Die Rolle eines Netzwerk-Switches verstehen: Von Routern bis zu Ethernet-Hubs

Bis in die späten 1990er Jahre glaubten viele Menschen naiv, Mikrowellen würden Essen in Sekundenschnelle zubereiten, jeder wünschte sich heimlich, das Internet würde so schnell sein wie heute, und Datenübertragung galt als manueller Prozess. Datenübertragung ist eine Kernfunktion moderner Netzwerke, ob aktiv oder passiv, egal ob sie Unternehmensinfrastrukturen oder dem privaten Netzwerk dienen. Zentral für jedes Datenübertragungsgerät oder jedes System ist ein Computernetzwerk-Switch – ein integraler, aber oft unterschätzter Bestandteil von Computernetzwerken. Doch was ist der entscheidende Unterschied zwischen einem Switch, Routern und Hubs? Was ist sein Hauptzweck, und warum ist es wichtig, einen reibungslosen Datenfluss zu gewährleisten? In diesem Zusammenhang wird der Begriff „Switches“ erweitert um Netzwerk-Switches, und ihre zugrunde liegenden Funktionen werden im Vergleich zu anderen Hardwarekomponenten des Switchings bewertet, zusammen mit ihrer wichtigen Rolle bei der Datenübertragung an die Endnutzer. Dieser Artikel erklärt Branchenpraktikern, Technikinteressierten und Menschen mit grundsätzlicher Neugier, wie Netzwerk-Switches funktionieren und worauf bei ihnen besonders zu achten ist.

Wie funktioniert ein Netzwerk-Switch?

Was ist ein Switch und wie funktioniert er?

Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks (LAN) können über Netzwerk-Switches effizient verbunden und kommuniziert werden. Der Switch verarbeitet Daten, speichert sie, verarbeitet sie und sendet sie anschließend an das gewünschte Empfangsgerät. Es gibt einen Unterschied zwischen Hub und Switch. Bei einem Hub werden alle Daten an jedes angeschlossene Gerät gesendet, während ein Switch Daten über seine MAC-Adresse (Media Access Control) gezielt an das entsprechende Gerät sendet. Diese unterstützte Methode Die Datenübertragung reduziert den Netzwerkverkehr und verbessert gleichzeitig die Leistung, wodurch Netzwerk-Switches in modernen LAN-Umgebungen sehr wichtig werden.

Wie leitet ein Netzwerk-Switch Daten weiter?

Mithilfe von Paketvermittlung leitet ein Netzwerk-Switch Daten weiter. Sobald ein Datenpaket einen Netzwerk-Switch erreicht, prüft dieser den Header des Pakets, um dessen Ziel-MAC-Adresse zu erkennen. Dieser Prozess gibt Aufschluss über die Funktionsweise eines Netzwerk-Switches. Möglich wird dies durch die MAC-Adresstabelle des Switches, die die MAC-Adressen der Geräte den jeweiligen Ports des Switches zuordnet. Befindet sich die Ziel-MAC-Adresse in der Tabelle, sendet der Switch das Datenpaket an den richtigen Port. Dies gewährleistet eine effiziente Zustellung, anstatt es an alle angeschlossenen Geräte zu senden. 

Moderne Switches verfügen zudem über VLANs (Virtual Local Area Networks) sowie QoS-Funktionen (Quality of Service). Diese erweiterten Funktionen ermöglichen eine bessere Segmentierung des Netzwerkverkehrs mit verbesserter Sicherheit und reduzierter Netzwerküberlastung. Verschiedene national anerkannte Datentypen wie Voice over IP und Streaming-Video gewährleisten Qualität und Zuverlässigkeit auch während der Netzwerklastzeiten.

Statistiken untermauern die Vorteile von Netzwerk-Switches zusätzlich. Eine Cisco-Studie ergab beispielsweise, dass der Einsatz von Switches mit Layer-3-Funktionalität die Latenz in Unternehmensnetzwerken um bis zu 80 % reduzieren und gleichzeitig gleichzeitige Verbindungen in weitläufigen Infrastrukturen ermöglichen kann. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz moderner Switches mit Power-over-Ethernet-Technologie (PoE) eine einfachere Implementierung, da Geräte wie IP-Kameras und Access Points nun über ein einziges Ethernet-Kabel mit Strom versorgt und mit Daten versorgt werden können.  

