Switch-zu-Switch-Verbindungen - Link Aggregation

Ob im Rechenzentrum, im Unternehmensnetz oder im Heimlabor: Switches sind die Knotenpunkte, über die Datenströme gelenkt und verteilt werden. Sobald mehrere Switches miteinander verbunden werden, entsteht das eigentliche Rückgrat des Netzwerks. Dabei geht es nicht nur darum, „ein Kabel einzustecken“.

Die Art und Weise, wie diese Verbindungen aufgebaut sind, entscheidet über Bandbreite, Ausfallsicherheit und Flexibilität des gesamten Systems.

Von einfachen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bis hin zu gebündelten Hochgeschwindigkeitslinks gibt es verschiedene Verfahren, um Switches effizient miteinander zu koppeln. Diese Verfahren ermöglichen es, mehrere physische Leitungen zu einer leistungsstarken logischen Verbindung zusammenzufassen, für mehr Geschwindigkeit und Redundanz.

Warum nicht STP & Co. Verwendung finden

In diesem Beitrag geht es ausschließlich um Techniken zur Bündelung von Verbindungen zwischen Switches, also Verfahren, die Bandbreite erhöhen und Redundanz schaffen, indem mehrere physische Leitungen zu einer logischen Verbindung zusammengefasst werden.

Protokolle wie das Spanning Tree Protocol (STP), Rapid STP (RSTP) oder Multiple STP (MSTP) verfolgen jedoch ein völlig anderes Ziel:

• Sie dienen nicht der Leistungssteigerung, sondern der Vermeidung von Netzwerkschleifen in redundanten Layer‑2‑Topologien.
• STP deaktiviert im Zweifel einzelne Verbindungen, um Schleifen zu verhindern. Dies widerspricht der Idee einer gleichzeitigen Nutzung mehrerer Leitungen.

Bei Link Aggregation werden hingegen die beteiligten Ports aktiv parallel genutzt.

• Die Last wird verteilt (Load Balancing).
• Alle Leitungen bleiben gleichzeitig aktiv.
• Die Redundanz wird auf Protokollebene innerhalb der Aggregation selbst sichergestellt. Ein zusätzlicher Loop‑Verhinderungsmechanismus wie STP ist hier nicht erforderlich, solange die Aggregation korrekt konfiguriert ist.

Kurz gesagt:

• STP = Schleifenvermeidung durch Blockieren redundanter Pfade
• Link Aggregation = Parallele Nutzung redundanter Pfade für mehr Bandbreite und Ausfallsicherheit

Da dieser Artikel den Schwerpunkt auf Bündelungstechniken legt, bleiben STP und ähnliche Verfahren außen vor. Sie sind ein eigenes, umfangreiches Thema, das separat behandelt wird. Lies dafür gerne den Artikel auf Technik-Kiste.de

Link Aggregation (LAG – Link Aggregation Group)

Link Aggregation ist eine Netzwerktechnik, bei der mehrere physische Ethernet‑Verbindungen zwischen zwei Geräten zu einer einzigen logischen Verbindung zusammengefasst werden.

Diese logische Verbindung wird vom Betriebssystem oder der Switch‑Firmware wie ein einziger „dicker“ Link behandelt.

Funktionsweise:

• Bündelung auf Layer 2: LAG arbeitet auf der Sicherungsschicht (OSI‑Layer 2) und kombiniert mehrere physische Ports zu einer sogenannten Link Aggregation Group.
• Lastverteilung (Load Balancing): Der Datenverkehr wird anhand bestimmter Kriterien (z. B. Quell-/Ziel‑MAC‑Adresse, IP‑Adresse oder TCP‑Port) auf die einzelnen Leitungen verteilt.
• Redundanz: Fällt eine Leitung aus, übernehmen die verbleibenden automatisch den Datenverkehr, ohne dass die Verbindung komplett unterbrochen wird.

Prinzip von Link Aggregation. Quelle: Technik-Kiste.de

Vorteile:

1. Mehr Bandbreite: mehrere physische Links addieren sich zu einer höheren Gesamtkapazität.
2. Höhere Ausfallsicherheit: ein Kabel- oder Portausfall führt nicht zum Verbindungsabbruch.
3. Flexibilität: LAG kann sowohl zwischen Switches als auch zwischen Switch und Server/NAS eingesetzt werden.
4. Skalierbarkeit – zusätzliche Leitungen können bei Bedarf in die bestehende Aggregation aufgenommen werden.

Standard

Die Link Aggregation ist in IEEE 802.1AX (früher IEEE 802.3ad) standardisiert.

 Dieser Standard definiert:

• Wie mehrere physische Ethernet‑Links zu einer logischen Verbindung zusammengefasst werden
• Wie Lastverteilung (Load Balancing) funktioniert
• Wie Redundanz innerhalb der Aggregation sichergestellt wird
• Optionale Protokolle wie LACP (Link Aggregation Control Protocol) zur automatischen Aushandlung

Durch diese Standardisierung ist Link Aggregation herstellerübergreifend kompatibel, sofern alle beteiligten Geräte den Standard unterstützen.

Die meisten Enterprise‑ und viele SMB‑Switches (Small and Medium‑Sized Businesses) unterstützen den IEEE‑Standard.

