Chapter 8 Ethernet-Switching. CCNA 1 version 3.0 Wolfgang Riggert,, FH Flensburg auf der Grundlage von

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1 Chapter 8 Ethernet-Switching CCNA 1 version 3.0 Wolfgang Riggert,, FH Flensburg auf der Grundlage von Rick Graziani Cabrillo College

2 Vorbemerkung Die englische Originalversion finden Sie unter : Der username ist cisco und das Password perlman Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren Erklärung der Themen eingefügt. Die Originalversion ist um viele eigene Folien erweitert, um das Verständnis zu fördern

3 Gliederung Switchingverfahren Kollisions- und Broadcastdomäne

4 Definition : Switching Switches transferieren Daten von einem Input- zu einem Outputport. Ein Switch ermöglicht den Aufbau mehrerer simultaner und unab- hängiger Verbindungen zwischen einzelnen Switch-Ports. Switches arbeiten auf der zweiten oder einer höheren Schicht des OSI- Referenzmodells Data In Input Output Data Out Switch

5 Layer-2-Switching 1 E0 E6 Frame Paket MAC Adresse: MAC Adresse: 0002.ABCD.EF12

6 Layer 2 Switching 2 Destination 0002.ABCD.EF12 E0 Frame Paket E6 MAC Address Output Interface AAAA.1111.BBBB Ethernet AFFC Ethernet Ethernet AA05 Ethernet ABCD.EF12 Ethernet ADB.1112 Ethernet 6 Switching Tabelle MAC Adresse: MAC Adresse: 0002.ABCD.EF12

7 Switch-Arbeitsweise 1 A From: A Application Presentation Session Transport Network Data Link Data Link B Leitet Paket auf der Basis von Tabellen weiter Arbeitet auf OSI Layer 2 Weiterleitentscheidung basiert auf MAC (Layer 2) Adressen Hardware (ASIC) basiert Ausgefeilte Puffermechanismen

8 Switch-Arbeitsweise 2

9 Adressenlernen A 10 Mbps 2 Lernt die Knotenadresse durch Prüfung der Quelladresse A B C Data To: A Interface Mbps B Sendet auf allen Ports (außer dem Port, der die Nachricht erhalten hat), wenn die Zieladresse eine Broadcast, Multicast oder unbekannte Adresse ist Leitet weiter, wenn das Ziel auf einem anderen Port liegt Filtert, wenn das Ziel auf dem gleichen Interface liegt

10 Bridges

11 Bridging

12 Vollduplex Kollisionsfreie Übertragung Verdoppelt die Übertragungskapazität Zwei Übertragungspfade gleicher Kapazität

13 Switching-Verfahren : Store-and-Forward Quelle: Bildungsinitiative Networking

14 Store-and-Forward Switching 100 Mbps 10 Mbps Ethernet Leitet den vollständigen Rahmen weiter, berechnet CRC und prüft die Länge Kann Priorisierungsschemata nutzen und Filter verwenden. Zielport wird nicht mit fehlerhaften Frames belastet Das Verfahren muss bei Einsatz von asymmetrischem Swiching eingesetzt werden

15 Switching-Verfahren : Cut-Through Quelle: Bildungsinitiative Networking

16 Cut-Through Switching Leitet den Rahmen an den Outputport weiter, sobald die MAC-Zieladresse erkannt wird. Erzeugt eine geringstmögliche Latenzzeit Switches können oft zwischen Cut-Through und Store-and-Forward wechseln Cut-Through lässt sich nur bei symmetrischem Switching einsetzen Fehlerhafte Frames werden weitergeleitet und belasten unnötig den Weg vom Port bis zum Empfänger

17 Switching-Verfahren : Fragment Free Quelle: Bildungsinitiative Networking

18 Fragment-Free Switching Switch wartet 64 Byte vor einer Weiterleitung ab Ziel Kollisionen innerhalb dieser Spanne erkennen und Vermeidung der Weiterleitung von Fragmenten Da zu große Pakete und Prüfsummenfehler selten auftreten, werden die Kernfehler erkannt Verfahren ist nur bei symmetrischem Switching möglich.

19 Spanning-Tree-Protokoll- Begriffe (STP) Bridge Protocol Data Units (BPDUs) Root Bridge : Wurzel des Spanning-Tree; besitzt die kleinste Bridge-ID des Netzes Root Port : der Port mit den geringsten Pfadkosten in Richtung Root Bridge Path Cost : reziproker Wert der Bandbreite Designated Bridge : Bridge im LAN-Segment, die den Datenverkehr in Richtung Root-Bridge überträgt Designated Port : Port der Designated Bridge in Richtung Root

20 Spanning-Tree Grundzüge Switch mit der kleinsten Bridge-ID (Priorität und MAC-Adresse konkatiniert) wird ROOT A F Root F F F F B F F B Port wird blockiert, so dass eine schleifenfrei Topologie entsteht

21 STP-Konfiguration (RB) (D) PC=19 Bridge A LAN Segment 1 (B) (R) PC=100 Bridge B PC=19 (D) PC=4 (DB) für LAN Segmente 1 und 3 LAN Segment 2 (D) PC=19 Bridge C (R) PC=19 (DB) für LAN Segment 2 LAN Segment 3 (PC) Path Cost (RB) Root Bridge (DB) Designated Bridge (R) Root port (D) Designated bridge port (B) Backup port

22 Redundante Pfade und Spanning Tree Aktive (grün) und inaktive Pfade (rot)

23 STP-Ablauf Bridges wählen die Bridge mit der kleinsten ID als Root Bridges berechnen die Pfadkosten zur Rootbridge; z.b. die Kosten von Bridge B zu Bridge A können 119 oder 61 betragen Bridges bestimmen die Designated Bridge für jedes LAN-Segment; z.b. Bridge A ist Designated Bridge für LAN-Segment 1 und 3, weil sie die geringsten Pfadkosten zur Rootbridge aufweist. Bridges wählen die Ports, die den Spanning Tree aufspannen Alle verbleibenden Ports gehen in den Zustand blocked

24 STP-Zustände Initialization Blocking Listening Disabled Learning Forwarding

25 Netzwerktypen 1

26 Netzwerktypen 2

27 Kollisionsdomänen

28 Domänen Kollisionsdomäne Alle Segmente und Rechner zwischen einem Paar von Layer-2- Geräten. Switches reduzieren die Größe der Domänen, steigern aber ihre Anzahl. Broadcastdomäne Reichweite einer Broadcastnachricht in einem Netz. Virtual LAN Logische Gruppierung von Rechner entspricht einer Broadcastdomäne.

29 Domänen und Hub direkte Verbindung der PCs 1 2 Broadcastdomäne Verbindung über einen Hub Kollisionsdomäne 1 2 Layer 1-Geräte kennen keine MAC-Adressen

30 Domänen und Switches 1 2 Broadcastdomäne Kollisionsdomäne 3 4 Layer 2-Switches trennen Kollisions- aber keine Broadcastdomänen

31 Domänen und Router 1 2 Broadcastdomäne Kollisionsdomäne 3 4 Router stoppen Broadcasts

32 Netzwerksegment