Ausfallsichere Datenübertragung ist Pflicht
Switches sind die Knotenpunkte in der Netzwerkinfrastruktur schlechthin. Ein Ausfall hat meist massive Beeinträchtigungen des Geschäftsablaufs zur Folge, was die Anwender in der Regel durch Redundanzfunktionen abzufangen versuchen. Das sind zunächst Maßnahmen, die direkt auf die Hardware bezogen sind. Wer Wert auf hohe Verfügbarkeit legt, kommt nicht an redundanten Netzteilen vorbei. Sie sollten im laufenden Betrieb wechselbar sein, um im Fehlerfall jederzeit für Ersatz sorgen zu können. Selbstverständlich muss die Netzspannung in so einem Einsatzfall durch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleistet werden. Falls der Switch intern Lüfter nutzt, was vor allem bei großen Systemen im Rack-Format die Regel ist, sollten auch diese redundant und wechselbar ausgelegt sein. Eine geeignete Anbindung an die Managementumgebung alarmiert dann den Administrator im Fehlerfall. Ob das über SNMP oder E-Mail erfolgt, kommt auf die eigene Systemumgebung an.
Auf einer übergeordneten Ebene geht es um die Sicherstellung der korrekten Routen, auch wenn ein Switch ausfällt. Dazu kann man nicht einfach mehrere Netzwerkpfade zwischen den Switches schalten, das würde zu Schleifen und damit zu sogenannten "Broadcast-Stürmen" und mehr oder weniger zum Stillstrand im Netzwerk führen. Um trotzdem Redundanz herzustellen, muss ein Mechanismus dafür sorgen, dass mehrfache Verbindungen zwischen Endpunkten nur dann aktiv werden, wenn der normalerweise verwendete Pfad durch einen Fehler unpassierbar wird. Ein wichtiges Protokoll dazu war und ist IEEE 802.1d Spanning Tree (STP) oder Rapid Spanning Tree (RSTP).
Spanning Tree nutzt ein Bridge-spezifisches Protokoll, um eine Hierarchie unter allen aktiven Switches im Netz aufzubauen. Ein Switch wird zur Root Bridge gewählt, indem er die niedrigste Bridge-ID erhält. Von dort aus werden Pfade zu allen anderen Bridges oder Switches festgelegt. Erkennen die beteiligten Geräte redundante Pfade, werden die betroffenen Ports deaktiviert. Welche Pfade aktiv bleiben, hängt von den Pfadkosten ab, also der Anzahl der Hops und der möglichen Bandbreite der Verbindung. Regelmäßige Statusmeldungen signalisieren, dass die Verbindungspfade noch aktiv sind. Bleiben die Meldungen aus, führt das zu einer Neuorganisation der Hierarchie. Die Zeitspanne dafür soll bei maximal 30 Sekunden liegen; währenddessen ruht der Datenverkehr.