Router, Switches, Zugriffspunkte und Hubs: Was ist das ?!

November 2016

Hubs, Switches, Router und Zugriffspunkte sorgen dafür, dass Datenpakete dort ankommen, wo sie hin sollen. Ohne diese Komponente kann kein Netzverkehr zustande kommen. Sie stellen die Schaltstellen dar, an denen die Datenpakete auflaufen. In diesem Praxistipp erläutern wir, wie diese Komponente funktionieren und was sie voneinander unterscheidet.





Router

Router haben die Aufgabe Datenpakete weiterzuleiten oder abzublocken. Datenpakete können zwischen 64 und 1518 Byte lang sein. In den ersten sechs Byte befindet sich die Zieladresse, in den letzten vier Byte eine CRC-Prüfsumme. Geroutete Datenpakete landen dann entweder direkt im Zielnetzwerk oder bei einem anderen Router, der ebenfalls die Datenpakete weiterleitet. Bei der Paketweiterleitung orientiert sich der Router an einer sogenannten Routing-Tabelle. Diese kann für IPv4 unter Windows ebenso wie unter Linux mit dem Befehl "netstat -r" aufgerufen werden. Anhand dieser Tabelle entscheidet der Router, über welche Schnittstelle die Datenpakete weitergeleitet werden sollen.

Grafik: Microsoft

Router gibt es in verschiedenen Formen: Hardware-Router sind für das Routing optimierte Geräte, die für den Dauerbetrieb ausgelegt sind. Sie verfügen meist über redundante Netzteile und andere Hardware, um Ausfälle so viel wie möglich zu verhindern. Der Komponentenwechsel kann oft im laufenden Betrieb stattfinden. Unterhalb dieses Highend-Bereichs verwischen sich die Grenzen: Hier gibt es auch Layer-3-Switches, die als Router, Switch oder sogar auch beides arbeiten. Im Gegensatz dazu gibt es die Software-Router. Das sind Workstations bzw. Server, die mit Mac OS X, Unix oder Windows kompatibel sind und via Software zum Router werden.

Wer auf die Übertragungsgeschwindigkeit des Hardware-Routers verzichten kann, der kann einen kostengünstigen Routing-Cluster einsetzen. Diese Technik wird häufig in Universitäten und Schulen eingesetzt. Dabei werden zum Beispiel Software-Router über einen Profi-Switch miteinander verbunden, dessen Datendurchsatzrate die des gesamten Clusters vorgibt.
Am unteren Ende finden wir die DSL- und WLAN-Router. Diese Komponente vereinen DSL-Modem, Switch und Router. Allerdings handelt es sich dabei oftmals um keine komplette Router. Sie sind ausschließlich für den Internetzugang geeignet und können nur mit aktiviertem PPPoE und NAT-Routing eingesetzt werden. Fehlt beim WLAN-Router der WAN-Port, ist das nichts weiteres als eine Bridge und kein Router.

Hubs

Mithilfe von Hubs können mehrere Computer in einem Netzwerk miteinander kommunizieren. Jeder einzelne Computer wird über ein Ethernetkabel mit dem Hub verbunden. Die gesamte Informationsübertragung zwischen den Computern erfolgt dann über diesen Hub.

Grafik: Microsoft

Ein Hub kann die Quelle oder das gewünschte Ziel der erhaltenen Informationen nicht identifizieren. Stattdessen sendet er diese Informationen an alle angeschlossenen Computer, auch an den Computer, der diese Informationen ursprünglich gesendet hat. Ein Hub kann Informationen nicht gleichzeitig senden und empfangen. Aus diesem Grund sind Hubs langsamer als Switches.

Switches

Switches sind eine Weiterentwicklung von Bridges, die in der Regel nur zwei Ports haben. Switches verfügen zwischen vier und mehreren Dutzend Ports. Sie arbeiten auf dem Data Link Layer (der Sicherungsschicht 2) des OSI-Modells. Es gibt aber auch die sogenannten Multilayer-Switches, die auf der Netzwerkebene (Schicht 3) arbeiten. Switches können entweder über die Kommandozeile, eine Weboberfläche oder eine entsprechende Steuersoftware gesteuert und verwaltet werden.
In der Regel muss ein Switch allerdings nicht konfiguriert werden. Zu den Datenpaketen sichert der Switch die MAC-Adresse, von der gesendet wurde, und den Port, an dem das Paket ankam, in einer sogenannten Source-Address-Table (SAT). Die Pakete werden danach an den entsprechenden Port weitergeleitet, falls dieser bereits bekannt ist. Ist dies nicht der Fall, so sendet der Switch das Paket an alle aktiven Ports.
Switches behandeln Datenpakete unterschiedlich. Gute Switches nutzen das Fast-Forwarding-Verfahren. Die Pakete werden dabei sofort nach Erhalt weitergeleitet. Andere Geräte übernehmen die Fehlerprüfung. Die Fragment-Free-Methode ist allerdings nicht ganz so schnell und wird nur von den besseren Switches beherrscht. Dabei Datenpakete werden erst weitergeleitet, wenn diese mindestens eine Länge von 64 Byte haben. Grund dafür: Kleinere Pakete sind oft nur Trümmerteile von ''Datenkollisionen'' im Netz. Alle Switches beherrschen die langsamere Store-and-Forward-Methode. Das gesamte Paket wird hierbei empfangen und wird erst nach der CRC-Prüfung weitergeleitet.
Bei den Ports von Layer-2-Switches werden Daten unabhängig voneinander gesendet und empfangen. Sie werden entweder über einen Hochgeschwindigkeits-Bus oder kreuzweise miteinander verbunden. Switches können in unbegrenzter Anzahl verbunden werden. Die Anzahl der angeschlossenen Rechner hängt dagegen von der Zahl der möglichen SAT-Einträge ab. In Bezug auf die Knotenanzahl richten sich alle Switches allerdings nach dem kleinsten Switch. Werden mehr Rechner drangehängt, wird die Leistung schwächer.

Zugriffspunkte

Mit den Zugriffspunkten wird der drahtlose Zugriff auf verkabelte Ethernetnetzwerke ermöglicht. Ein Zugriffspunkt wird an einen Hub, Switch oder verkabelten Router angeschlossen, um drahtlose Signale zu senden. Damit können Rechner und andere Geräte drahtlose Verbindungen mit Kabelnetzwerken herstellen.
Grafik: Microsoft

Zugriffspunkte können in ihrer Funktionsweise in vielen Aspekten mit Mobilfunkmasten verglichen werden: Selbst wenn man sich innerhalb der Reichweite bewegt, wird der drahtlose Zugriff auf das Netzwerk beibehalten. Wenn man über ein öffentliches drahtloses Netzwerk an einem Flughafen zum Beispiel eine drahtlose Internetverbindung herstellt, geschieht dies in der Regel über einen Zugriffspunkt. Bei Routern mit Drahtlosfunktion, können Computer auch ohne Zugriffspunkt drahtlos miteinander verbunden werden. Zugriffspunkte sind nicht mit einer integrierten Technologie zur gemeinsamen Nutzung der Internetverbindung ausgestattet. Für die gemeinsame Nutzung einer Internetverbindung, muss der Zugriffspunkt an einen Router oder ein Modem mit integriertem Router angeschlossen werden.

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