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diesen besonderen Umständen sind beide Seiten in der Lage, auf den so genannten Full-Duplex Betrieb umzuschalten, was bedeutet, dass die betreffenden Stationen gleichzeitig senden und empfangen können. Die theoretische Bandbreite wird damit verdoppelt. 7.3 Vereinfachtes Netzwerkdesign Auch wenn man womöglich geneigt ist, auf diesen zusätzlichen Leistungszuwachs zu verzichten, so hat der Full- Duplex Betrieb in der Praxis einen weiteren wichtigen Vorteil: Die Regeln für das Netzwerkdesign werden wesentlich einfacher und schnelle Netze mit Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s) sind sogar nur noch auf diese Weise realisierbar. Bei der Bemessung erlaubter Leitungslängen und bei der Kaskadierung mehrerer Switches zählt in diesem Fall nur noch die Signaldämpfung und nicht mehr, wie bei Hubs, die Signallaufzeit (in der Collision Domain). Moderne Switching-Komponenten unterstützen aus diesen Gründen nicht nur verschiedene Geschwindigkeiten pro Port (z.B. 10/100 Mbit/s oder 10/100/1000 Mbit/s), sondern neben Half-Duplex auch den Full-Duplex Betrieb. Beide Funktionen werden zwischen den Nachbar- Stationen auf die jeweils günstigste Betriebsart ausgehandelt (Auto-Negotiation). Bei der Kaskadierung mehrerer Switches wird die Verbindung somit mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit und im Full-Duplex Modus betrieben. Wenn dazu Kupferports eingesetzt werden, müssen entweder ein so genanntes Cross-Over-Kabel verwendet werden oder zumindest eine Seite unterstützt Auto MDI/MDI-X. In der Praxis bedeutet das: – Endgeräte können unabhängig von der Portgeschwindigkeit immer mit Kupferleitungen (Cat.5 Qualität) von bis zu 100 m Gesamtlänge angeschlossen werden. Das gilt für 10 Mbit/s, 100 Mbit/s und 1000 Mbit/s Ports. 16 – Innerhalb eines lokalen Netzwerkes können beliebig viele Switches kaskadiert werden und somit der Radius des Netzwerkes bei Bedarf entsprechend vergrößert werden. – Für Distanzen über mehr als 100 m zwischen 2 Switches empfiehlt sich der Einsatz von Glasfaserleitungen. Hier können, je nach Fiberport bis zu mehrere Kilometer überbrückt werden. Wichtig bei der Kombination eines Switches mit mehreren Hubs: Bei vorhandenen Hubs für den Anschluss von PCs kann man einen Switch als zentrale Komponente zur Verbindung mehrerer Hubs einsetzen. Hier gelten zwar weiterhin die in den vorherigen Kapiteln beschriebenen Ethernet Konfigurationsregeln für Repeater (Längenbeschränkung, max. Anzahl von Hubs in Serie), jedoch endet der Geltungsbereich jeweils am Port des zentralen Switches. Die Verbindung zwischen Hub und Switch benötigt ebenfalls das Auskreuzen von Sende- und Empfangsleitungen (Cross-Over Leitung oder Auto MDI/MDI-X), die Portgeschwindigkeit entspricht der des Hubs (10 oder 100 Mbit/s), außerdem ist der Half-Duplex Modus notwendig. Solange jede einzelne Collision Domain in sich richtig konfiguriert ist, können auf diese Weise beliebig viele Netzwerke über Switches zusammengefasst werden. Durch die Funktion Auto MDI/MDI-X kann ein Switch automatisch erkennen, ob an einem Port ein Endsystem oder ein anderer Switch angeschlossen ist. Im zweiten Falle werden automatisch die Sende- und Empfangskabel ausgekreuzt und man benötigt keine speziellen Cross-Over- Kabel. Auto-Negotiation ist ein Signalisierungsverfahren, das zwei benachbarten Netzwerkstationen, die über einen Kupferanschluss miteinander verbunden sind, erlaubt, den optimalen Betrieb der Ethernet Netzwerkverbindung auszuhandeln (10 Mbit/s, 100 Mbit/s oder 1000 Mbit/s, Half-Duplex oder Full-Duplex Modus).
