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ENTSCHLÜSSELUNG DER "ZWIEBELSCHICHTEN" INDUSTRIELLER NETZWERK-SWITCHES

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December 5, 2023

Netzwerk-Switches arbeiten auf verschiedenen Schichten des OSI-Modells für Netzwerke, wobei jede Schicht unterschiedliche Funktionen bietet, die für verschiedene industrielle Anwendungen geeignet sind. In diesem Artikel gehen wir auf die verschiedenen Schichten und die damit verbundenen Funktionen ein, um Ihnen zu helfen, den besten Netzwerk-Switch für Ihre Lösung zu finden.

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Teltonika Networks hat kürzlich angekündigt, den Durchschnittspreis seiner Netzwerk-Switches ab Januar 2024 um durchschnittlich 30% zu senken. Dies ist Teil unseres Engagements für eine rasche Expansion und Wachstum auf dem globalen Markt für industrielle Netzwerk-Switches.

Diese Initiative ist mehrschichtig, was ideal zum Thema Netzwerk-Switches passt. Jeder Switch arbeitet in einer der 7 Schichten des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) für Netzwerke. Ein Netzwerk-Switch, der in einer dieser 7 Schichten arbeitet, verfügt über Funktionen, die zu dieser Schicht gehören.

Aber wie Ihnen jeder erfahrene Netzwerktechniker bestätigen wird, ist die Sache in Wirklichkeit nicht ganz so eindeutig, wie die 7 klaren Kategorien vermuten lassen. Switches arbeiten in der Regel auf 5 der 7 Schichten, wobei die Schichten 5 und 6 außer Acht gelassen werden. Und irgendwo dazwischen gibt es sogar noch eine geheime Schicht!


Tatsächlich sind die Schichten eines Switches wie die Schichten einer Zwiebel: Wenn man nicht aufpasst, können sie einem die Tränen in die Augen treiben. Um dies zu vermeiden, werden wir uns die verschiedenen Schichten und die damit verbundenen Funktionen ansehen und herausfinden, wann ein Netzwerk-Switch auf der jeweiligen Schicht eingesetzt werden sollte.


Beachten Sie, dass mit zunehmender Höhe der Schichten Faktoren wie die Ausgereiftheit der Geräte, der Preis und die Leistung eine Rolle spielen. Switches auf höheren Schichten sind teurer, verbrauchen mehr Strom, erfordern eine komplexere Konfiguration und bieten in der Regel eine geringere Leistung bei der Weiterleitung von Rohdaten. Auf der anderen Seite bieten sie ein höheres Maß an Sicherheit und Intelligenz, auf die manche Lösungen einfach nicht verzichten können.

Schicht 1: Bitübertragungsschicht / Physical Layer

Die grundlegendste Schicht von Netzwerk-Switches, die Bitübertragungsschicht, deckt das Wesentliche ab. Ein Switch auf dieser Schicht ist ein Unmanaged Switch. Er ist in der Lage, Daten zu übertragen, einschließlich Kodierung, Signalisierung, Senden und Empfangen, bietet jedoch keine Möglichkeit, den Datenverkehr in irgendeiner Weise zu verwalten. Mit anderen Worten, ein Schicht-1-Switch kann verwendet werden, wenn ein Hub ohne Filter- oder Verarbeitungsfunktionen benötigt wird.

Aufgrund ihrer Einfachheit sind Schicht-1-Switches kostengünstig und unkompliziert zu implementieren. Die Datenübertragung erfolgt mit Leitungsgeschwindigkeit, kann aber bei Bedarf durch die Konfiguration der Switches optimiert werden.

Wenn eine einfache Datenübertragung ohne Netzwerkmanagement für Ihre Lösung ausreicht, ist ein Schicht-1-Switch vollkommen ausreichend.

Schicht 2: Sicherungsschicht / Data Link Layer

Schicht-2-Switches sind die typischen Netzwerk-Switches, da es sich dabei um die am häufigsten verwendete Schicht handelt. Glücklicherweise haben sie auch ein bisschen mehr auf dem Kasten. Diese so genannten Managed Switches sind in der Lage, Endgeräte zu identifizieren und Ethernet-Frames und MAC-Adressen zu verwenden, um Daten korrekt zu verarbeiten und weiterzuleiten.

