Switches können unterschiedlich Betrieben werden. Je nach Bedarf, ob Verzögerungszeit oder Fehlererkennung wichtig bei der Datenübertragung sind, stehen verschiedene Switching Methoden bereit. Hier werden die Methoden Cut-Through, Store-and-Forward, Fragment-Free und
Adaptive Switching erklärt.

Cut-Through
Cut-Through ist eine sehr schnelle Switching-Methode zu lasten der Fehlerfreiheit aber. Die eintreffenden Frames werden lediglich bis zur Ziel-MAC-Adresse eingelesen und anschließend sofort an das nächste Gerät weitergeleitet. Dadurch kann nicht überprüft werden ob der Frame beschädigt/unvollständig ist. Diese Fehlerüberprüfung müssen anschließend andere Schicht-2-Geräte bzw. höhere Schichten nachholen.

Damit ermöglicht das Cut-Through Verfahren eine sehr geringe Latenz. Im besten Fall beträgt sie 112 Bit (14 Byte). Zusammensetzen tut sie sich dabei aus der Präambel (8 Byte = 64 Bit) und der „Destination-MAC-Adresse“ (6 Byte = 48 Bit).

Um dies weiter in Zahlen auszudrücken beträgt die Verzögerung circa 25 Microsekunden bei einem 10 Mbps Gerät, während man von etwa 7 Microsekunden bei einem 100 Mbps Gerät ausgeht.

Wichtig ist das Cut-Through Verfahren für Multimedia-Anwendungen, sowie für weitere Umgebungen die eine minimale Verzögerung benötigen.

Store-and-Forward
Das Store-and-Forward Verfahren ist die langsamste Switching-Methode und somit mit der größten Latenzzeit. Store-and-Forward kann in der Regel jeder Switch von Haus aus. Bei dieser Methode werden die Frames komplett eingelesen und zunächst gespeichert („Store“). Anschließend wird eine Forwarding-Entscheidung getroffen, bevor jedoch der Frame rausgeschickt wird, muss er eine Fehlerüberprüfung bestehen. Bei dieser berechnet der Switch eine Prüfsumme über den Frame und vergleicht diese mit dem am Ende des Pakets gespeicherten CRC-Wert. Sollte zwischen diesem neuberechneten und den im Frame gespeicherten CRC-Wert eine Differenz bestehen, wird der Frame verworfen.

Die Latezzeit in Bit beträgt bei Store-and-Forward die Paketlänge. Das heißt bei Ethernet und Fast Ethernet mindestens 512 Bit, bei Gigabit Ethernet mindestens 4096 Bit, während die Obergrenze die MTU in Bit (~ 12000 Bit) ist.

Fragment-Free
Die Fragment-Free Methode liegt von der Geschwindigkeit zwischen der Cut-Through und der Store-and-Forward Methode. Hier wird überprüft ob der Frame eine minimale Länge von 64 Bytes (512 Bit) erreicht. Dies ist nämlich die im Ethernet-Standard (IEEE 802.3) definierte minimal Länge. Sollte der Wert darunter liegen, ist der unvollständige Frame meist ein „Trümmer“ einer Kollision und somit nicht mehr brauchbar.

Eine entsprechende Prüfung findet nur für die ersten 64 Bytes statt, auf eine weitere CRC-Prüfung wird verzichtet.

Adaptive Switching/ Error-Free-Cut-Through
Das Adaptive Switching bzw. auch Error-Free-Cut-Through genannt, ist eine Mischform aus oben genannten Switching-Verfahren. Am Anfang arbeitet der Switch im schnellen Cut-Through-Modus mit Unterschied das, obwohl der Frame sofort weitergeschickt wird, eine Kopie des Frames im Speicher behalten wird. Daraus wird dann anschließend eine Prüfsumme errechnet und eine Fehlerüberprüfung damit durchgeführt. Sollte sich herausstellen, dass dies ein defekter Frame war, kann dieser zwar nicht mehr zurückgenommen werden da er falsch ist, dafür erhöht sich aber ein interner Zähler, der die Fehlerrate pro Zeiteinheit hoch zählt. Ist die Zahl zu hoch, sprich treten zu viele Fehler in kurzer Zeit auf, dann wechselt der Switch in den Store-and-Forward-Modus. Dieser ist zwar langsamer, bietet dafür aber eine Fehlerüberprüfung, die in diesem Moment wohl angebracht ist. Wird die Fehlerrate wieder niedriger, kann er wieder zurück in den Cut-Through Modus schalten. Beim Adaptive Switching kann aber auch in den Fragment-Free Modus geschalten werden, nämlich genau dann, wenn zu viele Fragmente mit weniger als 64 Byte ankommen.

Quelle:
http://support.intel.com/support/express/switches/sb/cs-014410.htm