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Was sind die Unterschiede zwischen Router, Switch und Hub?
Router, Switches und Hubs sind entscheidend für den Datenfluss im Netzwerk. Ihre unterschiedlichen Funktionsweisen beeinflussen maßgeblich, wie effizient ein Netzwerk arbeitet.
Auch wenn Router, Switches und Hubs allesamt Netzwerkgeräte sind, die den Datenverkehr leiten, unterscheiden sie sich in Ihrer Funktionsweise doch beträchtlich. Betrachten wir zunächst den Unterschied zwischen Hubs und Switches im Detail, bevor wir uns anschließend den Routern widmen.
Hub versus Switch
Die ersten Ethernet-Netzwerke kannten das Konzept von virtuellen LANs noch nicht. So bestand ein ganzes Netzwerk aus einem einzigen IP-Subnetz. Wenn ein Administrator früher zwei oder mehr Geräte im LAN über Ethernet verband, verwendete er einen Netzwerk-Hub.
Ein Hub ist schlicht und einfach ein Multi-Port-Ethernet-Repeater, der auf der Bitübertragungsschicht (Physical Layer) oder Layer-1-Segment des OSI-Kommunikationsmodells (Open Systems Interconnection) arbeitet. Wenn der Hub Informationen von einem Gerät empfängt, wiederholt er diese Informationen einfach und sendet sie über alle seine Ports.
Das mit dem Hub verbundene Gerät, das für den Empfang der Informationen bestimmt ist, wird diese tatsächlich empfangen. Das gilt aber auch für alle anderen vernetzten Geräte, die an diesen Hub angeschlossen sind. Diese Geräte ignorieren einfach unnötige Übertragungen. Allerdings wird ein Hub mit zunehmender Anzahl der angeschlossenen Geräte schnell zu einem ineffizienten Kommunikationsmedium.
Aus diesem Grund wurde der Netzwerk-Switch erfunden. Ein herkömmlicher Switch arbeitet auf der Sicherungsschicht (Data Link Layer) oder Layer 2 des OSI-Modells. Diese Schicht ist für das Bewegen der Daten über die physischen Verbindungen im Netzwerk zuständig.
So funktioniert ein Netzwerk-Switch
Switches unterscheiden sich in zwei wesentlichen Merkmalen von Hubs.
- Ein Switch unterteilt das Netzwerk in mehrere logische LANs, sogenannte VLANs. Durch diese Segmentierung wird ein LAN als ursprünglich einzelne Übertragungsdomäne in mehrere Übertragungsdomänen zerlegt. Das verringert die Überlastung in größeren Netzwerken.
- Ein Layer-2-Switch kann eine Tabelle entweder statisch oder dynamisch pflegen, die die Hardware-Portnummer des Switches zusammen mit der MAC-Adresse des angeschlossenen Geräts auflistet. Der Switch muss hier die Kommunikation nicht mehr über alle Ethernet-Ports senden. Stattdessen untersucht der Switch die Ethernet-Frames, die vom Sendegerät empfangen werden. Ein Frame enthält eine Ziel-MAC-Adresse, die in der Tabelle der Switch-MAC-Adressen mit einem Querverweis versehen ist. Wenn der Switch den spezifischen Port kennt, dem die MAC-Adresse entspricht, wird sie nur über diesen Port als Unicast-Frame gesendet.
In Abbildung 1 sehen Sie den Unterschied zwischen einem Hub und einem Switch.
Router versus Switch
Wie erwähnt, teilen Layer-2-Switches ein einzelnes LAN in mehrere VLANs auf. Jedes VLAN bildet dann ein eigenes IP-Subnetz. Geräte innerhalb desselben VLAN- und IP-Subnetzes können auf Schicht 2 ohne zusätzliche Komponenten kommunizieren. Wenn jedoch ein Gerät im VLAN 10 beispielsweise mit einem Gerät im VLAN 20 in verbindung treten möchte – dies wird als InterVLAN-Routing bezeichnet –, benötigt es einen Router, der auf der Vermittlungsschicht (Network Layer) oder Layer 3 des OSI-Modells arbeitet.
Anstatt zwischen Frames mit MAC-Adressen zu wechseln, verwendet der Router für die Kommunikation zwischen Subnetzen IP-Adressen. Diese befinden sich in IP-Netzwerkpaketen, die Ethernet-Frames mit Quell- und Zielinformationen der IP-Adresse kapseln.
Traditionell würde ein dedizierter Router diese Routing-Dienste für Layer-2-Switches bereitstellen. In moderneren Unternehmensnetzwerken ist jedoch der Einsatz eines Layer-3-Switches üblich, der Routing- und Switching-Funktionen in einem einzigen Gerät kombiniert.
Hinweis: Dieser Artikel wurde ursprünglich von Andrew Froehlich verfasst und von der ComputerWeekly-Redaktion aktualisiert, um das Leseerlebnis zu verbessern.
