NSCS-2024-12-13

Switching

Eine Bridge verbindet zwei Ethernet-Segmente, aber leitet Pakete nur weiter wenn sie ins andere Netzwerk gehören. Dazu gibt es eine Tabelle, die begrenzt ist, mit Holddowntimer, dann wird gelöscht.
Betriebsarten:

Store and Forward: Das ganze Paket empfangen und dann weiterleiten, Fehlererkennung aber hohe Latenz
Cut Through: Sofort nach Empfang des Headers weiterleiten, schneller, keine Fehlererkennung
Fragment Free: nach den ersten 64 Byte weiterleiten, kollisionen werden erkannt
Adaptiv: wechselt zwischen Store and Forward und Cut Through je nach Fehlerrate
NSCS-Switching.canvas
Ebenen:
Core-Switch
Distribution-Switch
Access-Switch

Probleme bei Kabelbündeln:

Pakete werden mehrmalszugestellt
Broadcaststorm

STP

Netzwerk als Baum strukturieren
Bridge-ID: Priorität + MAC-Adresse
Switch mit der niedrigsten Bridge-ID wird Root-Bridge, zufällig weil mac, priorität überschreibt alles
BPDU-Pakete: werden nur von Switches gelesen und erkannt, enthalten:
root id, pfadkosten, bridge id, Port, Protocol Id, ...
Jeder Switch setzt seine BID als RootID, wenn er ein Paket mit einer niedrigeren (höhere Prio) ID empfänge sendet er dann diese ID als Root aus -> nach kurzer Zeit alle gleiche Root ID, dann sender nur noch Root-Bridge BPDU Pakete

Wenn Switches Pakete von Root erhalten, addieren sie die Pfadkosten und senden es an alle anderen weiter. Der nächste Switch addiert wieder seine Pfadkosten

Übertragungsgeshw.	Pfadkosten
10 MBit	100
100 MBit	19
1 GBit	4
10 GBit	2
Wenn jetzt Pakete am nicht Root-Port ankommen gibt es eine Schleife im Netzwerk
Der Port mit geringeren Pfadkosten wird Designated, wenn gleich niedriger Bridge ID, wenn gleich PortID.
Der andere Port (non designated) kommt in Blocking mode, leitet nur noch BPDU Pakete weiter.
Rootbrige sendet periodisch Updates aus, Topologieänderungen werden erkannt

Port States:

Blocking & Listening: nur BPDUs
Learning: auch MAC-Adressen lernen
Forwarding: auch Datenpakete

Beim Einschalten: Listening (15s) -> Learning (15s) -> Forwarding
Erst nach 30s werden Datenpaketen empfangen, zu langsam für DHCP, Portfast Mode: kommt direkt in den Forwarding State, nur Access Ports

Etherchannel (Kanalbündelung)

LACP: 802.3ad Aktiv/Passiv
PAgP: CISCO proprietär Desirable/Auto

Mindestens ein Router muss Aktiv/Desirable gestellt sein, max 8 Verbindungen und müssen gleich schnell sein

VLAN

Aufteilung eines LANs in Virtuelle LANs
Jedem Port an einem Switch wird ein VLAN zugeteilt. Jedes VLAN hat eine ID bis 4096 und einen Namen (was ist das DBI?). keine Pakete zwischen VLANs, Sicherheit, absolute Trennung.
Über eine Trunkverbindung können mehrere VLANS übertragen werden. Zur unterscheidung werden diese Pakete getagged (der Ethernet Frame wird um den VLAN-Tag erweitert). Das passiert nur auf Trunk-Ports und wird von normalen Endgeräten nicht verstanden. Man kann auf einer Verbindung auch ein Default VLAN einstellen das nicht getagged wird.

Ein VLAN (normalerweise 1) wird als Management VLAN verwendet, kann eine IP-Adresse haben für SSH/Telnet/Web Zugriff

Inter VLAN Routing

Pakete zwischen VLANs zu schicken geht nur auf Layer 3 (d. h. man braucht einen Router), auch zwischen Router und Netzwerk Trunkverbindung. Jedes VLAN bekommt am Router ein virtuelles Interface. Das heißt auch Router on a Stick (nur eine Verbindung zum Netzwerk)

VTP

Virtual trunking protocol, ermöglicht VLANS über ein Netzwerk zu verteilen

VTP Server: hier werden VLANS verwaltet und automatisch weitergegeben
VTP Client: Lernt die VLANS vom Server, keine verwaltung
Transparent: Ignoriert die VTP konfiguration
Alle Geräte müssen in der gleichen Domäne sein (irgendein Name). Außerdem muss mindestens version 2 (oder besser 3) verwendet werden

Pruning: sicherstellen, dass über eine Trunkverbindung nur Pakete übertragen werden die dort auch wohin können