8. Virtuelle lokale Netze (VLANs) VLANs sind eine Funktionalität, die meist nur bei „intelligenten“ höherwertigen Switches gefunden werden kann. Um beurteilen zu können, ob man auf dieses zusätzliche Ausstattungsmerkmal Wert legen soll, wird die Funktionsweise und der damit verbundene Vorteil beim Netzbetrieb kurz erläutert. Mit der VLAN-Technik lassen sich die Ports eines Switches unterschiedlichen, völlig voneinander isolierten Netzwerken zuteilen. Das im Zusammenhang mit Switches beschriebene intelligente Weiterleiten von Paketen wird dadurch unterdrückt. Die Anzahl der realisierbaren VLANs hängt von dem jeweiligen Gerät ab, das theoretische Limit ist 4095. Da zum Einrichten von VLANs die Konfiguration des Switches geändert werden muss, ist diese Funktion nur bei so genannten managebaren Switches möglich. Der Einsatz von VLANs hat dreierlei Nutzen: – Sicherheit: Das Netzwerk kann in mehrere voneinander getrennte Netze aufgeteilt werden. Somit ist mit einem einzigen Switch der voneinander isolierte Betrieb eines Verwaltungsnetzes und eines Schulungsnetzes möglich. – Eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Netzwerkes. So können in einer LAN Infrastruktur verschiedene Netze, z.B. auf IP Ebene effektiv nebeneinander betrieben werden. – Vermeidung von Leistungsverlusten bei großen Netzen bei einem hohen Anteil von Multicast- und Broadcast- Paketen. Diese Pakete leitet ein Switch ohne VLAN-Funktion an alle Ports weiter, was bedeutet, dass bei Störungen, bei bestimmten Anwendungen oder auch einfach bei großen Netzen mit vielen Stationen besonders die langsamen Ports mit 10 Mbit/s mit diesen „Postwurfsendungen an alle Haushalte“ stark belastet werden. Anwendungsbeispiele: Wie erwähnt, lassen sich auf einem Switch beispielsweise 2 VLANs einrichten, eines dieser Netze dient zur Verwaltung, das andere zur Schulung. Alternativ können natürlich auch zwei getrennte Switches verwendet werden. Ein gemeinsamer Server soll in beiden VLANs erreichbar sein. Der Port, an welchem dieser Server angeschlossen ist, kann beiden VLANs zugeordnet werden. Diese überlappen sich also am Serverport, ohne jedoch miteinander verbunden zu sein. Damit der angeschlossene Server auch unterscheiden kann, aus welchem VLAN die Anfrage kommt, kann der Switch die Pakete jeweils kennzeichnen, indem ein so genannter VLAN-Tag an einer bestimmten Stelle eingefügt wird. Der Server wird dann die Antwort ebenfalls mit diesem VLAN- Tag markieren, so dass der Switch diese Pakete in das richtige VLAN einspeisen kann, um danach diese Markierung wieder zu entfernen. Alternativ kann man den Server auch mit zwei Netzwerkkarten ausstatten. Das Verwaltungs- und Schulungsnetz soll an verschiedenen Stellen im Gebäude erreichbar sein. Dazu kann man mehrere Switches, an deren Ports diese beiden VLANs konfiguriert sind, untereinander verbinden. Diese Verbindungen arbeiten, vergleichbar mit dem oben erwähnten Serverport, für beide VLANs und markieren die Pakete zur Unterscheidung. Am Zielswitch angekommen, wird auch hier die Markierung wieder entfernt und an die Stationen des betreffenden VLANs weitergeleitet. Alternativ können auch verschiedene getrennte Verbindungsleitungen verwendet werden. 17
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