Dieser zielgerichtete und schnelle Datenweiterleitungsprozess macht Switches zu einer grundlegenden Voraussetzung für geringe Latenz und hochgradig skalierbare Konnektivität in Hochleistungsnetzwerken, sowohl in kleinen als auch in großen Strukturen.  

Die Rolle der MAC-Adresse in der Switch-Funktionalität:  

Switches identifizieren und routen Datagramme mithilfe von MAC-Adressen (Media Access Control). Jedes Gerät, das sich mit einem Netzwerk verbindet, erhält eine MAC-Adresse, die der Switch in einer MAC-Adresstabelle speichert. Diese Tabelle ordnet MAC-Adressen Ports zu, wodurch Switches die Übertragung minimieren und gleichzeitig sicherstellen können, dass die Daten korrekt abgerufen werden. Die Verwendung von MAC-Adressen ermöglicht Netzwerk-Switches zur Optimierung der Kommunikation innerhalb des Netzwerks in einem genaueren und sichereren Maßstab.

Welche Arten von Switches gibt es in Netzwerken?

Managed Switch und Unmanaged Switch untersucht

Managed Switch: Mit einem Managed Switch erhalten Benutzer mehr Kontrolle über ihr Netzwerk. Administratoren können Konfigurationen wie VLANs, QoS und Portgeschwindigkeit anpassen, um mehr Anpassungsmöglichkeiten zu bieten und die Netzwerksicherheit zu erhöhen. Diese Switches eignen sich am besten für größere und komplexere Netzwerke, in denen Überwachung, Fehlerbehebung und Optimierung erforderlich sind. 

Unmanaged Switch: Ein Unmanaged Switch ist praktisch das Gegenteil eines Managed Switch, da er mit einem Plug-and-Play-Modell, das keine vorherige Konfiguration erfordert, besser funktioniert. Dieser Switch verbindet das Gerät mit einem Netzwerk und überträgt Daten automatisch und ohne Überwachung. Diese Switches eignen sich besser für kleine Netzwerke oder einfachere Umgebungen mit minimaler Überwachung. 

Was ist ein Layer-3-Switch?

Layer-3-Switches fungieren als Hochleistungs-Switches, die eine Mischung aus Layer-3-Switches und Routern darstellen, da sie sowohl Switching als auch Routing ermöglichen. Layer XNUMX des OSI-Modells nutzt Layer-XNUMX-Switches komplexer, da sie für das Routing zwischen VLANs und die Ausführung höherwertiger Funktionen benötigt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zwei-Schicht-Switches, die Pakete nur anhand von MAC-Adressen weiterleiten, ermitteln Layer-XNUMX-Switches nun anhand der IP-Adresse des Datenpakets die optimale Route für den reibungslosen Betrieb aller Netzwerkzellen.

Layer-3-Switches werden häufig in Unternehmen eingesetzt, die schnelle Datenübertragung und geringe Latenz benötigen. Viele moderne Layer-3-Switches unterstützen statische und dynamische Routing-Protokolle wie OSPF und BGP sowie Multicast-Routing und QoS zur Priorisierung des Datenverkehrs. Darüber hinaus sind sie in komplexen und größeren Netzwerken skalierbarer als herkömmliche Layer-3-Switches. 

Aktuelle Benchmarks zeigen, dass Layer-3-Switches mittlerweile Millionen von Paketen pro Sekunde (PPS) verarbeiten können und damit herkömmliche Router leistungsmäßig übertreffen. Wie andere Layer-3-Switches verfügen diese Geräte über hardwarebasiertes Switching, das Verzögerungen deutlich reduziert und die Datenübertragung beschleunigt. Solche Geräte erfreuen sich in Rechenzentren, Campus-Netzwerken und Unternehmen zunehmender Beliebtheit und werden in bestehende Systeme integriert, um Engpässe zu beseitigen, den Netzwerkbetrieb zu optimieren und die Effizienz zu steigern.

