Switch

Anschlüsse

• 48x 10/100/1000BASE-T RJ45 → 48 normale Kupferports, bis 1 Gbit/s

• 2x 1G RJ45/SFP Combo → entweder RJ45 oder Glasfaser (SFP-Modul) nutzbar

• 2x 1G/10G SFP+ → Glasfaser-Ports bis 10 Gbit/s

• IEEE 802.3af/at → unterstützt Power over Ethernet (PoE / PoE+).

• BCM56150 → Broadcom-Chipsatz, Herzstück des Switches.

  • 👉 Bestimmt Leistungsfähigkeit und Funktionen

• Switching-Kapazität

  • 176 Gbit/s → maximale Datenmenge, die intern gleichzeitig verarbeitet werden kann.

  • 👉 Je höher, desto besser für viele gleichzeitige Verbindungen.

• Weiterleitungsrate

  • 132 Mpps (Million packets per second) → wie viele Datenpakete pro Sekunde weitergeleitet werden können.

  • 👉 Wichtig, wenn viele kleine Pakete im Netzwerk unterwegs sind.

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• Gerät auf OSI Layer 2 (Datenlink-Schicht).

• Kann LANs mit verschiedenen physikalischen Medien verbinden (z. B. Koax ↔ Twisted Pair).

• Protokolltransparent → höhere Schichten (Layer 3–7) müssen identisch sein.

• Wird oft als Multiport-Bridge bezeichnet (ähnliche Funktion).

• Jeder Port = eigenes Netzsegment → jedem Segment steht volle Bandbreite zur Verfügung.

• Switch untersucht Pakete → leitet anhand der MAC-Adresse gezielt an den richtigen Port weiter.

• Ports können direkt miteinander dediziert verschaltet werden → keine Störungen durch andere.

• Switches wandeln Ethernet-Busstruktur in Bus-/Sternstruktur um.

• Pakete können gleichzeitig zwischen unterschiedlichen Segmenten übertragen werden.

• Ergebnis: mehr Bandbreite im gesamten Netz.

• Optimale Nutzung:

  
  

  • Datenlast gleichmäßig auf Ports verteilen.

  • Viel kommunizierende Systeme am selben Switch-Port oder Switch anschließen → reduziert Last zwischen Segmenten.

  • Starke Sender/Empfänger ggf. mit eigenem Port (Private Ethernet).

  
  

• Layer 1 (Bitübertragungsschicht / Physical Layer)

  
  

  • kümmert sich nur um die reinen Signale: elektrische Spannung, Lichtimpulse, Funkwellen.

  • hier gibt es keine Bedeutung, nur 0 und 1 werden übertragen.

  
  

• Layer 2 (Sicherungsschicht / Data Link Layer)

  
  

  • nimmt diese 0 und 1 und setzt sie zu Frames zusammen.

  • erkennt Anfang und Ende von Paketen, prüft mit Prüfsumme (CRC/FCS), ob Fehler drin sind.

  • Adressierung über MAC-Adressen → entscheidet, welches Gerät die Daten erhalten soll.

  
  

Hub (OSI Layer 1 – Bitübertragungsschicht)

• Nur ein Datenpaket gleichzeitig → alle teilen sich die Bandbreite.

• Geschwindigkeit: meist 10 oder 10/100 Mbit/s.

• Dummes Gerät: weiß nicht, welcher Port welches Gerät hat.

• Schickt eingehende Datenpakete an alle Ports gleichzeitig (Broadcast).

• Keine Konfiguration nötig.

• Billiger als ein Switch.

👉 Nachteil: Viele Kollisionen, geteilte Bandbreite, unsicher (jeder kann mithören).

Switch (OSI Layer 2 – Sicherungsschicht)

• Mehrere Datenpakete gleichzeitig möglich → parallele Kommunikation.

• Höhere Gesamtbandbreite → jeder Port hat eigene Geschwindigkeit.

• Intelligentes Gerät: lernt MAC-Adressen → sendet Daten nur an den richtigen Port.

• Geschwindigkeit: 10, 100, 1000 Mbit/s (heute auch 10 Gbit/s und mehr).

• Keine Konfiguration nötig, aber möglich (z. B. VLANs, QoS).

• Teurer als Hub, aber Standard in modernen Netzen.

• Repeater (Layer 1, Bitübertragungsschicht)

  • Aufgabe: hebt die Längenbeschränkung eines Ethernet-Segments auf.

  • Lokaler Repeater

  • verbindet zwei Segmente (max. je 100 m).

  • arbeitet wie ein „Signalverstärker“ → regeneriert das Signal.

• Remote-Repeater

  • besteht aus einem Repeater-Paar, verbunden durch einen Lichtwellenleiter (max. 1000 m).

  • wichtig: an den Lichtwellenleiter können keine Endgeräte angeschlossen werden.

  • Begrenzung: max. 4 Repeater pro Netz erlaubt → ergibt maximale Gesamtlänge von 2500 m.

  • Ein Remote-Repeater-Paar zählt wie ein lokaler Repeater.

• Hub = Multiport-Repeater für Twisted Pair.

• Arbeitet auf Layer 1.

• Sternförmige Vernetzung, viele Ports (4–32).

• Uplink-Port erlaubt die Verbindung mehrerer Hubs (Kaskadierung).

• Multiport-Repeater = mehrere Segmente an einem Gerät zusammenführen.

• Bis zu 8 Cheapernet-Segmente möglich.

• Verbindung zum Ethernet über Transceiver.

• Stackable = mehrere Repeater zusammenschaltbar (Backbone via 10BASE2 oder spezielle Ports).

• Bridge = Layer 2, trennt Kollisionsdomänen.

• Arbeitet mit MAC-Adressen, baut Adresstabelle auf.

• Vorteile: Sicherheit, Ausfallschutz, mehr Durchsatz, Spanning Tree.

• Begrenzung: max. 7 Bridges in Reihe (IEEE 802.1).

• Bridges tauschen Informationen über BPDU (Bridge Protocol Data Units) aus.

  
  

• Zweck: Verhindert Loops (Schleifen) in Netzwerken mit mehreren Bridges/Switches.

• Problem ohne STA: Pakete könnten endlos im Kreis laufen.

• Lösung: STA wählt automatisch eine baumartige Struktur (Spanning Tree) → immer ein eindeutiger, schleifenfreier Pfad.

• Manche Verbindungen (Ports) werden dabei deaktiviert → können aber bei Ausfall automatisch reaktiviert werden (Redundanz).

• Ablauf

  • Auswahl der Root-Bridge

    • Bridge mit der kleinsten Bridge-ID wird Root.

    • Bei gleicher Priorität entscheidet die kleinste MAC-Adresse.

    
    

  • Auswahl eines Root-Ports pro Bridge

    
    

    • Jede Bridge bestimmt den Port mit den geringsten „Kosten“ zur Root-Bridge.

    • Dieser Port wird der Root-Port.

    
    

  • Zuordnung pro LAN

    
    

    • Für jedes LAN wird die „beste“ Bridge mit dem niedrigsten Wegkosten-Wert gewählt.

    • Andere Ports, die Schleifen erzeugen würden, werden blockiert.