NSCS Test 1 (4. Klasse)
Stoff
Switching und VLANs V0.2
SRWE Module 14 Routing Concepts
Table of Contents
Switching
Funktionsweise
Eine Bridge verbindet Ethernet- Segmente (Kabel) und leitet Frames von einem Segment zum anderen weiter. Eine Switch ist eine Bridge mit mehreren Ports.
Verarbeitung von Frames
- Learning: Der Switch lernt die MAC-Adressen der angeschlossenen Geräte.
- Forwarding: Der Switch leitet Frames anhand der MAC-Adressen weiter.
- Filtering: Der Switch filtert Frames, die nicht an den Zielrechner gerichtet sind.
- Loop Avoidance: Der Switch verhindert Schleifen im Netzwerk.
Switching-Methoden (4)
- Store-and-Forward: Der Switch empfängt den gesamten Frame, prüft ihn und leitet ihn weiter. Vt: Sicher; Nt: Langsam
- Cut-Through: Der Switch leitet den Frame weiter, sobald die Ziel-MAC-Adresse bekannt ist. Vt: Schnell; Nt: Unsicher
- Fragment-Free: Der Switch prüft die ersten 64 Bytes des Frames. Dadurch werden Kollisionen vermieden. Vt: Schnell; Nt: Fehlerhafte Frames werden weitergeleitet
- Adaptiver Mode: Switch beginnt mit Store-and-Forward und prüft Fehlerquote. Bei geringer Fehlerquote wird auf Cut-Through umgeschaltet. Vt: Schnell; Nt: Aufwendig
Redundanz
Weil Switches Single-Points-of-Failure sind, werden sie redundant aufgebaut. Um Schleifen zu vermeiden, wird Spanning Tree Protocol (STP) verwendet.
Spanning Tree Protocol (STP)
STP verhindert Schleifen im Netzwerk, indem es redundante Verbindungen deaktiviert. Der Switch mit der niedrigsten Bridge-ID wird als Root-Bridge gewählt.
Siehe auch Spanning Tree Protocol (STP).
BPDU Pakete
Bridge Protocol Data Units (BPDU) sind Nachrichten, die von Switches ausgetauscht werden, um das Spanning Tree Protocol zu verwalten. z. B.: Root Bridge, Root Path Cost, Bridge ID, Port ID, etc.
Enthält: Root Bridge ID, Message Age, Max Age, Root Path Cost, Sender Bridge ID, Sender Port ID, etc.
Aufbau der Bridge ID
Die Bridge ID wird benötigt, um die Root Bridge zu bestimmen. Sie besteht aus zwei Teilen:
- Priority: 2 Bytes (0-65535)
- MAC-Adresse: 6 Bytes
Die Bridge ID wird wie folgt dargestellt: Priority:MAC-Adresse. Es macht Sinn, die Bridge ID so zu wählen, dass die MAC-Adresse der Switch-ID entspricht. Geändert sollte sie nur werden, wenn die Priorität geändert werden muss. Die Root Bridge hat die niedrigste Bridge ID.
States des Spanning Tree Protocols
- Blocking: Der Port leitet keine Frames weiter, empfängt aber BPDU-Nachrichten.
- Listening: Der Port hört auf BPDU-Nachrichten, leitet aber keine Frames weiter.
- Learning: Der Port beginnt, MAC-Adressen zu lernen, leitet aber noch keine Frames weiter.
- Forwarding: Der Port leitet Daten weiter und lernt MAC-Adressen.
- Disabled: Der Port ist deaktiviert
Problem
Weil das Spanning Tree Protocol (STP) redundante Verbindungen deaktiviert, kann es zu Performance-Problemen kommen. Um das zu vermeiden, kann Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) verwendet werden. Außerdem ist das wechseln von Blocking auf Forwarding langsam.
VLANs
Weil der Aufbau der physischen LAN-Verkabelung nicht immer den Anforderungen entspricht, werden VLANs verwendet. VLANs ermöglichen es, mehrere logische Netzwerke auf einem physischen Switch zu betreiben.
Eigenschaften
- Broadcast-Domäne: Ein Broadcast wird nur an Geräte im selben VLAN weitergeleitet. Das erhöht Performance.
- Kommunikation: Geräte in unterschiedlichen VLANs können nicht miteinander kommunizieren.
- Sicherheit: VLANs erhöhen die Sicherheit, da sie den Datenverkehr trennen.
Default VLAN
Das Default VLAN ist VLAN 1. Es wird verwendet, wenn ein Port nicht explizit einem VLAN zugewiesen wurde.
Trunking
Trunking ist eine Technik, um mehrere VLANs über eine Verbindung zu übertragen. Es gitb zwei Trunking-Protokolle:
- IEEE 802.1Q: Standard-Trunking-Protokoll, fügt Tag mit VLAN-Informationen hinzu.
- ISL: Cisco-Proprietäres Trunk, fügt Tag mit VLAN-Informationen hinzu.
VTP
Das VLAN Trunking Protocol (VTP) ist ein Protokoll, um VLAN-Informationen über das Netzwerk zu verteilen.
Es wird verwendet, um VLANs auf mehreren Switches zu konfigurieren.
Es gibt drei VTP-Modi:
- Server: Der Server verwaltet die VLAN-Konfiguration und sendet sie an die Clients.
- Client: Der Client empfängt die VLAN-Konfiguration vom Server.
- Transparent: Der Transparent-Modus leitet VTP-Pakete durch, speichert aber keine VLAN-Informationen.