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So finden Sie den richtigen Netzwerk-Switch

18. August 2021
network switch

So finden Sie den richtigen Netzwerk-Switch

Den passenden Netzwerk-Switch für Ihr Netzwerk zu kaufen, kann eine Herausforderung sein. Normalerweise müssen IT-Techniker die verschiedenen Netzwerk-Switch-Typen kennen und unterscheiden und viele Faktoren beim Kauf von Netzwerk-Switches für das aktuelle und zukünftige Netzwerk berücksichtigen. Dieser Beitrag soll Ihnen als Leitfaden für den Kauf von Netzwerk-Switches dienen.

Wie Sie wissen, verbinden Netzwerk-Switches Geräte wie Computer, Drucker oder Server im selben Netzwerk und ermöglichen es den angeschlossenen Geräten, Informationen auszutauschen und miteinander zu kommunizieren. Es gibt mehrere Netzwerk-Switch-Typen auf dem Markt nach verschiedenen Normen. Der erste Schritt für den richtigen Switch-Kauf ist es, sich über die verschiedenen Netzwerk-Switch-Typen klar zu werden.

Unterschiedliche Netzwerk-Switch-Typen

Managed Switch vs. Unmanaged Switch

Nach Netzwerksteuerung und -konfiguration lassen sich Netzwerk-Switches in Managed Switches und Unmanaged Switches einteilen. Managed Switches haben mehr Möglichkeiten als Unmanaged Switches. Sie ermöglichen Ihnen eine bessere Kontrolle über Ihr Netzwerk und den gesamten Datenverkehr, der sich durch das Netzwerk bewegt, und Sie können jeden Port des Switches auf jede gewünschte Einstellung einstellen. Darüber hinaus bieten Managed Switches eine große Kontrolle darüber, wie die Daten über das Netzwerk laufen und wer Zugriff darauf hat. Mit SNMP-Unterstützung (Simple Network Management Protocol) können Sie mit Managed Switches auch den Status von Verbindungen überwachen und erhalten Statistiken wie Verkehrsdurchsatz, Netzwerkfehler und Port-Status. Im Allgemeinen verfügen Managed Switches über eine aus der Ferne zugängliche Konsole (Befehlszeile oder Web-Interface), damit Administratoren Änderungen oder Anpassungen vornehmen können, ohne sich am selben physischen Standort zu befinden.

managed switch vs. unmanaged switch Abbildung 1: Managed Switches vs. Unmanaged Switches

Im Gegensatz dazu sind Unmanaged Switches Plug-and-Play. Sie ermöglichen es Ethernet-Geräten, automatisch miteinander zu kommunizieren, indem sie per Auto-Negotiation Parameter wie die Datenrate und die Verwendung des Halbduplex- oder Vollduplex-Modus festlegen.

Fazit: Bei Managed Switches können Sie die Switch-Einstellungen entsprechend Ihren Systemanforderungen anpassen und den Status des Switches überwachen, während Unmanaged Switches mit einer festen Konfiguration ausgeliefert werden und keine Änderungen an dieser Konfiguration zulassen.

Modular Chassis Switch vs. Fixed Configuration Switch

Wie der Name schon sagt, ermöglichen modulare Switches das Hinzufügen von Erweiterungsmodulen in die Switches nach Bedarf und bieten damit die beste Flexibilität, um sich verändernden Netzwerken zu begegnen. Bei den modularen Chassis-basierten Switches haben Sie eine größere Auswahl an Schnittstellentypen. So können Sie beispielsweise 10GbE-Linecards einsetzen, die eine Kombination aus SFP/SFP+, X2, RJ45 und GBIC-Transceivern sein können. Einer der offensichtlichsten Vorteile eines modularen Chassis-basierten Switches ist die redundante und hochverfügbare Hardware.

