Switches - POE

Was ist ein Switch?

Mit einem Switch verbindet man alle Geräte (Computer, Drucker, u.a.) zu einem kabelgebundenen Netzwerk (LAN).
Gleiches kann man auch mit einem Hub umsetzen, allerdings ist der Switch (korrekterweise Switching-Hub) die bessere Variante, das dieser die Daten „kontrolliert“ verteilt und so den Datendurchsatz um ein vielfaches erhöht  - das Netz wird schneller.

Wie funktioniert ein Switch?

Durch das kontrollierte verschicken von Daten, können alle verfügbaren Ports eines Switches unabhängig voneinander Daten senden und empfangen, ohne sich in die Quere zu kommen. Die Basis eines sicheren und verlustfreien Datentransfers ist der interne Hochgeschwindigkeitsbus (Backplane) und der Datenpuffer (Cache).
Für die Art und Weise wie das „Switching“ von Port zu Port bzw. von Gerät zu Gerät funktioniert, gibt es verschiedene technische Methoden:

• Cut-Through
• Store-and-Forward
• Error-Free-Cut-Through
• Fragment-Free

Technische Methoden eines Switches?

Cut-Through

Diese Variante ist sehr schnell, da hier nur auf die MAC-Adresse des Zielgerätes geschaut wird und die Daten direkt an diese weitergeleitet werden. Hier besteht die Möglichkeit das fehlerhafte Daten zugestellt werden – diese müssen dann durch weitere Mechanismen abgefangen und korrigiert werden.

Store-and-Forward

Diese Methode beherrscht jeder Switch, allerdings ist sie auch die langsamste. Auch hier werden die Daten anhand der Ziel-MAC-Adresse zugestellt, jedoch wir hier zusätzlich eine Prüfsumme errechnet, welche mit dem CRC-Wert des jeweiligen Paketes verglichen wird. Treten hier Differenzen auf, werden die fehlerhaften Datenpakete verworfen und keine unnötigen, fehlerhaften Pakete verschickt.

Error-Free-Cut-Through

Diese ist eine Kompromiss-Methode der beiden zuvor genannten Methoden – „Cut-Through“ und „Store and Forward“ - die Funktionsweise wird anhand der Fehlerrate gesteuert.
Die Basis ist der „Cut-Through“ Modus, auch hier werden die Datenpakete direkt auf den Ziel-Port geschickt und eine Prüfsumme generiert. Weiter wird eine Kopie des verschickten Paketframes im Speicher behalten, differieren bei Paketübergabe die Prüfsummen, wird ein interner Fehler-Pro-Zeit-Counter hochgezählt. Wenn dieser einen bestimmten Fehlerwert überschreitet, wird der Switch in den „Store and Forward“ gesetzt, solange bis der Fehlertoleranz wieder unterschritten wird.

Fragment-Free

Hier werden die ersten 64 Bytes des Datenpaketes überprüft und bei Fehlerfreiheit an den Ziel-Port weitergeleitet.