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Frame-Weiterleitungsmethoden auf Cisco-Switches:

Wie Sie im vorherigen Thema gelernt haben, verwenden Switches ihre MAC-Adresstabellen, um zu bestimmen, welcher Port für die Weiterleitung von Frames verwendet werden soll. Bei Cisco-Switches gibt es eigentlich zwei Frame-Weiterleitungsmethoden, und es gibt gute Gründe, je nach Situation eine statt der anderen zu verwenden.

Switches verwenden eine der folgenden Weiterleitungsmethoden für die Vermittlung von Daten zwischen Netzwerk-Ports:

Store-and-Forward-Switching - Diese Frame-Weiterleitungsmethode empfängt den gesamten Frame und berechnet den CRC. CRC verwendet eine mathematische Formel, die auf der Anzahl der Bits (1s) im Rahmen basiert, um festzustellen, ob der empfangene Rahmen einen Fehler aufweist. Wenn der CRC gültig ist, schaut der Switch nach der Zieladresse, die die ausgehende Schnittstelle bestimmt. Dann wird der Rahmen vom richtigen Port aus weitergeleitet.
Cut-Through-Switching - Diese Frame-Weiterleitungsmethode leitet den Frame weiter, bevor er vollständig empfangen wird. Es muss mindestens die Zieladresse des Frames (Rahmens) gelesen werden, bevor der Frame (Rahmen) weitergeleitet werden kann.
Ein großer Vorteil des Store-and-Forward-Switching besteht darin, dass vor der Weiterleitung des Frames (Rahmens) festgestellt wird, ob ein Frame (Rahmen) Fehler aufweist. Wenn in einem Frame ein Fehler entdeckt wird, verwirft der Switch den Frame. Durch das Verwerfen von fehlerhaften Frames wird die von korrupten Daten verbrauchte Bandbreite reduziert. Store-and-Forward-Switching ist für die Analyse der Dienstgüte (QoS) in konvergenten Netzwerken erforderlich, in denen eine Frameklassifizierung zur Priorisierung des Datenverkehrs erforderlich ist. Beispielsweise müssen Voice-over-IP-Datenströme (VoIP) Priorität vor dem Web-Browsing-Verkehr haben.

Cut-Through Switching:

Bei dem Cut-Through Switching wirkt der Switch auf die Daten, sobald sie empfangen werden, auch wenn die Übertragung nicht vollständig ist. Der Switch puffert gerade so viel vom Frame, dass er die Ziel-MAC-Adresse lesen kann, damit er bestimmen kann, an welchen Port er die Daten weiterleiten soll. Die Ziel-MAC-Adresse befindet sich in den ersten 6 Bytes des Rahmens nach der Präambel. Der Switch schaut die Ziel-MAC-Adresse in seiner Switching-Tabelle nach, bestimmt den ausgehenden Schnittstellen-Port und leitet den Frame über den bezeichneten Switch-Port an sein Ziel weiter. Der Switch führt keine Fehlerprüfung des Frames durch.

Es gibt zwei Varianten des Cut-Through-Switching:

• Fast-forward switching (Schnelles Weiterleiten)

Das Fast-forward-Switching bietet die geringste Latenzzeit. Beim Fast-Forward-Switching wird ein Paket nach dem Lesen der Zieladresse sofort weitergeleitet. Da das fast-forward switching dmit der Weiterleitung beginnt, bevor das gesamte Paket empfangen wurde, kann es Zeiten geben, in denen Pakete mit Fehlern weitergeleitet werden. Dies kommt nur selten vor, und die Ziel-NIC verwirft das fehlerhafte Paket beim Empfang. Im Fast-Forward-Modus wird die Latenzzeit vom ersten empfangenen Bit bis zum ersten übertragenen Bit gemessen. Das Fast-Forward-Switching ist die typische Cut-Through-Methode des Switching.

• Fragment-free switching (Fragmentfreies Weiterleiten)

Beim fragmentfreien Switching speichert der Switch die ersten 64 Bytes des Frames vor der Weiterleitung. Fragment-free switching kann als Kompromiss zwischen Speichern und Weiterleitung sowie schnellem Weiterleiten angesehen werden. Der Grund dafür, dass beim fragmentfreien Switching nur die ersten 64 Bytes des Rahmens gespeichert werden, liegt darin, dass die meisten Netzwerkfehler und Kollisionen während der ersten 64 Bytes auftreten. Beim fragmentfreien Weiterleiten wird versucht, das schnelle Weiterleiten zu verbessern, indem eine kleine Fehlerprüfung an den ersten 64 Bytes des Rahmens durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass vor dem Weiterleiten des Rahmens keine Kollision aufgetreten ist. Das fragmentfreie Weiterleiten ist ein Kompromiss zwischen der hohen Latenzzeit und der hohen Integrität des Store-and-Forward-Switching und der niedrigen Latenzzeit und der reduzierten Integrität des schnellen Weiterleitens.
Einige Switches sind so konfiguriert, dass sie Cut-Through-Switching auf einer Pro-Port-Basis durchführen, bis ein benutzerdefinierter Fehlergrenzwert erreicht ist, und dann automatisch auf Store-and-Forward-Switching umschalten. Wenn die Fehlerrate unter den Schwellenwert fällt, wechselt der Port automatisch zurück zum Cut-Through-Switching.

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