Eine Einführung in das Layer 2 Switching

Layer-2-Switching ist eine Netzwerktechnologie, die auf der Datenverbindungsschicht (Layer 2) des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) arbeitet. Diese Technologie ermöglicht es Netzwerk-Switches, Weiterleitungsentscheidungen auf der Grundlage von Media Access Control (MAC)-Adressen zu treffen, was eine schnellere und effizientere Art der Weiterleitung von Datenpaketen in einem lokalen Netzwerk (LAN) ermöglicht.

Wie funktioniert Layer 2 Switching?

Beim Layer-2-Switching verwenden Netzwerk-Switches einen Prozess namens MAC-Learning, um eine Tabelle zu erstellen, die MAC-Adressen den entsprechenden Netzwerk-Ports zuordnet. Wenn ein Switch ein Datenpaket empfängt, prüft er die MAC-Quelladresse des Pakets und fügt sie zusammen mit dem Netzwerkport, an dem das Paket empfangen wurde, zu seiner MAC-Adresstabelle hinzu. Dieser Prozess ermöglicht es dem Switch, den Ziel-Netzwerkanschluss für nachfolgende Pakete mit derselben MAC-Quelladresse schnell zu bestimmen, ohne dass Routing-Protokolle auf höherer Ebene erforderlich sind.

Die Grundlagen der MAC-Adressierung

Eine MAC-Adresse ist eine 6 Byte lange eindeutige Kennung, die dem Netzwerkschnittstellen-Controller (NIC) eines Geräts physisch zugewiesen wird. MAC-Adressen werden für Übertragungen innerhalb eines lokalen Netzwerksegments verwendet. MAC-Adressen werden von Layer-2-Switching-Geräten wie Switches und Bridges verwendet, um Datenpakete an ihr beabsichtigtes Ziel im lokalen Netzwerksegment weiterzuleiten. MAC-Adressen werden in der Regel als sechs Sätze von zwei hexadezimalen Ziffern dargestellt, die durch Doppelpunkte oder Bindestriche getrennt sind. Sie werden in Verbindung mit anderen Netzwerkprotokollen, wie Ethernet und Wi-Fi, verwendet.

Was ist MAC-Weiterleitung?

Wenn ein Switch ein Datenpaket empfängt, prüft er die Ziel-MAC des Pakets und untersucht seine Adresstabelle, um festzustellen, welcher Netzwerkanschluss mit dieser Adresse verbunden ist. Wenn der Switch die MAC-Adresse in seiner Tabelle hat, leitet er das Paket über den entsprechenden Netzwerkanschluss weiter. Wenn der Switch die MAC-Adresse nicht in seiner Tabelle hat, leitet er das Paket über alle Netzwerk-Ports mit Ausnahme des Ports, an dem es empfangen wurde, weiter, um den Netzwerk-Port zu ermitteln, der mit der Ziel-MAC-Adresse verbunden ist. Sobald ein Switch seine MAC-Adresstabelle aufgebaut hat, verwendet er einen Prozess namens MAC-Weiterleitung, um den Netzwerkanschluss zu bestimmen, an den ein Datenpaket weitergeleitet werden soll.

Vorteile von Layer 2 Switching

Layer-2-Switching bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Netzwerktechnologien, wie z. B. Routern, die auf der Netzwerkschicht des OSI-Modells (Layer 3) arbeiten. Einer der wichtigsten Vorteile ist die verbesserte Leistung, da Layer-2-Switches Datenpakete viel schneller weiterleiten können als Router, die Pakete zwischen verschiedenen Netzen weiterleiten. Darüber hinaus kann Layer-2-Switching die Überlastung des Netzes verringern, indem es eine effizientere Weiterleitung von Datenpaketen innerhalb eines LAN ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil der Layer-2-Vermittlung ist ihre Einfachheit. Da Layer-2-Switches Weiterleitungsentscheidungen nur auf der Grundlage von MAC-Adressen treffen, benötigen sie keine komplexen Routing-Protokolle oder Netzwerkkonfigurationen. Dadurch sind sie einfacher zu installieren und zu warten und verringern das Risiko von Konfigurationsfehlern.

Layer 2 Switching vs. Routing. Routing

Layer 2 Switching und Routing sind unterschiedliche Methoden zur Weiterleitung von Datenpaketen in Computernetzwerken. Hier ist eine Zusammenfassung der beiden Methoden:

Schicht-2-Vermittlung:

• Arbeitet auf der Schicht 2 des OSI-Modells (Data Link Layer)
• Beim Layer2-Switching verwenden wir Hardwareadressen (MACs), um Datenpakete an und von den Geräten im selben lokalen Netzwerksegment weiterzuleiten.
• Switches verwalten und verwenden eine MAC-Adresstabelle, die es ihnen ermöglicht, Pakete direkt an das gewünschte Ziel zu senden.
• Switches analysieren nicht den Inhalt von Paketen und treffen keine Routing-Entscheidungen auf der Grundlage von IP-Adressen.
• Die Layer-2-Vermittlung ist im Allgemeinen schneller als das Routing, da sie weniger Datenverarbeitung und -analyse erfordert.

Weiterleitung:

• Arbeitet auf der Netzwerkschicht (Schicht 3) des OSI-Modells.
• Es verwendet IP-Adressen, um Datenpakete zwischen Geräten in verschiedenen Netzen weiterzuleiten.
• Router führen eine Routing-Tabelle, die Netzwerkadressen ausgehenden Schnittstellen zuordnet.
• Router können intelligente Routing-Entscheidungen auf der Grundlage der Netztopologie und der Ziel-IP-Adressen treffen.
• Router treffen Routing-Entscheidungen auf der Grundlage von Faktoren wie dem kürzesten Pfad, dem schnellsten Pfad oder dem Pfad mit den wenigsten Sprüngen.
• Das Routing erfordert eine umfangreichere Verarbeitung von Paketen als die Layer-2-Vermittlung, ermöglicht aber die Kommunikation zwischen Geräten in verschiedenen Netzen.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Layer-2-Switching eine Netzwerktechnologie ist, die eine schnelle und effiziente Weiterleitung von Datenpaketen innerhalb eines LANs ermöglicht. Durch die Verwendung von MAC-Lernen und MAC-Weiterleitung können Layer-2-Switches schnell den mit einer bestimmten MAC-Adresse verbundenen Netzwerkanschluss bestimmen, ohne dass komplexe Routing-Protokolle erforderlich sind. Diese Einfachheit und Effizienz machen Layer-2-Switching zu einer wichtigen Technologie für moderne LANs.