking, 2024
• Zusammenfassung: Selective PFC ist eine Pufferverwaltungstechnik, die darauf abzielt, die in verlustfreien Ethernet-Netzwerken vorherrschenden Schwierigkeiten bei der interpretativen Flusssteuerung zu lösen, die durch die ergänzende Anwendung einer End-to-End-orientierten Überlastungssteuerung und einer Hop-by-Hop-Flusssteuerung entstehen. Der Ansatz konzentriert sich auf die Weiterentwicklung der Pufferspeicherzuweisung, die dynamisch an die Verkehrsbedingungen im Netzwerk angepasst wird.
• Wichtige Erkenntnisse: Die Implementierung von Selective-PFC führt zu einer Reduzierung der Anzahl der Prozent-Frames um etwa 69 % und ist auch mit einer Reduzierung der durchschnittlichen Zeitpräferenzen für die Flussbeendigung bei extrem großen Opferflüssen verbunden.
• Methodik: Dieses Papier hat die Lücke gefüllt, da solche Studien die Integration solcher Prozesse mit dem Sonosuk-Puffermanagement nicht analysiert haben (Huang et al., 2024, S. 4749–4764) zusammengesetzter Ansatz.

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