Fixed Configuration Switch ist, wie der Name schon sagt, ein eigenständiger Ethernet-Switch in einem abgeschlossenen Gehäuse. Während modulare Switches die Möglichkeit bieten, Line-Cards oder Servicemodule nach Bedarf ein- und auszutauschen, ist ein Fixed Configuration Switch auf die Ports und Schnittstellen beschränkt, mit denen er vom Hersteller ausgeliefert wird. Fixed Configuration Switches werden mit 12, 24 oder 48 Gigabit-Ethernet-Ports und entweder 10 GbE- oder optischen Uplink-Ports ausgeliefert. Sie haben kleinere Shared-Port-Puffer, die bei sehr hohem Datenaufkommen problematisch werden können.

Fazit: Bei modularen Switches können Sie je nach Bedarf verschiedene Linecards hinzufügen. Den Fixed Configuration Switches fehlt jedoch diese physikalische Erweiterbarkeit, was sie zu einer hervorragenden Wahl für die Zugriffsebene eines Unternehmensnetzwerks macht.

Core Switch vs. Distribution Switch vs. Access Switch

Nach dem hierarchischen Internetworking-Modell gibt es drei Schichten - Core, Distribution und Access.

Der Core-Layer gilt als das Rückgrat des Netzwerks und umfasst High-End-Switches und Hochgeschwindigkeitskabel. Sie ist für den schnellen und zuverlässigen Transport von Daten über ein Netzwerk verantwortlich. Alle anderen zwei Schichten hängen von ihr ab. Ihr Zweck ist es, die Latenzzeit bei der Zustellung von Paketen zu reduzieren. Auf dem Core-Layer ist Effizienz der Schlüsselbegriff. Daher hat der Core-Switch den Vorteil des Backplane-Switching - die Fähigkeit, den Datenverkehr über den Core zu leiten, ohne die Grenzen von 1 GBit/s oder gar 10 GBit/s zu überschreiten und so eine maximale Leistung zu erreichen. Im Allgemeinen endet das Backbone des Netzwerks dort, wo das Switching endet und das Routing beginnt, wobei Core-Switches sowohl als Switching- als auch als Routing-Engines dienen. In vielen Fällen verfügen Core-Switches als Teil ihrer Routing-Funktionen auch über interne Firewall-Funktionen, die Netzwerkmanagern helfen, den Datenverkehr zu segmentieren und zu kontrollieren, während er von einem Teil des Netzwerks zum anderen fließt.

network switch Abbildung 2: Beispiel für den Einsatz von Core-Switches, Distribution-/Aggregation-Switches und Access-Switches

Der Distribution-Layer, auch Workgroup-Layer genannt, umfasst LAN-basierte Router und Layer-3-Switches. Sie ist für das Routing zuständig. Das Hauptziel des Distribution-Layers ist einfach die Reduzierung der Verkabelung und das Netzwerkmanagement, indem er die vielen Uplinks von Edge-/Access-Switches nimmt und sie zu Verbindungen mit höherer Geschwindigkeit aggregiert. Auf dieser Schicht beginnen Sie, die Kontrolle über die Netzwerkübertragung auszuüben, einschließlich dessen, was in das Netzwerk hineinkommt und was aus dem Netzwerk herausgeht. Distribution-/Aggregation-Layer-Switches haben strenge Leistungsanforderungen, einschließlich niedriger Latenz und größerer MAC-Adresstabellen. Darüber hinaus sollten Distributions-Switches Non-Stop-Service bieten, wie z. B. In-Service-Upgrades (Software-Upgrades, die keinen Neustart oder eine signifikante Unterbrechung des Datenverkehrs erfordern) und Hot-Swap-Lüfter- und -Netzteilmodule.