Unterschied zwischen einem Switch und einem Router

In der Kommunikationstechnik werden ein Switch und ein Router innerhalb eines als Netzwerk beschriebenen Systems verwendet. Meines Wissens nach liegt die grundlegende Funktion eines Switches in Schicht 2 des OSI-Modells, wo er die Weiterleitung von Daten innerhalb eines einzelnen Netzwerks mittels MAC-Adressen ermöglicht. Im Gegensatz dazu arbeitet ein Router auf Schicht 3 und ist für die Verbindung unterschiedlicher Netzwerke sowie die Weiterleitung von Informationen zwischen ihnen mittels IP-Adressen verantwortlich, im Gegensatz zu einem Switch, der auf ein LAN für ein einzelnes Netzwerk beschränkt ist. Ein Switch ist besonders effizient bei der Kontrolle des internen Datenverkehrs eines Netzwerks, indem er interne Routen offen hält. Und ein Router entscheidet, welche Route zum Abrufen der Informationen in einem Netzwerk genommen wird, und garantiert so Konnektivität und optimales Datenrouting. Die einzelnen Geräte haben grundsätzlich unterschiedliche Zwecke, doch ihre Zusammenarbeit ermöglicht eine nahtlose Integration in moderne Netzwerkumgebungen.

Wo in einem Netzwerk wird ein Switch verwendet?

Verbinden von Geräten in einem lokalen Netzwerk

In einem lokalen Netzwerk (LAN) verbinden Switches mehrere Geräte wie Server, Drucker und Computer, damit diese miteinander kommunizieren können. Sie fungieren als zentrale Knotenpunkte, die den Datenverkehr steuern – Informationen werden direkt an das jeweilige Gerät gesendet, sodass sie nicht an alle anderen Geräte übertragen werden müssen. Dies erhöht die Netzwerkgeschwindigkeit, minimiert Überlastungen und ermöglicht eine zuverlässige und sichere Kommunikation zwischen den verbundenen Geräten.

Rolle eines Switches in einem Unternehmensnetzwerk

Switches verbessern moderne Unternehmensnetzwerke erheblich, da sie grundlegende Komponenten für Konnektivität und effizientes Datenmanagement sind. Innerhalb eines Unternehmens ermöglichen Switches die Vernetzung zahlreicher Geräte wie Server, Workstations, Access Points und IoT-Geräte und schaffen so eine klar definierte und skalierbare Netzwerkinfrastruktur. Sie nutzen MAC-Adressen (Media Access Control), um Informationen an das richtige Gerät zu leiten. Das erhöht die Effizienz und reduziert den Datenverkehr.

Ein fortschrittlicher, leistungsverwalteter Switch ist wichtig für VLAN-Segmentierung, QoS und Netzwerkredundanz. VLANs bilden Netzwerksegmente, um den Netzwerkverkehr zu beschränken und die Sicherheit zu erhöhen. QoS berücksichtigt latenzempfindlichen Datenverkehr wie VoIP und Videoanrufe. In der Computernetzwerkbranche sorgen Switches zudem für die Stabilität von Netzwerken durch Link Aggregation, TAG und redundante Fallback-Protokolle wie STP. STP verhindert Netzwerkschleifen, die zu Abstürzen führen, und ermöglicht einen reibungslosen Betrieb, wenn eine Verbindung oder ein Gerät ausfällt.

Untersuchungen zeigen, dass viele Unternehmen verstärkt auf Enterprise-Switches setzen. Die weltweiten Ausgaben für Ethernet-Switches in Höhe von 35.8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 zeigen bereits, dass die Netzwerkinfrastruktur ausgebaut werden muss. Darüber hinaus haben Cloud-Anwendungen und hybrides Arbeiten den Fokus auf Switches mit 10GbE- und 40GbE-Geschwindigkeiten verlagert, die die Grundlage für eine Reihe von Anwendungen bilden, die hohe Bandbreite und umfangreiche Datenübertragung erfordern.

Alles in allem sind Enterprise-Switches nicht nur eine Ergänzung zum Netzwerk; sie stellen einen wesentlichen Sprung in der Leistung, Sicherheit und Skalierbarkeit der digitalen Infrastruktur und Konnektivität eines Unternehmens dar.