Sie können zudem VLAN-Tags zuweisen, Datenverkehr priorisieren, MAC-Adressen filtern und den Datenfluss in einem Netzwerk effizient verwalten, indem sie Datenrahmen von einem LAN-Port an einen anderen weiterleiten. Wichtig ist, dass jeder Port eines Schicht-2-Switches eine eigene Kollisionsdomäne darstellt. Dadurch wird das Risiko von Kollisionen im Netzwerkverkehr erheblich reduziert, was zu einem reibungsloseren Datenfluss führt.

Wenn Sie ein Gerät benötigen, mit dem Sie die Daten in Ihrem Netzwerk schnell und ohne große Granularität verwalten können, ist Schicht 2 die richtige Schicht für Sie.

Schicht 3: Vermittlungsschicht / Network Layer

Managed Switches der Schicht 3 überschneiden sich zunehmend mit Routern, da sie sowohl Switching- als auch Routing-Funktionen bieten, einschließlich der Unterstützung von IP-Routing zwischen konfigurierten VLANs sowie der erweiterten und dynamischen Unterstützung anderer Routing-Protokolle wie RIP, OSPF und BGP für den Austausch von Routeninformationen zwischen Netzwerken. Im Gegensatz zu Routern können sie jedoch nur einen Netzwerktyp unterstützen.

Neben einer besseren Netzwerksegmentierung und Traffic-Management bieten Schicht-3-Switches auch einen hohen Durchsatz, geringe Latenzzeiten, Quality of Service (QoS) und robuste Sicherheitsfunktionen wie ACLs, Firewall-Funktionen und Deep Packet Inspection.

Wenn Ihr Netzwerk-Switch über grundlegende Routing-Funktionen verfügen soll, die über statisches Routing hinausgehen, ist Schicht 3 die richtige Wahl.

Schicht 4: Transportschicht / Transport Layer

Netzwerk-Switches der Schicht 4, so genannte Multilayer-Switches, bieten komplexe Netzwerkmanagementfunktionen. Sie sind in der Lage, das in jedem Paket enthaltene Anwendungsprotokoll (HTTP, FTP usw.) zu erkennen und anhand dieser Information zu entscheiden, welche übergeordnete Software für dieses Paket am besten geeignet ist.

Ein Schicht-4-Switch ist auch in der Lage, zu entscheiden, an welchen Server eine bestimmte Anfrage gesendet werden soll (abhängig von der Auslastung des Servers), Offline-Server zu identifizieren und TCP/UDP-Sitzungen aufzubauen und zu beenden.

Schicht-4-Switches sind eine gute Wahl, wenn Sie mehr Kontrolle über Ihren Netzwerkverkehr benötigen, als Schicht-3-Switches bieten können, und ein optimales Verhältnis zwischen Leistung und Funktionalität anstreben.

Schicht 7: Anwendungsschicht / Application Layer

Da die Schichten 5 und 6 für die Welt der Netzwerk-Switches nicht relevant sind, können wir direkt zur letzten und abschließenden Schicht übergehen. Schicht-7-Switches ermöglichen schnellere Weiterleitungs- und Routing-Entscheidungen auf der Grundlage detaillierterer Informationen und sind in der Lage, die Daten in jedem Paket intelligent zu überprüfen.

Beispielsweise kann ein Schicht-7-Switch Transaktionen auf der Anwendungsschicht anhand von URLs und anderen installations- oder konfigurationsbezogenen Techniken erkennen. Er kann dann Informationen in Cookies, HTTP-Headern oder URL-Strings verwenden, um eigene Routing-Entscheidungen zu treffen.

Zusätzliche Funktionen der Schicht 7 sind das Aktivieren, Deaktivieren, Mirroring, Zuweisen und Aggregieren von Ports, VLAN-Konfiguration, SNMP-Überwachung und vieles mehr.

Schicht-7-Netzwerk-Switches werden häufig in komplexen Umgebungen eingesetzt, in denen Entscheidungen über die Weiterleitung von Daten auf hoher Ebene getroffen werden müssen, z. B. in Rechenzentren, bei Cloud-Diensten und Telekommunikationsdiensten.

