Was man bei der Auswahl des idealen Ethernet-Switches beachten muss

Wie die Sache funktioniert

Ethernet ist das Low-Level-Protokoll, das wir für den Austausch der Daten in unseren drahtgebundenen Netzwerken verwenden. Es diktiert, wie wir Daten an das Kabel weitergeben und wie sich Geräte im gleichen Segment des Netzwerks finden und miteinander kommunizieren.

Als Ethernet ursprünglich entwickelt wurde, benutzte es lange Schleifen, die mit Koaxialkabeln realisiert wurden. So wurden viele Geräte im Netzwerk verbunden. Jedes Segment enthielt viele in Reihe geschaltete Geräte.

Ethernet-Schleifen haben den Weg für Stern-Netzwerke geebnet. Jedes Gerät ist hier separat über ein dediziertes Kabel mit einem Hub verbunden. Die Hubs nahmen jedes Paket mit Informationen an, das sie auf einem Port erhielten und wiederholten es auf allen anderen Ports. Sternförmige Netzwerke haben die Verkabelung vereinfacht und das Netzwerk außerdem elastischer gemacht. Ein Kabeldefekt wirkt sich meist nur auf ein Gerät aus und nicht auf alle Geräte in der Schleife.

Nachdem immer mehr Geräte in die Netzwerke drängten, wurde der Stau oder die Verstopfung bei Ethernet ein immer größeres Problem. Zu viele Computer versuchten gleichzeitig zu kommunizieren. Somit wurde die Performance des Netzwerks ziemlich unberechenbar. Das führte wiederum zur Entwicklung von Ethernet Switches. 

Genau wie ein Hub sitzt ein Switch im Zentrum einer Sterntopologie. Anders als ein Hub schickt es die Pakete aber selektiv. Switches lernen die physische Adresse (MAC) eines jeden verbundenen Gerätes und schicken nur die Pakete, die für das entsprechende Gerät bestimmt sind. Sind Pakete für Geräte gedacht, die nicht mit dem entsprechenden Switch verbunden sind, werden diese über den sogenannten Uplink an einen anderen Switch gesendet, der dann die weitere Auslieferung übernimmt.

Funktionen von Netzwerk-Switches

Switches haben es ermöglicht, dass man auf jedem Schreibtisch mehrere Netzwerkgeräte und auch Applikationen betreiben konnte, die hohe Ansprüche an die Bandbreite stellen. Ein Beispiel dafür sind Videokonferenzen.

Es sind hohe Datenübertragungsraten notwendig und es gibt keine Toleranz für Stau. Das ist die Grundlage für moderne, drahtgebundene Netzwerke. Damit werden Computer, Drucker und andere Geräte an einem Standort verbunden. Das gilt auch für Data Center, wo Server und Storage verbunden sind. In den meisten Data-Center- und Campus-Netzwerken stellen die Switches auch den zweiten Layer der Netzwerkumgebung zur Verfügung. Wir sprechen hier von der Aggregationsschicht, mit der die sogenannten Edge-Switches verbunden sind.

Ethernet-Switches sind bekanntlich wichtig, weit verbreitet und vor allen Dingen haltbar. Wer also einen Auffrischungszyklus in seinem Campus-Netzwerk plant, muss sicherstellen, dass die kommenden Switches sowohl die momentanen als auch die künftigen Anforderungen erfüllen. Trends wie zum Beispiel SDN und das Internet of Things / Internet der Dinge (IoT) verändern die Branche. 

Deswegen müssen Unternehmen die Funktionen umsichtig auswählen, die sie von diesen universellen Geräten erwarten. Das gilt sowohl für heute als auch für die Zukunft. Nachfolgend finden Sie Kriterien, die Sie bei der Auswahl der idealen Ethernet Switches für Ihr System beachten sollen.

