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Switching auf der OSI Ebene 2, 3 oder 4

Switching auf der OSI-Ebene 2, 3 und 4


Mit der raschen Entwicklung von Computernetzwerken in den letzten zehn Jahren wurde Highend-Switching zu einer wichtigen Funktionen eines Netzwerks für die effiziente und schnelle Datenübertragung von einem Ort zum anderen.
Und so funktioniert ein Switch: Während die Daten den Switch passieren untersucht dieser die an die einzelnen Pakete angehängten Adressdaten. Anhand dieser Informationen bestimmt der Switch das Ziel des jeweiligen Pakets im Netzwerk. Anschließend erstellt er einen virtuellen Link zu diesem Ziel und liefert das Paket aus.
Die Effizienz und Geschwindigkeit eines Switch hängt von seinen Algorithmen, seiner Switching Fabric und seinen Prozessor ab. Seine Komplexität wird durch die Schicht bestimmt, auf der der Switch im OSI (Open Systems Interconnection)-Referenzmodell arbeitet.
OSI ist ein schichtweise aufgebauter Netzwerkdesignrahmen, der einen Standard für die Zusammenarbeit von Geräten verschiedener Hersteller bereitstellt. Netzwerkadressen basieren auf diesem OSI-Modell und sind hierarchisch aufgebaut. Je mehr Details enthalten sind, desto präziser wird die Adresse und desto leichter lässt sich das Ziel auffinden. Auf welcher Schicht der Switch arbeitet, hängt davon ab, wie viele Adressdetails der ihn passierenden Daten er liest.
Switches heissen auch MAC- oder IP-Level-Switch. Ein MAC-Level-Switch arbeitet auf Layer 2, kann aber auch auf Layer 2 und 3 des OSI-Modells arbeiten. IP-Level-Switches arbeiten auf Layer 3, Layer 4 oder Layer 3 und 4.

OSI Modell für Open Systems Interconnection

Layer 2 (die Datenverbindungsschicht)
Layer 2-Switches arbeiten mit den Data-Link Layer-Adressen (MAC). Link-Layer-, Hardware- oder MAC-Layer-Adressen bezeichnen einzelne Geräte. Den meisten Hardware-Geräten wird diese Nummer bei der Herstellung fest zugewiesen.

Switches, die auf Layer 2 arbeiten, sind sehr schnell, weil sie die Pakete lediglich nach MAC-Adressen sortieren und ihre Layer 3-Daten nicht auf weitere Informationen untersuchen.

Layer 3 (die Vermittlungsschicht)
Layer 3-Switches nutzen Netzwerk- oder IP-Adressen, die Standorte im Netzwerk bezeichnen. Ein solcher Standort kann eine Workstation, die Speicherposition eines Computers oder ein anderes Datenpaket sein, das in einem Netzwerk übertragen wird.

Layer 3 Switches benötigen mehr Zeit für die Untersuchung von Paketen als Layer 2-Geräte und nutzen Routing-Funktionen, um die besten Übertragungswege der Pakete an ihr Ziel aktiv zu berechnen.


Layer 4 (die Transportschicht)
Auf Layer 4 des OSI-Modells wird die Kommunikation zwischen Systemen koordiniert. Layer 4-Switches können feststellen, welche Anwendungsprotokolle (HTTP, SNTP, FTP usw.) ein Paket enthält und nutzen diese Information, um das Paket an die richtige Higher-Layer-Software zu übergeben. Layer 4-Switches treffen Entscheidungen nicht nur anhand ihrer MAC- und ihrer IP-Adresse, sondern auch anhand der Anwendung, zu der ein Paket gehört.

Da Layer 4-Geräte Ihnen ermöglichen, den Datenverkehr im Netzwerk nach Anwendungen zu priorisieren, können Sie den Paketen geschäftskritischer Inhouse-Anwendungen wie E-Mail und Videokonferenzen eine hohe Priorität und andere Weiterleitungs-regeln zuweisen als Paketen mit niedriger Priorität, etwa dem generischen, HTTP-basierten Internetverkehr. Außerdem stellen Layer 4-Switches einen wirksamen Wire-Speed-Sicherheitsschild für Ihr Netzwerk bereit, da alle firmen- oder branchenspezifischen Protokolle auf autorisierte Switch-Ports oder Benutzer beschränkt werden. Dieses Sicherheitsmerkmal wird häufig durch Verkehrsfilterungs- und Weiterleitungsfunktionen verstärkt.

Geschwindigkeit und Leistungsvermögen
Je höher die Schicht, desto größer ist der Leistungsbedarf der CPU und die Latenz (Verarbeitungszeit) des Switch. Der Preis für mehr Kontrolle und Leistungsvermögen ist eine geringere Geschwindigkeit und ein höherer Stromverbrauch. Switches auf niedrigeren Schichten sind schneller und beanspruchen weniger Rechenleistung.