Switch/Switching

Switching

Shared Medium

Ethernet in seinen frühen Ausprägungen (z. B. 10BASE5, 10BASE2), mit einem von mehreren Geräten gemeinsam als Übertragungsmedium genutzten Kabel (collision domain/shared medium – im Unterschied zu dem späteren geswitchten Ethernet), funktioniert gut, solange das Verkehrsaufkommen relativ zur nominalen Bandbreite niedrig ist
Da die Wahrscheinlichkeit für Kollisionen proportional mit der Anzahl der Sender (englisch „transmitter}}“) und der zu sendenden Datenmenge ansteigt, tritt oberhalb einer Auslastung von 50 % vermehrt ein als Congestion (Stau) bekanntes Phänomen auf, wobei Kapazitätsüberlastungen entstehen und somit eine gute Effizienz der Übertragungsleistung innerhalb des Netzwerks verhindert wird

Switches

Um dieses Problem zu lösen und die verfügbare Übertragungskapazität zu maximieren, wurden Switches entwickelt (manchmal auch als Switching Hubs}}, Bridging Hubs oder MAC bridges bezeichnet), man spricht auch von Switched Ethernet

Switches speichern Pakete/Frames zwischen und beschränken damit die Reichweite der Kollisionen (die Kollisionsdomäne) auf die an dem entsprechenden Switchport angeschlossenen Geräte
Bei Twisted-Pair- oder Glasfaser-Verkabelung können Verbindungen zwischen zwei Geräten (Link) außerdem im Vollduplex-Modus (FDX) betrieben werden, wenn beide Geräte dies unterstützen (dies ist dann die Regel)

Switched Ethernet

Wenn (alle) Hubs/Repeater aus einem Netzwerk entfernt und durch vollduplex-fähige Komponenten ersetzt werden, spricht man von einem (pure) switched Ethernet, bei dem es keine Halbduplex-Links und damit auch keine Kollisionen mehr gibt

Die Verwendung von Switches ermöglicht also eine kollisionsfreie Kommunikation im FDX-Modus, d. h., Daten können gleichzeitig gesendet und empfangen werden, ohne dass es zu Kollisionen kommt
Trotz kollisionsfreier Bearbeitung kann es jedoch zu Paketverlusten kommen, etwa wenn zwei Sender jeweils die Bandbreite beanspruchen, um zu einem gemeinsamen Empfänger Datenpakete zu senden
Der Switch kann zwar Pakete kurzzeitig puffern, wenn der Empfänger aber nicht über die doppelte Bandbreite verfügt oder der Datenfluss nicht verlangsamt werden kann, muss er bei Überlauf des Puffers Daten verwerfen, so dass sie nicht zugestellt werden können