An den Ports eines Switches werden die Endgeräte direkt angeschlossen (ein Endgerät pro Port). Die vom Endgerät auf das Kabel übermittelten Datenrahmen enthalten immer eine Source- und eine Destination-Adresse. Anhand der Source-Adresse erkennt der jeweilige Port, welches Gerät bei ihm angeschlossen ist. Diese Adresse wird mit der jeweiligen Portkennung an die zentrale Adressliste des Switches weitergereicht. Diese Adressliste wird als Transporttabelle für die Datenrahmen verwendet. Anhand des Adresspools ermittelt der Switch, an welchen Empfänger (Switchport) dass der Datenrahmen weiter zu leiten ist. Befindet sich zu einer Destination-Adresse kein Eintrag in der Tabelle, so geht der Switch davon aus, dass diese Adresse noch nicht aktiv am Netz kommuniziert hat. In diesem Fall wird der Switch den Rahmen wie einen Broadcast-Rahmen behandeln und an alle Ports weiterleiten. Antwortet das bisher unbekannte Gerät auf den empfangenen Datenrahmen, so wird die darin enthaltene Source Adresse mit dem zugehörigen Port in der Adresstabelle aufgenommen. Findet der Switch für einen empfangenen Datenrahmen die zugehörige Destination-Adresse, bzw. den Switchport in der Tabelle, so transportiert der Switch den Rahmen über den internen Backplane an den Zielport. Da es sich hierbei um dasselbe Verfahren wie bei einer transparenten Brücke handelt, dürfen an den einzelnen Ports auch mehr als eine Station angeschlossen werden. Trotzdem besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen einer Bridge und einem Layer 2 Switch.

 

 

Mit einem Switch kann ein Kollisionsbereich in mehrere Bereiche unterteilt werden. Ankommende Telegramme werden von einem Switch nur an die Ausgangsports weitergeleitet, wo ein Empfänger angesiedelt ist. Ein Switch kann die folgenden Eigenschaften aufweisen:

 

 

Cut-Through-Switches

Bei den „Cut Through" Switches oder „On The Fly" Switches wird der Forwarding-Prozess des Switches sofort gestartet, wenn die sechs Byte lange Destination-MAC-Adresse von dem Switch-Controller des Empfängerports gelesen wurde. Diese Switching-Methode reduziert die Verzögerungszeit zwischen den Empfangs- und Sendeport dadurch, dass der gesamte Datenrahmen niemals komplett zwischengespeichert werden muss. Die im Markt verfügbaren CutThrough-Produkte weisen eine Verzögerungszeit zwischen Eingangs- und Ausgangsport von 5 µs bis 60 µs auf.

 

Store-and-Forward-Switching

Die auf der Store-and-Forward-Technologie aufbauenden Switches entpuppen sich bei genauerer Betrachtung als eine Mischform aus einem Switch und einer Brücke. Die Store-and-Forward-Switches haben eine höhere Verzögerungszeit als hardware-basierte Cut-Through-Switches, da sie die Datenrahmen vollständig empfangen, zwischenspeichern und erst dann an den Ausgangsport weiterreichen. Die typische Verzögerungszeit für Store-and-Forward-Switches ist von der Rahmenlänge abhängig und beträgt für kurze Rahmen mindestens 8µs bis 100µs. Für lange Rahmen kann dies sogar eine Verzögerung von bis zu 1,5ms ergeben.

Vergleich Cut-Through Switches und Store-and-Forward-Switches

 

Wenn der Switch alle Verbindungen gleichzeitig bedienen kann - ohne Einschränkung - ist er nicht Blockierend, wenn er nur beschränkte Kapazität hat blockiert er einzelne Eingänge.

 

Ein unmanaged Switch verwendet einfach die Adresstabelle für die Durchleitung. Bei einem managed Switch können zusätzliche Kriterien wie z.B. Prioritäten für einzelne IP Adressen vergeben werden.

Nur mit Store-and-Forward können Netzwerke unterschiedlicher Datenrate zusammengeschlossen werden.

 

Vergleich von Bridge und Switch

Alle Ethernet-Bridges arbeiten auf Basis des Store-and-Forward-Mechanismus. Aufgrund ihres Einsatzgebietes sind Bridges darauf ausgelegt, dass es sich bei 80% des gesamten Datenverkehrs um einen lokalen Verkehr handelt. Nur 20% des Verkehrs muss auf eines der angeschlossenen Segmente weitergeleitet werden.

 

Bei einem Switch muss meist der gesamt Datenverkehr an einen oder an wenige Switch-Ports weitergegeben werden. Aus diesem Grunde verfügen Switches in der Regel über wesentlich mehr Ports als Bridges und sind in der Lage sein, den gesamten Datenverkehr gleichzeitig zwischen allen Ports zu übermitteln.