 Neben der offenen Standardimplementierung gibt es auch proprietäre Bezeichnungen und Systeme, die technisch kompatibel sind, wenn sie den Standardmodus (LACP oder statisch) verwenden:

• Cisco EtherChannel (kompatibel im LACP‑ oder statischen Modus)
• HP / Aruba Port Trunking (kompatibel im LACP‑ oder statischen Modus)
• Netgear Port Trunking (LACP oder statisch)
• QNAP Port Trunking (für NAS‑Anbindungen, LACP oder statisch)
• Dell PowerConnect Link Aggregation (LACP oder statisch)
• Extreme Networks Link Aggregation (LACP oder statisch)

💡 Wichtig: Proprietäre Zusatzfunktionen (z. B. Cisco PAgP) sind nicht herstellerübergreifend nutzbar – für Multi‑Vendor‑Umgebungen sollte immer LACP oder statische Konfiguration gewählt werden.

Betriebsarten

Link Aggregation kann in zwei grundlegenden Betriebsarten eingerichtet werden:

• Statische Link Aggregation
• Dynamische Link Aggregation mit LACP

Statische Link Aggregation

Bei der statischen Konfiguration wird die Bündelung manuell auf beiden Endgeräten eingerichtet.

• Beide Seiten müssen exakt gleich konfiguriert sein (gleiche Ports, gleiche Einstellungen).
• Es findet keine automatische Erkennung statt – falsche Konfiguration kann zu Verbindungsproblemen führen.
• Vorteil: Keine Protokoll-Overhead, minimal schneller Verbindungsaufbau.
• Nachteil: Weniger flexibel, fehleranfälliger bei Änderungen oder Kabeltausch.

Dynamische Link Aggregation (mit LACP)

Hier übernimmt LACP die Aushandlung und Verwaltung der Aggregation.

• Die Geräte erkennen automatisch, welche Ports zusammengehören.
• Fällt ein Kabel aus oder wird ein Port entfernt, passt sich die Aggregation automatisch an.
• Vorteil: Hohe Flexibilität und geringere Fehleranfälligkeit bei Konfigurationsänderungen.
• Nachteil: Minimaler Protokoll-Overhead und etwas längerer Verbindungsaufbau im Vergleich zur statischen Variante.

LACP – Das Steuerprotokoll für Link Aggregation

Während Link Aggregation die grundlegende Technik beschreibt, mehrere physische Netzwerkverbindungen zu einer logischen Leitung zusammenzufassen, ist das Link Aggregation Control Protocol (LACP) sozusagen der „Dirigent“ dieser Verbindung. Es handelt sich um ein standardisiertes Protokoll, das im IEEE‑802.1AX‑Standard (früher 802.3ad) definiert ist und dafür sorgt, dass die beteiligten Geräte automatisch erkennen, welche Ports zu einer gemeinsamen Aggregation gehören.

Der große Vorteil von LACP liegt in seiner Fähigkeit, die Konfiguration dynamisch auszuhandeln. Ohne LACP muss der Administrator auf beiden Seiten exakt die gleichen Ports manuell zu einer Link Aggregation Group (LAG) zusammenfassen.

Ein kleiner Konfigurationsfehler, etwa ein falscher Port oder eine abweichende Einstellung, kann dazu führen, dass die Verbindung nicht funktioniert oder instabil wird. Mit LACP hingegen tauschen die Switches oder Endgeräte zunächst Steuerinformationen aus, um zu prüfen, ob die physische Verbindung und die Einstellungen kompatibel sind. Erst wenn beide Seiten zustimmen, wird die logische Verbindung aktiv geschaltet.

Darüber hinaus überwacht LACP kontinuierlich den Zustand der einzelnen Leitungen innerhalb der Aggregation. Fällt eine Verbindung aus oder wird ein Port deaktiviert, erkennt das Protokoll dies sofort und entfernt den betroffenen Link aus der Gruppe, ohne dass die gesamte Verbindung unterbrochen wird. Der Datenverkehr wird automatisch auf die verbleibenden Leitungen verteilt, was die Ausfallsicherheit deutlich erhöht. Sobald der fehlerhafte Link wieder verfügbar ist, kann LACP ihn automatisch wieder in die Aggregation aufnehmen, ganz ohne manuelles Eingreifen.

Ein weiterer Vorteil ist die herstellerübergreifende Kompatibilität. Da LACP ein offener Standard ist, können Switches und Server verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren, solange sie den IEEE‑Standard unterstützen. Das macht LACP besonders interessant für Umgebungen, in denen Geräte unterschiedlicher Hersteller eingesetzt werden oder in denen Netzwerke schrittweise modernisiert werden.

In der Praxis bedeutet das: LACP nimmt dem Administrator viel Arbeit ab, reduziert die Fehleranfälligkeit und sorgt für eine stabile, flexible und zukunftssichere Verbindung zwischen den Geräten. Während statische Link Aggregation in sehr einfachen, homogenen Umgebungen durchaus ihren Platz hat, ist LACP in den meisten professionellen Netzwerken die bevorzugte Wahl – gerade dann, wenn Redundanz, Ausfallsicherheit und einfache Wartung im Vordergrund stehen.

Proprietäre Bezeichnungen für Link Aggregation im Vergleich

Obwohl Link Aggregation im Standard IEEE 802.1AX (früher 802.3ad) definiert ist, verwenden viele Hersteller eigene Namen für ihre Implementierungen. Technisch basieren diese in der Regel auf demselben Prinzip, unterscheiden sich aber in Zusatzfunktionen oder in der Unterstützung proprietärer Protokolle. Für den herstellerübergreifenden Betrieb ist es entscheidend, den Standardmodus (LACP oder statisch) zu wählen, proprietäre Erweiterungen funktionieren meist nur innerhalb einer Produktfamilie.