Verbinden von Geräten innerhalb eines Netzwerks mithilfe von Netzwerk-Switches

Ein Switch identifiziert die Paketdaten anhand der Ziel-MAC-Adresse und reduziert den Datenverkehr ausschließlich auf den vorgesehenen Empfänger. Diese Funktion ist sehr zeitaufwendig, da nur der Nutzdatenanteil des Frames verarbeitet werden muss. Sobald die Daten verarbeitet sind, leitet ein Switch (Layer-2-Gerät) sie an den entsprechenden Port des Switches weiter.

Der Switch verfügt über eine MAC-Adresstabelle mit den MAC-Adressen der mit dem Switch verbundenen Geräte. Wenn ein Gerät zum ersten Mal einen Datenrahmen an den Switch sendet, erkennt der Switch die MAC-Adresse des Geräts, speichert sie in seiner Tabelle und ermöglicht so eine kollisionsfreie Kommunikation innerhalb eines LANs.

Mit der Integration von Routing-Funktionen können fortschrittliche Switches wie Layer-3-Switches deutlich mehr. Diese Switches ermöglichen die Datenübertragung zwischen verschiedenen VLANs oder Subnetzen, sodass eine vollständige Datenübertragung auch in großen, komplexen Netzwerken möglich ist. Netzwerk-Switches tragen dazu bei, Überlastungen zu minimieren und den Datenfluss zu optimieren, was für die Leistung und Zuverlässigkeit moderner Netzwerkinfrastrukturen entscheidend ist.

Auswahl eines Ethernet-Switches: Darauf sollten Sie achten

Faktoren, die die Netzwerkleistung beeinträchtigen

1. Anzahl der Ports und deren Geschwindigkeit: Das Gerät muss über die erforderliche Anzahl an Ports verfügen, die nicht nur für die aktuellen, sondern auch für zukünftige Geräte geeignet sind. Für eine schnelle Datenübertragung sollten Switches mit Gigabit-Geschwindigkeiten oder mehr erworben werden.
2. Verwaltete/nicht verwaltete Switches: Benötigt das Netzwerk anspruchsvollere Funktionen wie VLANs oder die Priorisierung bestimmten Datenverkehrs, eignet sich ein Managed Switch. Für weniger komplexe Netzwerke reichen Unmanaged Switches aus.
3. Strom über Ethernet: Wenn die IP-Kameras und Telefone in Ihrem Netzwerk über das Ethernet-Kabel mit Strom versorgt werden müssen, sollten Sie sich für Switches mit PoE-Funktionen entscheiden.
4. Erweiterungsfähigkeit: Bewerten Sie, ob der Switch die Anforderungen des Netzwerkwachstums hinsichtlich zusätzlicher Ports und größerer Bandbreite erfüllen kann.
5. Markenvertrauen: Um Zuverlässigkeit und geringere Ausfallzeiten aufgrund von Hardwarefehlern zu gewährleisten, entscheiden Sie sich für Switches namhafter Hersteller.
6. Betriebskosten: Beschaffen Sie sich Switches, die weniger Energie verbrauchen, da dies zur Senkung der Betriebskosten beiträgt.

Die Berücksichtigung dieser Aspekte hilft bei der Auswahl eines Ethernet-Switches, der die Leistungsanforderungen des Netzwerks erfüllt.

Bedeutung des Anhängers bei Netzwerkgeräten mit Power-over-Ethernet-Funktion

Mit Power over Ethernet lassen sich über ein einziges Ethernet-Kabel sowohl Strom als auch Daten in einem Netzwerkgerät übertragen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Stromversorgung an jedem Arbeitsplatz, was den Platzbedarf und die Gesamtinstallationskosten reduziert. Dies ist besonders nützlich für Geräte wie IP-Kameras, WLAN-Zugangspunkte oder VoIP-Telefone, da diese frei von Steckdosen platziert werden können. Darüber hinaus ermöglicht PoE die Fernüberwachung und -steuerung der mit Strom versorgten Geräte, was die Netzwerkeffizienz und -verwaltung verbessert. Netzwerke und andere Gerätekonfigurationen profitieren von der zusätzlichen Flexibilität, da der Aufwand ohne das Handgerät reduziert wird. Somit ermöglicht Power over Ethernet den Netzwerken einen optimierten Betrieb und eine verbesserte Einsatzflexibilität.