Der Access-Layer, auch Desktop-Layer genannt, umfasst Hubs und Standard-Switches. Sie ermöglicht es Arbeitsgruppen und Anwendern, die von der Distributions- und Core-Schicht bereitgestellten Dienste zu nutzen. Die Switches, die direkt mit den Endbenutzergeräten verbunden sind, werden als „Edge“- oder „Access“-Switches bezeichnet. Die Access-Layer-Switches sind keine leistungsstarken Geräte. Edge-/Access-Switches werden in der Regel aufgrund von zwei Hauptanforderungen ausgewählt: hohe Portdichte und niedrige Kosten pro Port. Außerdem unterstützen sie in der Regel PoE, das viele Endgeräte mit Strom versorgen kann. Da der primäre Zweck des Access-Switches darin besteht, Ethernet-Pakete weiterzuleiten, gibt es für die meisten Gebäude keinen Grund, teure Netzwerk-Switches mit vielen Funktionen zu kaufen.

Fazit: Der Core-Switch sollte immer ein schneller, voll funktionsfähiger Managed Switch sein. Der Distribution-Switch setzt alle Formen von Netzwerkrichtlinien durch. Sie müssen über genügend CPU-Geschwindigkeit und Speicher verfügen, um alle Aufgaben mit oder nahe der Leitungsgeschwindigkeit durchzuführen. Access-Switches haben in der Regel die höchste Port-Dichte, bieten aber von allen Netzwerk-Switch-Typen den geringsten Durchsatz pro Port.

Layer-2-Switch vs. Layer-3-Switch vs. Layer-4-Switch

Ein Layer-2-Switch arbeitet auf Schicht 2 des OSI-Modells (Open Systems Interconnection), der Datenverbindungsschicht. Er ist ein LAN-Gerät, das auch als Multiport-Bridge bezeichnet werden kann. Layer-2-Switches leiten Ethernet-Frames zwischen Ethernet-Geräten weiter. Sie kümmern sich nicht um IP-Adressen und untersuchen auch nicht die IP-Adressen, wenn die Frames durch den Switch fließen. Stattdessen leiten sie Frames basierend auf der MAC-Adresse (Media Access Control) weiter.

Ein Layer-3-Switch, der auch als Multilayer-Switch bezeichnet wird, kombiniert die Aufgaben eines Switches und eines Routers. Er ist wie ein High-Speed-Router ohne die WAN-Konnektivität, da er die gleiche IP-Routing-Tabelle für Lookups hat und eine Broadcast-Domäne bildet. Layer-3-Switches machen die Verwendung von VLANs (Virtual Local Area Networks) und das InterVLAN-Routing einfacher und schneller, da zwischen den einzelnen VLANs kein separater Router erforderlich ist. Layer-3-Switches verwenden eine Switch-Backplane, deren Bandbreitenkapazität weitaus größer ist als die einer einzelnen oder mehrerer Ethernet-Schnittstellen, die in einem Portkanal zusammengefasst sind. Mit anderen Worten: Layer-3-Switches verbessern die VLAN-Leistung, da sie die Engpässe beseitigen, die entstehen, wenn man versucht, InterVLAN-Routing mit einem Layer-2-Switch durchzuführen, der mit einem Router verbunden ist. Wie das folgende Bild zeigt, muss der Layer-3-Switch noch die MAC-Adresse von PC B durch eine ARP-Anforderung auflösen, die an VLAN 20 gesendet wird. Anschließend schreibt er die entsprechende Ziel-MAC-Adresse um und leitet das Paket wieder aus dem Schicht-2-Segment heraus.

layer 3 switch Abbildung 3: Der Layer-3-Switch leitet die Pakete zwischen den VLANs über seine beiden VLAN-Schnittstellen weiter.

Ein Layer-4-Switch ist hauptsächlich für die Analyse und Steuerung des Netzwerkverkehrs auf Layer 4 oder der Transportschicht des OSI-Modells zuständig. Layer-4-Switches treffen Entscheidungen zur Weiterleitung von Paketen nicht nur auf Basis der MAC- und IP-Adresse, sondern auch auf Basis der Anwendung, zu der ein Paket gehört. Sie sind in der Lage zu erkennen, welche Anwendungsprotokolle (HTTP, SNTP, FTP usw.) in jedem Paket enthalten sind, und sie verwenden diese Informationen, um das Paket an die entsprechende Software der höheren Schicht weiterzuleiten.