Die Liste der Mindestanforderungen

• Geschwindigkeit: Die meisten Unternehmen werden Richtung 1 Gbps bei den Edge-Switch-Ports gehen, auch wenn es dafür im Moment für die Desktops keinen offensichtlichen Grund gibt. Sie kaufen schließlich mit dem Blick auf die nächsten sieben Jahre. Wollen Sie zur Sicherheit Videokonferenzen mit Full-Multiscreen-Streaming HDX in einer VDI-Infrastruktur einplanen? Weiterhin sprechen wir nicht nur von Computern und Druckern. Wir müssen auch WLAN-Access-Points (APs) in Betracht ziehen. Die drahtlosen Geschwindigkeiten steigen immer weiter und Firmen brauchen dafür weiteren Durchsatz. Natürlich müssen die IT-Abteilungen auch sicherstellen, dass die Kabelsätze mit den Spezifikationen für 1000 Base-T umgehen können.
• Dichte: Wenn Sie noch kein VoIP im Einsatz haben und auch noch nicht auf altmodische Telefone verzichten wollen, sollten Sie so viele Ports wie möglich einplanen. Das wird die spätere Migration auf VoIP erleichtern. Deswegen sind hohe Port-Dichten mit Stromleistungen auf niedrigem Niveau ideal. Zusammen mit VoIP werden auch Mobilgeräte und das IoT die Port-Kapazitäten strapazieren. Die Explosion an mobilen Geräten und dem Wandel hin zu Notebooks befeuern den drahtlosen Lebensstil weiter. Diese Umstände verlangen WLANs mit höheren Geschwindigkeiten (802.11n und 802.11ac) und höheren Port-Dichten. Mehr Access Points bedeuten auch mehr Ethernet-Ports. Zusätzlich bedeutet das auch mehrere Ports für jeden AP, um mit den höheren Geschwindigkeiten in Sachen WLAN zurecht zu kommen. Der Trend zum IoT und die Zunahme an intelligenten Geräten fördern ebenfalls die Notwendigkeit nach noch mehr Ports. Beispiele hierfür sind etwa vernetzte Thermostate oder mit dem Internet verbundene Verkaufsautomaten.
• Power over Ethernet (PoE): Die Dichte der Ports ist nur ein Teil von dem, was die IT-Abteilung evaluieren muss. VoIP-Telefone, WLAN-Access-Points und entfernte Netzwerkgeräte wollen den Strom durch die Netzwerkleitungen beziehen. Aus diesem Grund ist PoE für viele Edge-Switches ein entscheidendes Kriterium. Neue Generationen der Geräte fordern sogar PoE+, bei denen mehr Strom pro Gerät ausgeliefert werden kann. Versorgt ein Switch Geräte mit PoE, dann zieht er möglicherweise fünf bis zwanzigmal so viel Strom. Die IT-Abteilung muss das in die Kalkulation aufnehmen und somit auch das Stromnetz und die Kühlmechanismen überprüfen, damit auch diese Systeme mit dem Mehrverbrauch zurechtkommen.
• SDN: Der womöglich größte technologische Übergang für die meisten Netzwerke ist die Einführung von Software-Defined Networking. Vielleicht kommt ein reines und klassisches SDN zum Einsatz. Hier treibt ein zentraler Controller ein Edge-to-Edge-Netzwerk an. Es kommen allgemeine Geräte für die Datenschicht zum Einsatz, die wiederum OpenFlow als Kommunikationsmedium verwenden. Vielleicht handelt es sich auch um eine neue Art an SDN, das virtuelle Netzwerke und automatisches Provisioning, sowie Umkonfiguration unterstützt und ohne OpenFlow auskommt. Aus diesem Grund sollte die nächste Runde hinsichtlich der Campus-Switches für SDN bereit sein. Im Idealfall versteht sich die Umgebung mit OpenFlow v1.3 oder höher. Weiterhin sollte Unterstützung für VXLAN und NVGRE für Netzwerk-Virtualisierung ohne OpenFlow vorhanden sein. Auch NetConf als eine standardisierte API für das Remote-Management ist vorteilhaft. Das ermöglicht Automatisierung ohne einen SDN-Controller.

Eine Liste mit netten Extras

• OpFlex: Dieses Protokoll wurde von Cisco vorgestellt, dann aber an die Open Standards Community übergeben. Es unterstützt Automatisierung basierend auf Richtlinien für herkömmliche Netzwerkgeräte. Wir sprechen hier von solchen, die eine eigene Kontrollschicht mitbringen. Eine Unterstützung für dieses Protokoll würde Ihre Optionen offen halten. Es ist allerdings nicht zwingend notwendig, außer Sie sind für die nächsten sieben Jahre aus strategischen Gründen an Cisco gebunden.
• Campus-Struktur: Die übergreifenden Ziele von SDN sind zum Teil, dass sich Strukturgebilde hinsichtlich des Data Centers einfach bereitstellen und neu konfigurieren lassen. Unterstützt ein Netzwerk dieses Vorhaben, ohne die Controller, OpenFlow und so weiter bewegen zu müssen, ist das umso besser.

Fazit

Modernes Campus-Switching verändert sich sehr schnell, weil es mit Herausforderungen zurecht kommen muss, die von SDN, Mobilität, WLAN-Geräten und dem Internet der Dinge ausgehen. Stellen Sie aus diesem Grund sicher, dass die nächsten Zukäufe mit den Aufgaben der heutigen Zeit und den zukünftigen Entwicklungen umgehen können.

Über den Autor:
John Burke ist leitender Analyst bei Nemertes Research. Er berät wichtige Unternehmen und Anbieter. Weiterhin führt er Analysen durch und hat in vielen Bereichen eine Vordenkerrolle inne. John hat reichlich Erfahrung in den Welten der virtuellen Netzwerke, SDN-Technologie, Standards und Implementierung.

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