Wenn zusätzliche Anwender in ein gemeinsam
genutztes Netz eingebunden oder datenintensive Anwendungsprogramme installiert
werden, verschlechtert sich die Netzleistung.
Der Grund dafür ist die Tatsache, dass alle Benutzer eines gemeinsam
benutzten Netzes bei Verwendung des Ethernet-Busses miteinander konkurrieren. Auf einem mässig ausgelasteten 10 Mbit/sEthernet-Netz,
das von 30-50 Anwendern gemeinsam benutzt wird, kann das Netz normalerweise nur
einen Durchsatz von ca. 2,5 Mbit/s bieten, wenn man die Belastung durch
Paket-Header, ungenutzte Lücken zwischen den Paketen und Kollisionen
berücksichtigt. Wenn die Benutzerzahl
(und damit die Anzahl der Paketübertragungen) zunimmt, wächst damit auch die
Gefahr von Kollisionen. Kollisionen
treten immer dann auf, wenn zwei oder mehr Knoten versuchen, Informationen
gleichzeitig zu senden. Sobald die
Knoten erkennen, dass eine Kollision eingetreten ist, brechen die sendenden
Stationen den Vorgang ab, bevor sie einen neuen Übertragungsversuch
unternehmen. In einem gemeinsam
benutzten (Shared) Ethernet-Netz nimmt die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen
zu, wenn neue Knoten in die gemeinsam benutzte Collision Domain des gemeinsam
benutzten Ethernet-Netzes integriert werden.
Eine
Möglichkeit zur Lösung derartiger Probleme ist die Segmentierung des
Datenverkehrs mit einer Bridge oder einem Switch. Ein Switch kann einen Hub ersetzen und gleichzeitig die
Netzleistung verbessern, Zum Beispiel kann ein Switch mit acht Anschlüssen
jeweils acht EthernetNetze unterstützen, und auf jedem dieser Netze steht die
volle Ethernet-Geschwindigkeit von 1 0 Mbit/s zur Verfügung. Eine andere Möglichkeit ist die, einen oder
mehrere dieser Switch-Anschlüsse einem Gerät mit hohem Datenaufkommen zur
Verfügung zu stellen, z. B. einem Fileserver.
Multimedia-
und Videoanwendungen benötigen bis zu 1,5 Mbit/s kontinuierlicher Bandbreitenleistung. Wie oben gezeigt, würde es einem einzelnen
derartigen Anwender schwerfallen, sich diese Bandbreite als exklusiven Anteil
in einem Netz zu sichern, das einen durchschnittlichen Durchsatz von 10 Mbit/s
bietet. Wenn man sich dann noch vorstellt,
dass Videos ruckartig oder mit Unterbrechungen dargestellt werden, wenn diese
Bandbreite nicht dauernd zur Verfügung steht, dann wird deutlich, dass unter
solchen Bedingungen der Netzmanager gezwungen ist, mehr Bandbreite für
derartige Anwendungen bereitzustellen.
Die Einbindung von Ethernet-Switches hat gegenüber einem gemeinsam
benutzten Netz eine Reihe von Vorteilen.
Der wichtigste Vorzug ist die Fähigkeit, Netze in kleinere und
schnellere Segmente zu unterteilen.
Ethernet-Switches überprüfen jedes Paket und ermitteln, wo der Zielort
dieses Paketes liegt; demzufolge wird ein Paket nur an diejenigen Anschlüsse
weitergeleitet, für die das Paket auch tatsächlich bestimmt ist. Moderne Switches sind in der Lage, alle
diese Aufgaben in Echtzeit, d. h. ohne Verzögerung, auszufahren.
Ethernet-Switches
entscheiden nicht nur, ob ein Paket weiterbefördert oder gefiltert wird,
sondern sie regenerieren auch das Ethernet-Paket komplett. Diese Regenerierung des Pakets und seine Taktberichtigung
ermöglichen es, dass jeder Anschluss einem Switch als vollständiges
Ethernet-Segment behandelt wird, das die maximal zulässige Länge aufweisen darf
(unter Berücksichtigung der Repeater-Regeln).
Außerdem
werden fehlerhafte Pakete von Ethernet-Switches erkannt und sofort von der
weiteren Übertragung ausgeschlossen.
Durch diese "Bereinigung" bleiben Probleme auf ein einzelnes
Segment beschränkt, und es wird so verhindert, dass es zu Störungen des
gesamten Netzes kommt. Dieser Aspekt
der Switching-Technologie kann nicht überbetont werden, insbesondere in einer
Netzumgebung in der mit Geräteausfällen zu rechnen ist. Der Betrieb im Full
Duplex -Modus ist eine weitere Methode, die Bandbreite von Workstations und
Servern zu erhöhen, die für besondere Aufgaben reserviert sind. Es müssen spezielle
Netzwerk-Schnittstellenkarten im Server oder in der Workstation installiert
sein und der Switch muss den Betrieb im Full Duplex-Modus unterstützen, damit
diese Technologie im Netz genutzt werden kann.
Full Duplex verdoppelt die auf der jeweiligen Verbindung zur Verfügung
stehende Bandbreite, d. h. es werden 20 Mbit/s für Ethernet und 200 Mbit/s für
Fast Ethernet bereitgestellt Der nächste logische Schritt zur Steigerung des
Datendurchsatzes ist die Einführung von Fast Ethernet, Übergeordnete Geräte
können an Switches oder untereinander über 100 Mbit/s Fast Ethernet verbunden
werden, womit ein ganz neues Bandbreitenpotential im Netz bereitsteht. Viele Switches werden auf eine derartige
Konfiguration hin konstruiert, d. h. sie sind mit Fast Ethernet-Uplinks für den
Anschluss an einen Fileserver oder an andere Switches ausgerüstet. Ausserdem kann Fast Ethernet bis zu
Einzeiarbeitsplätzen geführt werden, indem man alle Computer mit Fast
Ethernet-Schnittstellenkarten ausrüstet und Fast Ethernet-Switches und
-Repeater benutzt.