Fazit: Layer-2-Switch helfen hauptsächlich, dass der Verkehr von Geräten innerhalb eines LANs zueinander gelangt. Layer-3-Switches sind für Ethernet-Netzwerke der Enterprise-Klasse zugeschnitten, die in kleinere Netzwerke unterteilt werden müssen oder bei denen der Verkehr zwischen LANs (oder VLANs) gekreuzt werden muss. Layer-4-Switch ermöglicht die Festlegung von Prioritäten für den Netzwerkverkehr je nach Anwendung.

So finden Sie den richtigen Netzwerk-Switch

Wie oben erwähnt, gibt es viele verschiedene Netzwerk-Switch-Typen. Was müssen Sie also wissen bzw. was sollten Sie vor dem Kauf eines Netzwerk-Switches beachten? Im Allgemeinen können Sie Netzwerk-Switches auf der Grundlage der folgenden Punkte kaufen.

Port-Dichte und Latenzzeit

Netzwerk-Switches gibt es in verschiedenen Formen und Größen in Bezug auf Port-Typen und Port-Kapazitäten, von kleinen 1-Rack-Unit-Switches bis hin zu massiven Blade-Chassis-Switches, die mehrere Racks füllen. Unterschiedliche Architekturen diktieren, wie viele physikalische Ports eines bestimmten Transporttyps möglich sind. Es liegt an Ihnen, die Anzahl der Ethernet-Kupfer-/Glasfaser-Ports zu ermitteln, die Sie derzeit und auch in Zukunft benötigen.

Darüber hinaus spielt auch die Latenz eine immer größere Rolle, da die IT eine Verlagerung von Verkehrsströmen, die überwiegend in Nord/Süd-Richtung (Server zu Benutzer) verlaufen, zu solchen, die hauptsächlich in Ost/West-Richtung (Server zu Server) verlaufen, verhandelt. Dies erfordert Netzwerktopologien, die minimale Latenzen und Verzögerungen erzeugen, um Probleme mit der Anwendungsleistung zu vermeiden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, eine genaue Schätzung der aktuellen und zukünftigen Datenfluss-Mappings und ihrer Durchsatzanforderungen zu erhalten und dann die richtige Switch-Größe mit ausreichender Backplane-Durchsatzkapazität zu wählen, um Engpässe zu vermeiden.

ToR- oder EoR-Architektur

Konfiguration oder einer vollständig zentralisierten Switch-Architektur ist ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt. Wenn die Verkabelung für eine End-of-Row-Konfiguration bereits vorhanden ist, ist es in der Regel sinnvoll, die vorhandene Verkabelung wiederzuverwenden und die End-of-Row-Switches mit größerer Kapazität einzusetzen. Wenn eine neue Verkabelung verwendet werden soll, können Sie Top-of-Rack-Optionen in Betracht ziehen, die mehr Flexibilität in Bezug auf die physische Portabdeckung im Rechenzentrum bieten.

EoR architecture vs. ToR architecture Abbildung 4: EoR-Architektur vs. ToR-Architektur

PoE oder nicht-PoE

Mit den verschiedenen Gerätetypen, die an Unternehmensnetzwerke angeschlossen werden, ist ein Netzwerk-Switch, der ein Stromsignal über eine Ethernet-Verbindung senden kann, wichtiger denn je. Durch die PoE-Unterstützung kann ein Switch IP-Telefone, Wireless Access Points, Internet Protocol-Sicherheits- und Überwachungskameras und andere Geräte direkt über die Ethernet-Verkabelung mit Strom versorgen. Dies erspart Unternehmen das Verlegen separater Stromkabel zu diesen Geräten. Für den Anschluss von Desktops oder anderen Gerätetypen, die kein PoE benötigen, wären jedoch die Nicht-PoE-Switches eine kostengünstige Option.