Detaillierter Blick auf Switch-Ports und ihre Netzwerkverbindungen

Switch-Ports sind die wichtigsten Anschlüsse, an denen verschiedene Geräte in einem Netzwerk angeschlossen werden können, um den Datenaustausch zwischen ihnen zu ermöglichen. Sie werden an den Switches von Computern und Servern angebracht, um eine einfache Verbindung mit den vorhandenen Geräten zu ermöglichen. Netzwerkverbindungen über Switch-Ports steigern die Produktivität der Geräte, da sie miteinander kommunizieren und Informationen aus dem globalen Netzwerk, einschließlich dem Internet, senden und empfangen. Um die Funktionalität von Switches anderen Geräten überlegen zu machen, sollten diese Geräte Ports mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (1 Gbit/s oder 10 Gbit/s) besitzen, die den vielfältigen Netzwerkanforderungen gerecht werden. Deshalb ist die Verwaltung dieser Switch-Ports unerlässlich, wenn Ihr Netzwerk reibungslos und effizient funktionieren soll.

Welchen Einfluss haben Switches auf die Infrastruktur eines Netzwerks?

Steigerung der Netzwerkleistung durch Switching

Der sorgfältige Einsatz von Netzwerk-Switches verbessert die Netzwerkleistung erheblich, indem er Überlastungen reduziert und den Datenfluss verbessert. Switches unterteilen Netzwerke in kleinere, einfacher zu verwaltende Einheiten, wodurch eine störungsfreie Kommunikation der Geräte ermöglicht wird. Switches verfügen zudem über QoS-Funktionen (Quality of Service), die es ihnen ermöglichen, kritischen Datenverkehr für den reibungslosen Betrieb von Hochleistungsanwendungen zu kanalisieren. Darüber hinaus können Switches mit höheren Portgeschwindigkeiten und moderner Protokollunterstützung dazu beitragen, den steigenden Bandbreitenbedarf zu decken. Eine kontinuierliche Benutzerüberwachung und -konfiguration der Switches ist notwendig, um optimale Leistung, Stabilität und Sicherheit der Netzwerkinfrastruktur zu gewährleisten.

Optimierung der Netzwerküberlastung durch Switch-Bereitstellung

Durch die Segmentierung des Datenverkehrs trägt der Einsatz von Switches dazu bei, unnötige Überlastungen zu vermeiden, die die Gerätekommunikation innerhalb eines Netzwerks verlangsamen. Switches ermöglichen eine bessere Gerätekommunikation durch intelligente Paketweiterleitung an bestimmte Geräte innerhalb eines Netzwerks. Diese fortschrittlichen Techniken minimieren die Übertragung im gesamten Netzwerk und reduzieren so Kollisionen zwischen Geräten, die gleichzeitig kommunizieren möchten, drastisch. Dieser Ansatz optimiert den Datenverkehr und gewährleistet breitere Skalierbarkeit. Dies wird durch den Einsatz von Switches mit ausreichender Portkapazität und die Nutzung von VLANs (Virtual Local Area Networks) gewährleistet. Solche Strategien minimieren die Bandbreitennutzung und maximieren gleichzeitig die Netzwerkleistung.

Funktionsweise von Switches bei der Netzwerkadministration

Effiziente Datenübertragung und Netzwerkbetrieb werden durch den Einsatz von Switches vereinfacht, was sie zu wichtigen Werkzeugen im Netzwerkmanagement macht. Switches sind zentrale Verbindungsgeräte und dienen daher dazu, verschiedene Geräte miteinander zu verbinden, Informationen von jeder Datenquelle zu empfangen und an die gewünschten Stellen weiterzuleiten. Durch Verkehrssegmentierung werden Netzwerküberlastungen minimiert und Netzwerk-Switches steigern die Effizienz. Darüber hinaus verbessern sie die Sicherheit durch die Unterstützung von Netzwerkrichtlinien wie isolierter Kommunikation und Zugriffskontrolle. Modernisierte Switches bieten zudem Verkehrspriorisierung, Netzwerkzustandsüberwachung und erweiterte Konfigurationsunterstützung, was diese Switches zu wichtigen Bestandteilen zuverlässiger und skalierbarer Netzwerke macht.

