Hardware für Netzwerke

Um Netzwerke aufzubauen oder zu vergrößern sind Zusatzgeräte notwendig, die entstehende Einschränkungen wie z.B. die maximale Kabellänge oder Bandbreitenengpässe überwinden. Dabei können die Geräte Komponenten innerhalb eines Netzwerkes darstellen oder mehrere unterschiedliche Netze miteinander verbinden.

Der Repeater ist ein Gerät zur Signalverstärkung. Er arbeitet optisch oder elektrisch auf der Schicht 1 des OSI-Schichtenmodells. Repeater empfangen Signale, regenerieren diese und leiten sie weiter. Die Signalverstärkung führt zu einer Verzögerung, deshalb ist die Anzahl auf maximal vier Stück beschränkt.

Repeater werden in der Regel benutzt, um die maximale Länge eines Kabels zu überwinden beziehungsweise zu erhöhen um Teilnetze miteinander zu verbinden. Jedoch können nur Segmente des gleichen Typs gekoppelt werden.

Aus Sicht der Rechner im Netzwerk ist der Repeater unsichtbar und nicht adressierbar. Daher haben reine Repeater keinerlei Filter- oder Wegfindungsfunktionen und können auch nicht zur Strukturierung von Netzen eingesetzt werden.

 

In einem Netzwerk mit sternförmiger Topologie arbeiten Hubs als zentrale Verteiler. Sie werden verwendet um eine Twisted-Pair (TP) Verkabelung in einem Ethernet beziehungsweise Fastethernet mit mehr als zwei Rechnern zu realisieren. Dabei wird eine physikalische Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten hergestellt.

 

Die aktive Variante hat eine zusätzliche Verstärkerfunktion und dient dadurch gleichzeitig als Repeater. Die Geräte sind mit 4 bis zu 32 Ports ausgestattet. Es können auch mehrere Hubs zusammengeschlossen werden, wenn die Ports nicht mehr ausreichen oder aber um eine Baumstruktur aufzubauen. Dazu werden sie mittels des Uplink-Ports miteinander verbunden. Oft lässt sich auch ein Port auf einen Uplink-Modus umschalten. Der Unterschied liegt lediglich in der Pin-Belegung.

 

Statt eines Uplink-Ports ist es auch möglich ein Crossover-Kabel zu verwenden. Jedoch ist solch ein Netz nicht beliebig erweiterbar, da auch hier die Repeater-Regel besagt, das maximal vier Hubs in Reihe erlaubt sind, wobei nur an dreien sogenannte Endpunkte wie PCs oder Server angeschlossen sein dürfen.

 

Fastethernet-HUBs arbeiten mit einer Geschwindigkeit von 100Mbit/s und Ethernet-HUBs mit 10 Mbit/s. Geräte die in der Lage sind mit beiden Geschwindigkeiten zu arbeiten werden Dualspeed-HUBs genannt. Sei verfügen intern über eine Bridge, die das 10/100 MBit Segment koppelt. Diese HUBs benötigen bereits eine gewisse Intelligenz. Es ist jedoch nicht gesagt, dass an einem preiswerten Dual-Speed-HUB 10 und 100 MBit gleichzeitig betrieben werden können.

 

Hubs arbeiten auf der Bitübertragungsschicht des OSI-Modells, der 1. Schicht und leiten immer ein Datenpaket nach dem anderen weiter. Das Gerät kennt jedoch nicht die Zieladresse und leitet daher das Signal eines Netzwerkteilnehmers an alle anderen weiter. Daher teilen sich alle angeschlossenen Endgeräte die zur Verfügung stehende Bandbreite.

Diese wird durch das Ethernet-typische Kollisionsverfahren noch weiter eingeschränkt. Mit höherer Auslastung des Netzwerksegments nehmen die Kollisionen zu, so dass das Netz immer langsamer wird.

Eine Bridge ist die Verbindung zwischen Teilsegmenten eines Netzwrks, diese dürfen sogar eine unterschiedliche Verkabelung (Twisted Pair, Koaxial) und Topologie (Bus, Stern) besitzen. Im Normalfall überträgt die Bridge die Datenpakte zwischen den Teilnetze ohne diese zu bearbeiten.

Sie arbeiten auf dem Level 2 des OSI-Modells, der Sicherungsschicht und dienen zur Lastentkopplung im Netz, indem sie dieses in unterschiedliche Kollisions-Domänen trennt. Des weiteren enden die Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl von Repeatern und Hubs, Endgeräten sowie den maximalen Kabellängen.

 

Ein Switch ist ein intelligenter HUB und dient ebenfalls dazu Netzwerksegmente beziehungsweise einzelne HUBs/Switches miteinander zu verbinden. Im Gegensatz zum HUB arbeitet er jedoch auf der zweiten Schicht des OSI-Models und leitet einzelne Datenpakete nicht an alle Rechner weiter, sondern ermittelt welcher der Quell- und der Ziel-Rechner ist. Daraufhin stellt er eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen diesen beiden her. Dies hat zur Folge, das die Übertragungsrate zwischen zwei Endgeräten mit voller Übertragungsrate erfolgt.

 

Ursprünglich musste per Hand eingetragen werden welches Gerät an welchem Port angeschlossen ist, heutzutage sind Switches lernfähig und speichern die MAC-Adressen der angeschlossenen Geräte selbstständig und legen hierfür eine SAT (Source Address Table) an.