[AipuWaton] Grundlegendes Wissen für Netzwerkingenieure: Core-Switches beherrschen

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In der Netzwerktechnik ist das Verständnis von Core-Switches entscheidend für eine effiziente Datenverarbeitung und reibungslose Kommunikation. Core-Switches bilden das Rückgrat eines Netzwerks und ermöglichen den Datentransfer zwischen verschiedenen Subnetzen. Dieser Artikel beschreibt sechs grundlegende Konzepte, die jeder Netzwerktechniker verstehen sollte, um den Einsatz von Core-Switches zu optimieren und die Gesamtleistung des Netzwerks zu verbessern.

Grundlegendes zur Backplane-Bandbreite

Die Backplane-Bandbreite, auch Switching-Kapazität genannt, ist der maximale Datendurchsatz zwischen dem Schnittstellenprozessor eines Switches und dem Datenbus. Stellen Sie sie sich wie die Gesamtzahl der Leitungen einer Überführung vor – mehr Leitungen bedeuten einen höheren Datenfluss. Da die gesamte Portkommunikation über die Backplane läuft, stellt diese Bandbreite in Zeiten mit hohem Datenverkehr oft einen Engpass dar. Je größer die Bandbreite, desto mehr Daten können gleichzeitig verarbeitet werden, was zu einem schnelleren Datenaustausch führt. Umgekehrt verlangsamt eine begrenzte Bandbreite die Datenverarbeitung.

Schlüsselformel:
Backplane-Bandbreite = Anzahl der Ports × Portrate × 2

Beispielsweise hätte ein Switch mit 24 Ports, die mit 1 Gbit/s arbeiten, eine Backplane-Bandbreite von 48 Gbit/s.

Paketweiterleitungsraten für Layer 2 und Layer 3

Daten in einem Netzwerk bestehen aus zahlreichen Paketen, deren Verarbeitung jeweils Ressourcen erfordert. Die Weiterleitungsrate (Durchsatz) gibt an, wie viele Pakete innerhalb eines bestimmten Zeitraums verarbeitet werden können, Paketverluste ausgenommen. Diese Kennzahl ähnelt dem Verkehrsfluss auf einer Brücke und ist eine wichtige Leistungskennzahl für Layer-3-Switches.

Bedeutung der Leitungsgeschwindigkeitsumschaltung:
Um Netzwerkengpässe zu vermeiden, müssen Switches eine Leitungsgeschwindigkeit erreichen, d. h. ihre Schaltrate muss der Übertragungsrate der ausgehenden Daten entsprechen.

Durchsatzberechnung:
Durchsatz (Mpps) = Anzahl der 10-Gbit/s-Ports × 14,88 Mpps + Anzahl der 1-Gbit/s-Ports × 1,488 Mpps + Anzahl der 100-Mbit/s-Ports × 0,1488 Mpps.

Ein Switch mit 24 1-Gbit/s-Ports muss einen Mindestdurchsatz von 35,71 Mpps erreichen, um einen effizienten, blockierungsfreien Paketaustausch zu ermöglichen.

Skalierbarkeit: Planung für die Zukunft

Skalierbarkeit umfasst zwei Hauptdimensionen:

Anzahl der Steckplätze

Die Anzahl der Steckplätze in einem Switch bestimmt, wie viele Funktions- und Schnittstellenmodule installiert werden können. Jedes Modul belegt einen Steckplatz und begrenzt somit die maximale Anzahl der vom Switch unterstützten Ports.

Modultypen

Eine große Auswahl an unterstützten Modultypen (z. B. LAN, WAN, ATM) verbessert die Anpassungsfähigkeit eines Switches an unterschiedliche Netzwerkanforderungen. Beispielsweise sollten LAN-Module verschiedene Formen wie RJ-45 und GBIC umfassen, um den unterschiedlichen Netzwerkanforderungen gerecht zu werden.

Layer 4-Switching: Verbesserung der Netzwerkleistung

Layer-4-Switching beschleunigt den Zugriff auf Netzwerkdienste, indem es nicht nur MAC- oder IP-Adressen, sondern auch TCP/UDP-Anwendungsportnummern auswertet. Layer-4-Switching wurde speziell für schnelle Intranet-Anwendungen entwickelt und verbessert nicht nur den Lastenausgleich, sondern bietet auch Kontrollen basierend auf Anwendungstyp und Benutzer-ID. Dadurch sind Layer-4-Switches ideale Sicherheitsnetze gegen unbefugten Zugriff auf sensible Server.

Modulredundanz: Gewährleistung der Zuverlässigkeit

Redundanz ist der Schlüssel zu einem robusten Netzwerk. Netzwerkgeräte, einschließlich Core-Switches, sollten über Redundanzfunktionen verfügen, um Ausfallzeiten bei Ausfällen zu minimieren. Wichtige Komponenten wie Verwaltungs- und Stromversorgungsmodule müssen über Failover-Optionen verfügen, um einen stabilen Netzwerkbetrieb zu gewährleisten.

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Routing-Redundanz: Steigerung der Netzwerkstabilität

Die Implementierung der Protokolle HSRP und VRRP gewährleistet effektiven Lastausgleich und Hot Backups für Kerngeräte. Im Falle eines Switch-Ausfalls innerhalb eines Kern- oder Dual-Aggregation-Switch-Setups kann das System schnell auf Backup-Maßnahmen umschalten. Dies gewährleistet nahtlose Redundanz und die Aufrechterhaltung der gesamten Netzwerkintegrität.

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Abschluss

Die Integration dieser grundlegenden Switch-Kenntnisse in Ihr Netzwerk-Engineering-Repertoire kann Ihre betriebliche Effizienz und Effektivität bei der Verwaltung von Netzwerkinfrastrukturen deutlich verbessern. Durch das Verständnis von Konzepten wie Backplane-Bandbreite, Paketweiterleitungsraten, Skalierbarkeit, Layer-4-Switching, Redundanz und Routing-Protokollen sind Sie in einer zunehmend datengesteuerten Welt immer einen Schritt voraus.

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Veröffentlichungszeit: 16. Januar 2025