PoE network Abbildung 5: Beispiel für ein PoE-Netzwerk

Stackable oder Standalone

Wenn das Netzwerk wächst, benötigen Sie mehr Switches, um die Netzwerkkonnektivität für die wachsende Anzahl von Geräten im Netzwerk bereitzustellen. Bei der Verwendung von Standalone-Switches wird jeder Switch als einzelne Einheit verwaltet, auf Fehler untersucht und konfiguriert. Im Gegensatz dazu bieten Stackable Switches eine Möglichkeit zur Vereinfachung und Erhöhung der Verfügbarkeit des Netzwerks. Ein Stackable-Switch ist ein Netzwerk-Switch, der im Standalone-Betrieb voll funktionsfähig ist, aber auch für den gemeinsamen Betrieb mit einem oder mehreren anderen Netzwerk-Switches eingerichtet werden kann, wobei diese Gruppe von Switches die Eigenschaften eines einzelnen Switches aufweist, aber die Port-Kapazität der Summe der kombinierten Switches besitzt.

Um eine Netzwerkerweiterung zu erreichen, gibt es neben dem Stacking von Netzwerk-Switches zwei weitere Methoden: Uplink und Clustering. Einfach ausgedrückt, ermöglicht Stacking die Kombination von zwei oder mehr physischen Switches, die wie ein einziger erscheinen, und erlaubt die Verwaltung aller Switches und Ports des Stacks von einer einzigen Management-Konsole aus. Uplink ist ein anderes Wort für einen MDI-X-Port - ein Port, der es Ihnen ermöglicht, ein Ethernet-Kabel von einem Switch zu einem anderen zu verlegen, um Ports, Entfernung usw. hinzuzufügen. Wenn Sie die Switches clustern, können Sie mehrere Switches über eine einzige IP-Adresse verwalten.

Hinweis: Seien Sie vorsichtig bei Netzwerk-Switches auf dem Markt, die als „Stackable“ verkauft werden, wenn sie lediglich eine einzige Benutzeroberfläche oder eine zentrale Verwaltungsschnittstelle bieten, über die Sie zu jeder einzelnen Switch-Einheit gelangen können. Dieser Ansatz ist nicht stapelbar, sondern in Wirklichkeit „clustering“. Sie müssen immer noch jedes Feature wie ACLs, QoS, Port Mirroring usw. auf jedem Switch einzeln konfigurieren. Nehmen Sie das Folgende als Beweis - kann ich eine Link-Aggregationsgruppe mit einem Port in einer Einheit des Stacks und einem anderen Port dieser Gruppe in einer anderen Einheit des Stacks erstellen? Kann ich einen Port an einer Einheit im Stack auswählen und den Datenverkehr an einen Port an einer anderen Einheit des Stacks spiegeln? Wenn ich eine ACL für Sicherheitszwecke konfiguriere, kann ich diese auf einen beliebigen Port auf einer beliebigen Einheit im Stack anwenden? Wenn die Antwort auf eine dieser Fragen „Nein“ lautet, arbeiten Sie wahrscheinlich nicht mit einem Stackable Switch.

Der Kauf des richtigen Netzwerk Switches

Netzwerk-Switches zu kaufen, die nicht nur die beste Netzwerk-Performance gewährleisten, sondern auch in der Zukunft noch funktionieren, ist keine leichte Aufgabe. Sie müssen beim Kauf von Netzwerk-Switches eine Menge beachten. Der beste Weg, den Kauf von Netzwerk-Switches anzugehen, besteht darin, zunächst die von den Anbietern angebotenen Arten von Netzwerk-Switches zu verstehen und festzustellen, welche Funktionen für das vorhandene Netzwerk erforderlich sind. Dann können Sie die Anbieter anhand der Qualität des Supports, den sie bieten, und ihrer Wege zur Zukunftssicherheit Ihrer Investition bewerten.


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