Häufig gestellte Fragen (FAQ) 

F: Erklären Sie, was ein Netzwerk-Switch ist, und vergleichen Sie ihn mit einem Hub.

A: Ein Netzwerk-Switch ist ein zentraler Verbindungspunkt für verschiedene Geräte in einem Netzwerk. Während ein Hub Informationen an alle Geräte sendet, sendet ein Switch Daten nur an den vorgesehenen Empfänger. Dies sorgt für Sicherheit und Effizienz im Netzwerk. 

F: In welcher Art von Netzwerk wird ein Switch normalerweise betrieben?

A: Ein Netzwerk-Switch wird hauptsächlich in lokalen Netzwerken (LANs) eingesetzt. In Ethernet-basierten LANs ist er eine wichtige Komponente, um verschiedene Geräte wie Computer und Drucker mit einem einzigen Switch oder mehreren Switches in größeren Netzwerken zu verbinden. 

F: Wie verwaltet ein Netzwerk-Switch IP-Adressen? 

A: Netzwerk-Switches arbeiten auf Schicht 2 des OSI-Modells. Sie arbeiten nicht direkt mit IP-Adressen, sondern leiten die Datenpakete über MAC-Adressen weiter. Einige Switches verfügen über eingeschränkte Layer-3-Funktionen, sodass sie in bestimmten Situationen auch IP-Adressen zur Verkehrslenkung verwenden können.

F: Was ist ein stapelbarer Switch und wie funktioniert er in großen Netzwerken?

A: Stapelbare Switches sind Geräte, die beim Anschluss an ähnliche Geräte eine Einheit bilden. Dadurch ist die Verwaltung und Skalierung des Switch-Stacks einfacher, was insbesondere in großen Netzwerken oder Rechenzentrumsnetzwerken nützlich ist.

F: Wie kann ein Switch zur Netzwerküberwachung genutzt werden? 

A: Fast alle modernen Switches verfügen über Funktionen wie Port-Mirroring und SNMP, die eine Netzwerküberwachung ermöglichen. Mit Port-Mirroring können Informationen von einem oder mehreren Ports zur weiteren Untersuchung an einen anderen Port gesendet werden. Im Gegensatz dazu ermöglicht SNMP einem Netzwerkadministrator, den allgemeinen Betrieb und die Integrität des Netzwerks zu beobachten und zu steuern sowie Probleme proaktiv zu beheben und gleichzeitig Daten zu sammeln. 

F: Welchen Beitrag leistet die Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) für einen einzelnen Switch-Benutzer? 

A: Geräte mit Netzwerk-Switches benötigen eine Netzwerkkarte (NIC). Sie dient als Kontaktstelle und für die Kommunikationsprotokolle mit dem Gerät. Die Netzwerkkarte verfügt über eine eindeutige MAC-Adresse, die es dem Switch ermöglicht, das Gerät zu identifizieren und Daten entsprechend zu und vom Gerät weiterzuleiten.

Referenzquellen

1. Hipernetch: Leistungsstarker FPGA-Netzwerk-Switch

• Autoren: Philippos Papaphilippou et al.
• Tagebuch: ACM-Transaktionen zu rekonfigurierbarer Technologie und Systemen
• Veröffentlichungsdatum: 31. März 2022
• Die wichtigsten Ergebnisse:
  • Das Dokument stellt Hipernetch vor, ein neues FPGA-basiertes Design für Switching-Netzwerke mit hohen Bandbreiten.
  • Es ersetzt typische Crossbar-Strukturen durch einen „kombinierten parallelen Round-Robin-Arbiter“, der die Pipeline-Leistung verbessert und Verzögerungen verringert.
  • Die Implementierung erreicht einen Durchsatz von über 100 Gbit/s pro Port für Switches mit bis zu 16 Ports.
• Methodik:
  • Die Autoren haben die Architektur von Hipernetch erstellt und die Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Switching-Architekturen analysiert, wodurch die Vorteile bei Durchsatz und Latenz aufgezeigt wurden.