Auf welchen Schichten arbeiten die Industrie-Switches von Teltonika Networks?

Die Industrie-Switches der TSW-Serie von Teltonika Networks arbeiten derzeit auf zwei verschiedenen Schichten. Unsere 8 Unmanaged Switches arbeiten auf Schicht 2 und bieten eine einfache Datenübertragung. Natürlich sind nicht alle gleich - verschiedene Produkte bieten unterschiedliche Leistungsmerkmale für eine bestimmte Netzwerklösung, wie z.B. die Anzahl und Art der Ports, den Einschluss oder Ausschluss von Power over Internet (PoE) Funktionalität und so weiter.

Wir bieten außerdem 2 Managed Switches, die auf Schicht 2 arbeiten, deren Funktionalität aber auch darüber hinausgeht. Diese Geräte verfügen zusätzlich über eine Reihe von Schicht-3-Funktionen, darunter statisches Routing für das grundlegende Routing des Datenverkehrs zwischen verschiedenen Subnetzen oder VLANs, Port-Steuerungsfunktionen, erweiterte VLAN-Unterstützung und Unterstützung für wichtige Protokolle wie Profinet, SNMP, LLDP und Ethernet/IP.

Darüber hinaus laufen sie auf einem eigenen Betriebssystem, das speziell für unsere Managed Switches entwickelt wurde: WitchOS.

Die Magie von WitchOS

WitchOS (Switch ohne S, falls Sie sich wundern) öffnet die Tür zu einer neuen Welt der Wertschöpfung für Netzwerklösungen mit Managed Switches. Obwohl Teltonika Networks derzeit nur Managed Switches für Schicht 2 (plus!) anbietet, können Sie sicher sein, dass WitchOS ebenso magisch sein wird, sobald Produkte für höhere Schichten verfügbar sind (wir arbeiten daran!).

Aber was sind die wirklichen Vorteile von WitchOS für Ihr Netzwerk?

Stellen Sie sich vor, Ihre Lösung besteht aus einem komplexen Netzwerk von Endgeräten. PLCs, HMIs, Panels, Sensoren - das ganze Paket. Ein klares Verständnis der Netzwerktopologie ist für den effizienten Betrieb und die Fehlersuche unerlässlich. Dies erfordert die Unterstützung des Link Layer Discovery Protocol (LLDP).

WitchOS unterstützt LLDP, so dass Sie mühelos neue Endgeräte hinzufügen und diese bei Problemen identifizieren können. Wenn ein Endgerät ausfällt, können Sie mit LLDP schnell seinen genauen Standort und die Beziehungen zu anderen Geräten in Ihrer Topologie ermitteln.

Ein weiteres wichtiges Protokoll, das von WitchOS unterstützt wird, ist Profinet, das für den schnellen, deterministischen Datenaustausch zwischen Steuerungen wie SPS und anderen Endgeräten verwendet wird. Dies ist wichtig für industrielle Prozesse, die einen sofortigen M2M-Datenaustausch erfordern, wie z.B. komplexe und hochpräzise Produktionslinien.

Neben der Protokollunterstützung enthält WitchOS viele beliebte Funktionen von RutOS, dem Betriebssystem der Router und Gateways von Teltonika Networks - soweit sie für den Einsatz als Netzwerk-Switch relevant sind. Dazu gehören eine exzellente Benutzeroberfläche und spezielle Seiten für eine lange Liste von Netzwerkkontrollfunktionen und -konfigurationen, die Ihnen helfen, den Status, die Leistung und den Betrieb Ihres Netzwerks effizient zu überwachen.

Die richtige Schicht für Ihre Lösung

Die Wahl der richtigen Switch-Schicht für Ihre Netzwerklösung hängt von Ihren Anforderungen ab. Berücksichtigen Sie die Größe und Komplexität Ihres Netzwerks sowie Ihre Sicherheits- und Routing-Anforderungen.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Schicht für Sie die richtige ist, klicken Sie auf den Button unten, um mit einem unserer Vertriebsmitarbeiter Kontakt aufzunehmen!

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