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Dossier

Hubs vs. Switches

Aus der Reihe "CCNA Basics":

Hubs arbeiten nach dem Prinzip eines Datenbusses. - Bildlich gesprochen: Ein Hub ist ein LAN Y-Kabel - Hubs arbeiten grundsätzlich im Half-Duplex Modus, d.h. CSMA/CD ist immer aktiv. Alle, an einem Hub angeschlossenen Geräte, bilden eine Kollisionsdomäne. Hubs haben keinen Puffer und sind idR nicht verwaltbar.

Switches

  • Switches treffen Weiterleitungsentscheidungen basierend auf Layer 2 Adressen, Bridges auch.
  • Switches, ebenso wie Bridges, lernen von eingehenden Frames die Quell-MAC-Adressen.
  • Switches trennen Kollisionsdomänen.
  • Switches haben idR mehr Ports als Bridges, daher werden sie auch als Multiportbridge bezeichnet.
  • Switches sind hardwarebasierte Bridges.
  • Switches leiten unbekannte Zieladressen aus allen Interfaces, außer dem Eingangsinterfaces, weiter.

Cisco Switches der Catalyst Serie haben IMMER die VLANs 1, 1002, 1003, 1004 und 1005. Diese sind nicht veränder- oder entfernbar. Alle Interfaces sind, sofern nicht anders konfiguriert, VLAN1 zugewiesen!
Funktion: Frame kommt vom Absender am Switchport an. Switch prüft mit Hilfe des Ethernet-Trailers die Unversehrtheit des Frames. Switch liest aus dem Ethernet-Header die Quell-MAC aus und trägt diese in die MAC-Adressentabelle ein. Zusätzlich wird hinterlegt auf welchem Interface das Frame eingegangen ist und zu welchem VLAN das Frame zugeordnet wurde.

Port-Modi
Dynamische Modi Statische Modi

dynamic auto access (Nur ein VLAN)
dynamic desirable trunk (Standard: ALLE VLANs)
dynamic auto <-> dynamic auto = access
dynamic auto <-> dynamic desirable = trunk
dynamic auto <-> access = access
dynamic auto <-> trunk = trunk
dynamic desirable <-> dynamic auto = trunk
dynamic desirable <-> dynamic desirable = trunk
dynamic desirable <-> access =access
dynamic desirable <-> trunk = trunk
access <-> access = access
access <-> trunk = GEHT NICHT!
trunk <-> trunk = trunk

IEEE 802.1d & 802.1w (SpanningTreeProtocol & RapidSTP)
STP verhindert Switchingschleifen indem es mit Hilfe von Hello-BPDUs (BridgeProtocolDataUnits) seine Nachbarn kennen lernt. Die Hello-BPDUs transportieren folgende Informationen:

  • BID (Bridge ID) bestehend aus Bridge Priorität und MAC-Adresse
  • Priorität (Standard 32768 + VLAN ID)
  • MAC
  • Leitungskosten

Wenn Switches bemerken, dass die eigenen Hello-BPDUs wieder ankommen, muss eine Switchingschleife vorhanden sein und es wird folgender Prozess ausgelöst: Die Wahl der Root-Bridge!
Root-Bridge wird der Switch mit der niedrigsten Priorität. Sollten alle Switches die gleiche Priorität haben, werden die MAC-Adressen verglichen. Auch hier gilt, je kleiner, desto root!
Merke: Beim STP & RSTP und allen STP-Varianten gilt: Kleiner = CHEF!

Der Switch mit den schlechtesten (höchsten) Werten muss ein Interface in den Blocking (STP) bzw. Discarding (RSTP) Modus versetzen. Es wird bei Mehrfachanbindungen immer die höchste Interface-ID geblockt! Nur noch die Root-Bridge sendet nach der Wahl Hello-BPDUs, damit der „Looser― erkennen kann, ob die Kommunikation im LAN noch funktioniert oder der geblockte Port evtl. wieder geöffnet werden muss.

STP-Modi  

Forwarding

Blocking

Listening (15sec)

Learning (15sec)

On

Disabled/Shutdown

Hello 2 sec

Dead 20 sec (10x Hello)

RSTP-Modi

Forwarding

Discarding

-

Learning (10sec)

On

Disabled/Shutdown

Hello 10 sec

Dead 30 sec (3x Hello)

STP-Rollen

Root 

Designated

Alternate

RSTP-Rollen

Root 

Designated

Alternate

 

Es ist möglich, einzelne Switches als Root-Bridges für einzelne VLANs zu definieren. Dies wird dann als PerVLANSpanningTree (PVST) bezeichnet und gilt sowohl für STP, als auch RSTP (RPVST).
 

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