Zitat: (Papaphilippou et al., 2022, S. 3:1-3:31)

2. Weiterentwicklung der Switch-Architektur zur Integration von In-Network-Intelligenz

• Autoren: Shuangwu Chen et al.
• Tagebuch: Zeitschrift für IEEE-Kommunikation
• Veröffentlichungsdatum: 1. Januar 2020
• Die wichtigsten Ergebnisse:
  • Hier konzentrieren wir uns auf die Verbesserungen der Switch-Architektur durch die Einbindung einer Intelligenzebene, die sowohl die Entscheidungsfindung als auch die Verarbeitung im Netzwerk ermöglicht.
  • Das vorgeschlagene Design ermöglicht die Bereitstellung einer robusten Leistung und eines hohen Anwendungsdurchsatzes, sodass KI problemlos in den Netzwerkbetrieb integriert werden kann.
• Methodik:
  • Die Autoren präsentieren einen konzeptionellen Rahmen für die weiterentwickelte Switch-Architektur und demonstrieren deren Einsatz in einem Campus-Netzwerk. Die Implementierung wird anhand experimenteller Ergebnisse hinsichtlich ihrer Funktionen verifiziert.

Zitat: (Chen et al., 2020, S. 33–39)

3. Zeitgesteuerte Switch-Memory-Switch-Architektur für zeitkritische Netzwerk-Switches

• Autoren: Zonghui Li et al.
• Tagebuch: IEEE-Transaktionen zum computergestützten Entwurf integrierter Schaltkreise und Systeme
• Veröffentlichungsdatum: 1. Januar 2020
• Die wichtigsten Ergebnisse:
  • Das Dokument stellt die zeitterminierte Switch-Memory-Switch-Architektur (SMS) vor, die auf einen geringen Speicherbedarf in zeitsensitiven Netzwerken (TSN) abzielt.
  • Dies ermöglicht die statische Planung der Speicherzuweisung, was sowohl die Ressourcennutzung als auch die Fehlertoleranz verbessert.
• Methodik:
  • Die Autoren implementierten das SMS-Framework und führten Simulationen durch, um seine Wirksamkeit hinsichtlich Speichernutzung und Planungseffizienz zu testen.

Zitat: (Li et al., 2020, S. 185–198)

4. Inkrementelle Bereitstellung programmierbarer Switches zur netzwerkweiten Erkennung schwerer Angriffe

• Autoren: Damu Ding et al.
• Tagebuch: IEEE-Konferenz 2019 zur Netzwerksoftware
• Veröffentlichungsdatum: 1. Juni 2019
• Die wichtigsten Ergebnisse:
  • Dieses Dokument soll eine Methode zur schrittweisen Implementierung programmierbarer Switches im Netzwerk eines Internetdienstanbieters zum Zweck der Überwachung eindeutiger Netzwerkflüsse vorstellen.
  • Diese Methode reduziert die Menge an Informationen, die aus der Datenebene benötigt werden, und gewährleistet gleichzeitig die präzise Erkennung großer Datenströme.
• Methodik:
  • Die Autoren entwarfen zwei ILP-Modelle (Integer Linear Programming) für die Zuweisung programmierbarer Switches und überprüften ihre Methode mit Simulationen an tatsächlichen ISP-Topologien.

Zitat: (Ding et al., 2019, S. 160–168)

5. Poseidon: Abschwächung volumetrischer DDoS-Angriffe mit programmierbaren Switches

• Autoren: Menghao Zhang et al.
• Tagebuch: Tagungsband 2020 Symposium zur Netzwerk- und verteilten Systemsicherheit
• Veröffentlichungsdatum: 2020
• Die wichtigsten Ergebnisse:
  • Das Dokument berichtet über Poseidon, das programmierbare Schalter zum Schutz vor volumetrischen DDoS-Angriffen verwendet.
  • Benutzer können damit modulare Verteidigungsstrategien definieren, die flexibel an die sich entwickelnden Angriffsmuster angepasst werden können.
• Methodik:
  • Die Autoren setzten Poseidon auf programmierbaren Switches ein und führten Tests durch, um seine Effizienz bei der Erkennung und Abwehr von DDoS-Angriffen mit minimalem Ressourcenaufwand zu bestätigen und so einen stabilen Datenverkehr durch das Netzwerk zu gewährleisten.

Zitat: (Zhang et al. 2020)

6. Netzwerkschalter

7. Computernetzwerk