Wie funktioniert ein Schalter?

Das Funktionsprinzip des Switches besteht darin, diese Funktion durch Lernen und Weiterleiten von Datenrahmen zu erreichen. Wenn der Switch einen Datenrahmen empfängt, analysiert er die Quell-MAC-Adresse im Datenrahmen, ordnet die Adresse der entsprechenden Schnittstelle zu und speichert diese Informationen in der internen Weiterleitungstabelle. Die Weiterleitungstabelle ist eine sehr wichtige Datenstruktur im Switch. Sie zeichnet die Korrespondenz zwischen MAC-Adressen und Schnittstellen auf. Diese Weiterleitungstabelle wird durch einen Lernprozess erstellt, d. h. wenn der Switch einen Datenrahmen empfängt, ordnet er die Quell-MAC-Adresse im Datenrahmen der Schnittstelle zu, die den Datenrahmen empfangen hat.

Ein Switch ist ein Netzwerkgerät, mit dem die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten im Netzwerk implementiert wird. Das Grundprinzip besteht darin, diese Funktion durch Lernen und Weiterleiten von Datenrahmen zu erreichen. Wenn der Switch einen Datenrahmen empfängt, analysiert er die Quell-MAC-Adresse im Datenrahmen, ordnet die Adresse der entsprechenden Schnittstelle zu und speichert diese Informationen in der internen Weiterleitungstabelle. Die Weiterleitungstabelle ist eine sehr wichtige Datenstruktur im Switch. Sie zeichnet die Korrespondenz zwischen MAC-Adressen und Schnittstellen auf. Diese Weiterleitungstabelle wird durch einen Lernprozess erstellt, d. h. wenn der Switch einen Datenrahmen empfängt, ordnet er die Quell-MAC-Adresse im Datenrahmen der Schnittstelle zu, die den Datenrahmen empfangen hat.

Wenn der Switch einen weiteren Datenrahmen empfängt, dessen Ziel-MAC-Adresse mit dem Eintrag in der Weiterleitungstabelle übereinstimmt, leitet er den Datenrahmen direkt an die entsprechende Schnittstelle weiter und erreicht so eine schnelle Datenübertragung. Wenn die Ziel-MAC-Adresse nicht in der Weiterleitungstabelle aufgezeichnet ist, sendet der Switch den Datenrahmen an alle Schnittstellen, um das Zielgerät zu finden. Dieser Vorgang wird Überschwemmung genannt. Darüber hinaus werden Broadcast- und Multicast-Frames an alle Ports weitergeleitet.

Einfach ausgedrückt funktioniert der Switch wie ein Postamt. Er ist für die schnelle und genaue Zustellung von Datenrahmen in komplexen Netzwerken verantwortlich und sorgt so für eine effektive Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten. Durch das Lernen und Weiterleiten von Datenrahmen kann der Switch automatisch die Zuordnungsbeziehung zwischen MAC-Adressen und Schnittstellen herstellen, den Datenübertragungspfad optimieren und die Gesamtleistung und Stabilität des Netzwerks verbessern.

Die Kernfunktion eines Switches besteht darin, mehrere physische Ethernet-Segmente zu verbinden, Konfliktdomänen zu isolieren und eine schnelle und transparente Vermittlung und Weiterleitung von Ethernet-Frames durchzuführen. Konkret prüft der Switch nach dem Empfang des Datenrahmens seine Ziel-MAC-Adresse und leitet den Datenrahmen dann über die Schnittstelle weiter, an der sich der Zielhost befindet. Dieser Prozess basiert hauptsächlich auf der MAC-Adresstabelle im Switch, die die entsprechenden Informationen zwischen allen MAC-Adressen im Netzwerk und jedem Port des Switches aufzeichnet.

Zuerst stellt der Switch die Zuordnungsbeziehung zwischen der Adresse und dem Switch-Port in der MAC-Adresstabelle basierend auf der Quell-MAC-Adresse im Datenrahmen her und schreibt sie in die MAC-Adresstabelle. Auf diese Weise kann der Switch, wenn er einen Datenrahmen empfängt, dessen Ziel-MAC-Adresse mit dem Eintrag in der MAC-Adresstabelle übereinstimmt, diesen direkt an die entsprechende Schnittstelle weiterleiten und so die Effizienz der Datenübertragung verbessern.

Zweitens: Wenn der Switch einen Datenrahmen mit einer Ziel-MAC-Adresse empfängt, die nicht in der MAC-Adresstabelle enthalten ist, überflutet er den Datenrahmen an alle Ports, um das Zielgerät zu finden. Dieser Vorgang wird Überschwemmung genannt. Darüber hinaus werden Broadcast- und Multicast-Frames an alle Ports weitergeleitet.

Zusätzlich zu den oben genannten Grundfunktionen verfügen moderne Switches auch über einige erweiterte Funktionen, wie z. B. VLAN-Aufteilung, Link-Aggregation, Spanning Tree-Protokoll usw. Diese Funktionen verbessern die Leistung und Flexibilität des Switches weiter und ermöglichen es ihm, eine Vielzahl komplexer Netzwerkanforderungen besser zu erfüllen.

Im Allgemeinen spielen Switches eine wichtige Rolle im Netzwerk. Sie können schnelle und effiziente Datenübertragungsdienste bereitstellen und die Stabilität und Verfügbarkeit des Netzwerks gewährleisten. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und dem kontinuierlichen Wachstum der Netzwerkanforderungen werden Switches auch in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Förderung des Fortschritts und der Entwicklung der Netzwerktechnologie spielen.

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