Definition

Switch

In einem Telekommunikations-Netzwerk bezeichnet man ein Gerät als Switch, das eintreffende Daten von beliebigen Input-Ports zu einem speziellen Output-Port bündelt. Dieser leitet die Daten dann an das vorhergesehen Ziel weiter. 

Bei einem herkömmlichen leitungsvermittelten Telefon-Netzwerk verwendet man einen oder mehrere Switches, um eine dedizierte, aber temporäre Verbindung oder Leitung herzustellen, damit zwei Parteien kommunizieren können. 

In einem Ethernet-LAN (Local Area Network) kann der Switch anhand der Adresse des physischen Geräts (Media Access Control oder MAC), die sich in jedem eintreffendem Nachrichten-Frame befindet, herausfinden, an welchen Output-Port die Daten geleitet werden müssen. 

In einem Paket-geswitchten WAN (Wide Area Network) wie dem Internet, entscheidet sich der Switch anhand der IP-Adresse in jedem Paket, welcher Output-Port für die nächste Stufe auf dem Weg zum Ziel genutzt werden muss.

Im OSI-Kommunikations-Modell (Open Systems Interconnection), hat ein Switch eine Layer-2- oder Datenverbindungsschicht-Funktion. Das Gerät sieht sich dabei einfach jedes Paket oder jede Dateneinheit an und findet anhand der physischen Adresse (die „MAC-Adresse“) heraus, für welches Gerät eine Dateneinheit bestimmt ist. 

Danach leitet die Komponente das entsprechend weiter. Bei einem WAN wie dem Internet muss die Zieladresse allerdings mit einer Routing-Tabelle herausgefunden werden. Das erledigt ein Gerät, das sich Router nennt. Einige neuere Switche stellen auch Routing-Funktionen (OSI Layer 3 oder Netzwerk-Ebene) zur Verfügung. Man nennt diese Geräte manchmal IP-Switches.

In größeren Netzwerken nennt man die Reise von einem Switch-Punkt zum nächsten einen Hop. Die Zeit, die ein Switch zum Herausfinden benötigt, wohin die Daten-Einheit transportiert werden soll, nennt sich Latenz

Switches in einem Netzwerk sind sehr flexibel, was allerdings mit Latenz erkauft wird. Switches findet man in den Backbone- und Gateway-Schichten von Netzen, in denen man Netzwerke miteinander verbindet. Ebenso sind Sie in Subnetzwerk-Ebenen zuhause, wo man die Daten nahe zum Ziel oder zum Ursprung weiterleitet. Erstere bezeichnet man auch als Core Switches und die letzteren als Desktop Switches.

In den einfachsten Netzwerken benötigt man keine Switches, damit Nachrichten versendet und empfangen werden können. Möglicherweise ist ein LAN mit Token Ring oder einem Bus-System realisiert. Dort untersucht jedes mögliche Ziel jede Nachricht und liest diejenigen, die seine Adresse enthalten.

Circuit-Switching versus Paket-Switching

Der Netzwerkpfad lässt sich für einen gewissen Zeitraum exklusiv von zwei oder mehr Parteien nutzen. Später schaltet man um und verbindet andere Kommunikations-Partner. Diese Art von „Switching“ nennt man Leitungsvermittelnd (Circuit Switching). Die jeweilige Leitung stellt für eine gewisse Dauer einen dedizierten und dauerhaften Pfad dar. Herkömmliche analoge Telefonanrufe verwenden leitungsvermitteltes Switching.

Heutzutage verwenden gesendete Daten meist digitale Signale, die in Netzwerken mit Paket-Switching übertragen werden. Setzt man auf Paket-Switching, können sich alle Netzwerk-Anwender die gleichen Pfade zur gleichen Zeit teilen. 

Die spezielle Route, die eine Daten-Einheit nimmt, hängt von den Änderungen der Konditionen ab. Bei Paket-Switching wird eine Nachricht in Pakete unterteilt. Diese bestehen aus gewissen Byte-Einheiten. Die Netzwerkadressen des Senders und die des Ziels sind Bestandteile eines Pakets. 

Jeder Netzwerkknoten sieht sich die Pakete an und weiß, wohin diese als nächstes geschickt werden sollen. Pakete derselben Nachricht nehmen vielleicht unterschiedliche Routen und kommen nicht in derselben Reihenfolge an wie sie gesendet wurden. Am Ziel werden alle Pakete einer Nachricht gesammelt und wieder zur ursprünglichen Nachricht rekonstruiert.

Artikel wurde zuletzt im November 2014 aktualisiert

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