Einleitung zum Thema der Netzwerkkomponenten

In der Informationstechnolgie kommt man früher oder später nicht umhin, sich mit den Begriffen wie Bridge, Hub, Repeater, Router, Switch etc. zu beschäftigen, um sich ein Bild von der Funktionsweise und dessen Nutzen zu machen. Deshalb ein kleiner Überblick über die genannten Begriffe und ein Übersicht über die Charakteristika.

Bridge (engl. Brücke)

Diese hat die Aufgabe, Netze auf den Teilschichten MAC oder LLC der OSI-Schicht 2 - Data Layer, Datenübertragungsschicht - zu verbinden (MAC-Level-Bridge). Hierbei gilt es zu beachten, dass die Netze unterschiedliche Topologien besitzen können.

Hub (engl. Nabe)

Hierbei spricht man im engeren Sinne von einem Sternkoppler oder auch Sternverteiler (Kabelkonzentrator), welcher die Verbindung eines Konzentrators mit einem Repeater ist, sogenannte Multiport-Repeater, wobei die Hubs die Repeater in vielen Bereichen ersetzt haben. Der Hub kann auch als Knotenpunkt gesehen werden, über den alle Daten laufen bzw. weitergeleitet werden, deshalb wird diese auch als "Konvergenz-Stelle" bezeichnet, da hier bei der Kommunitkation von Daten alles zusammenläuft.

Repeater

Dieser erfüllt die Aufgabe, verschiedene Netze mit vollkommen gleichartigen Zugriffsweisen und Protokollen zu verbinden. Gleichzeitig reduziert der Repeater Signaldämpfungen sowie - verzerrungen und wird daher auch als Aufholverstärker bezeichnet. Selbstverständlich verbinden moderne Repeater ebenso völlig unterschiedliche Medien. 

Router (engl. ruter; us-engl. rauter)

Diesbezüglich sei das Wort "Transparenz" erwähnt, da der Router autonom das Netz analysiert und somit auch Transparenz schafft. Zusätzlich auf Basis routbarer Protokolle, sucht er geeignete Wege im Netz. Darüber hinaus ist er in der Lage, sogenannte "Routingtabellen" zu erstellen, welche mit Wegetabellen in Verbindung zu bringen sind. Letztendlich vermittelt er einen zielgerichteten Austausch von Datenpaketen im Netz. Eine weitere Applikation des Routers spiegelt sich im Bridging Router - BRouter - wider: simpel gesprochen ist es ein Router mit integrierter Bridge. 

Gateway

In Bezug auf Netzübergängen sowie getrennten Netzwelten - logisch/physikalisch - dient es der Realisierung und kompletten Adaption davon. Diese erfolgt durch die Um- bzw. Übersetzung verschiedener Netze in folgenden Schritten:

1. Adressübersetzung

2. Übersetzung der Datenübertragungsgeschwindigkeit

3. Protokolladaption (Konvertierung oder Umschreibung) 

Somit beziehen sich besondere Funktionsaufgaben auf die Schichten 3 - 7 und werden daher auch intelligente Schnittstellen genannt. Zuguterletzt sind die hohen Sicherheitsstandards als Möglichkeit zugute zu halten. 

Switch (engl. Schalter)

Ein Switch fungiert wie eine Brdige, aber mit mehreren Zugängen für Rechner sowie Netze. Damit ist auch eine parallele Wandlung von Daten zwischen den unterschiedlichen Switchzugängen möglich. Außerdem besteht die Möglichkeit, eine Punkt-zu-Punkt-Geräte-Verbindungen herzustellen. Nicht zwangsläufig aber oft ist dieser ein Hardwareprodukt. Hierbei existieren sogenannte Layer-Switches, welche in folgende Typen unterteilt werden: 

Layer 1-Switches: Keine Adressauswahl (Hub-System).

Layer 2-Switches/Layer 2/3-Switches: Über Adresstabellen automatisiert,  werden diese durch die Zieladressen der Datenpakete generiert. Dabei wird durch die in den Datenpaketen enthaltenen MAC-Adressen nötige Information entnommen. 

Layer 3-Switches: Verabreitet auch IP-Ardressen, da es sich auf der 3. Schicht befindet bzw. bewegt. 

Der Switch ist in der Lage, im Gegensatz zum Hub, gezielt weiterzuleiten und zu entscheiden, wohin die Daten fließen sollen. Somit kann man den Switch als intelligent betrachten und den "weniger Schlauen" als Hub, da dieser an alles sendet. 

Spezifikation Leistungsdaten:

Durchleitrate (Forwarding Rate): Pakete pro Sekunde 

Filterrate (Filter Rate): Bearbeitete Paketanzahl pro Sekunde

Adressanzahl: Verwaltete (MAC-)Adressen

Backplanedurchsatz: Transportkapazität auf den Vermittlungsbussen 

Spezifikation Funktionsprinzipien:

Store-and-Forwarding: Ein Datenpaket wird vollends über einen Port eingelesen und erst dann wird die Adresse verarbeitet, ein einfaches und sicheres Verfahren, mit einer vollständigen Fehlerüberprüfung und selbstständigem Verwerfen von fehlerhaften Paketen. 

Cut-Through:

Nach dem Einlesen des Steuerkopfes der Datenpakete, erfolgt die Auswertung der Adresse. Gleichzeitig werden Nutzinformationen notiert bzw. aufgenommen und dadurch verringert sich die Latenzzeit, wobei immer noch Datenkollisionen möglich sind. 

Fragment-Free:

Eine Datenweitergabe wird nach den ersten 72 Bytes initiiert. Moderne Switches realisieren alle 3 Funktionsprinzipien zugleich (adaptives Switching, Error-Free-Cut-Through). Je nach Situation wird das optimale Verfahren angewendet.