Hub, Switch oder Router? Alles, was du über die Grundlagen der Netzwerktechnik wissen musst

1. Einleitung
2. Was ist ein Hub
3. Was ist ein Switch
4. Was ist ein Router
5. Hub vs. Switch vs. Router
6. Schlusswort

Einleitung

In der heutigen, vernetzten Welt sind Netzwerkgeräte wie Hubs, Switches und Router unverzichtbar, um die Kommunikation zwischen verschiedenen IT-Systemen zu ermöglichen. Ob in kleinen Heimnetzwerken oder großen Unternehmensumgebungen – diese Geräte spielen eine entscheidende Rolle dabei, wie Daten übertragen und verwaltet werden. Doch was genau unterscheidet einen Hub von einem Switch oder einem Router? Während alle drei Geräte eine zentrale Funktion in der Netzwerktechnik erfüllen, gibt es grundlegende Unterschiede in ihrer Funktionsweise und Anwendung. In diesem Beitrag werfen wir einen genaueren Blick auf die Funktionsweise dieser Geräte, ihre jeweiligen Vor- und Nachteile sowie die besten Einsatzszenarien für jedes Gerät. Das Verständnis dieser Unterschiede ist entscheidend, um die richtige Wahl für ein effizientes und stabiles Netzwerk zu treffen.

Was ist ein Hub?

Ein Hub ist ein grundlegendes Netzwerkgerät, das dazu dient, mehrere Computer oder andere Endgeräte miteinander zu verbinden. Er arbeitet auf der untersten Schicht des OSI-Modells, der Bitübertragungsschicht, und fungiert als zentraler Knotenpunkt, der empfangene Datenpakete an alle angeschlossenen Geräte verteilt.

Definition und Funktionsweise

Hubs ermöglichen die kabelgebundene Verbindung mehrerer Geräte innerhalb eines Netzwerks. Sobald ein Datenpaket auf einem der Ports des Hubs ankommt, wird es an sämtliche anderen Ports weitergeleitet, ohne zu unterscheiden, welches Gerät die eigentliche Zieladresse ist. Dies führt dazu, dass alle angeschlossenen Geräte die gleichen Daten erhalten, unabhängig davon, ob sie diese tatsächlich benötigen oder nicht. Da Hubs lediglich auf der Bitübertragungsschicht operieren, verfügen sie über keine Fähigkeit, den Ursprung oder das Ziel eines Datenpakets zu erkennen, was oft zu Überlastungen im Netzwerk führt. Diese einfache Arbeitsweise macht Hubs in modernen Netzwerken weniger effizient, insbesondere bei zunehmender Netzwerkgröße und -komplexität.

Vorteile und Nachteile von Hubs 

Verschiedene Typen von Hubs

Hubs können nach ihrer Größe und Funktionalität in verschiedene Kategorien eingeteilt werden:

• Arbeitsgruppen-Hubs: Kleinere Hubs, die einige Dutzend Geräte verbinden und häufig in kleinen Netzwerken eingesetzt werden. Diese Hubs sind ideal für einfache Netzwerke, in denen nur wenige Geräte miteinander kommunizieren müssen.

• Abteilungs-Hubs: Größer und leistungsfähiger, sie können bis zu 100 Geräte vernetzen und werden oft genutzt, um kleinere Netzwerke in größere Unternehmensnetzwerke zu integrieren. Sie bieten mehr Ports und können in mittleren bis großen Netzwerken effektiv eingesetzt werden.

• Unternehmensweite Hubs: Die größten und leistungsstärksten Hubs, die mehrere Hundert Geräte verbinden und in großen Netzwerken verwendet werden, die sich über ganze Unternehmen erstrecken. Diese Hubs sind jedoch selten geworden, da moderne Netzwerke oft auf effizientere Switches oder Router setzen.

Was ist ein Switch?

Ein Switch ist ein zentrales Netzwerkgerät, das es mehreren IT-Systemen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren und ein Netzwerk zu bilden. Im Gegensatz zu einem Hub, der Daten an alle angeschlossenen Geräte sendet, leitet ein Switch Datenpakete gezielt an das richtige Zielgerät weiter, basierend auf den MAC-Adressen der Geräte.

Funktionsweise eines Switches

Ein Switch arbeitet, indem er Datenpakete zwischen den verbundenen Geräten weiterleitet. Im Gegensatz zu einfacheren Netzwerkgeräten, wie Hubs, leitet ein Switch die Daten gezielt an das spezifische Zielgerät weiter, statt an alle Geräte im Netzwerk. Dies geschieht, indem der Switch die Adressinformationen im Header der Datenpakete ausliest und sie nur an den Port weiterleitet, der mit dem Zielgerät verbunden ist. Dadurch wird der Netzwerkverkehr effizienter und es kommt zu weniger Kollisionen, was die Gesamtleistung des Netzwerks verbessert. Diese zielgerichtete Datenweiterleitung macht Switches ideal für Netzwerke, in denen viele Geräte gleichzeitig und effizient kommunizieren müssen.

Rolle und Vorteile eines Switches

Switches sind essenziell für den Aufbau von Netzwerken, in denen mehrere Geräte sicher und zuverlässig miteinander kommunizieren können. Einfache Switches verbinden Geräte innerhalb eines einzigen lokalen Netzwerks (LAN), während fortgeschrittenere Modelle auch die Verbindung von Geräten aus verschiedenen LANs ermöglichen und zusätzliche Sicherheitsfunktionen bieten.

Ein besonders nützliches Feature fortschrittlicher Switches ist die Fähigkeit, virtuelle Netzwerke (VLANs) zu erstellen. VLANs unterteilen ein physisches Netzwerk in mehrere separate, virtuelle Netzwerke, die unabhängig voneinander arbeiten, was die Sicherheit erhöht und die Verwaltung großer Netzwerke erleichtert. Darüber hinaus können Managed Switches den Datenverkehr analysieren und optimieren, was für große und komplexe Netzwerke von entscheidender Bedeutung ist.

Arten von Switches

Switches gibt es in verschiedenen Ausführungen, die sich durch ihre Funktionen und Einsatzmöglichkeiten unterscheiden:

• Unmanaged Switches: Diese einfachsten Switches arbeiten auf der Schicht 2 des OSI-Modells und bieten grundlegende Konnektivität ohne weitere Konfigurationsmöglichkeiten. Sie sind ideal für kleine Netzwerke, in denen keine komplexen Verwaltungsfunktionen erforderlich sind.

• Managed Switches: Diese Switches bieten umfangreiche Funktionen zur Verwaltung des Netzwerkverkehrs und arbeiten auf Schicht 3 des OSI-Modells. Sie verfügen über eine eigene IP-Adresse und ermöglichen es Administratoren, detaillierte Einstellungen vorzunehmen, um das Netzwerk zu optimieren und zu sichern. Managed Switches sind besonders in großen und sicherheitskritischen Netzwerken nützlich.

• Smart Switches: Diese sind eine abgespeckte Version der Managed Switches, die grundlegende Verwaltungsfunktionen zu einem niedrigeren Preis bieten. Sie sind eine gute Wahl für mittlere Netzwerke, die mehr Kontrolle als Unmanaged Switches, aber nicht die volle Funktionalität von Managed Switches benötigen.

Was ist ein Router?

Ein Router ist ein Netzwerkgerät, das Datenpakete zwischen verschiedenen Netzwerken weiterleitet, indem es IP-Adressen liest und die beste Route für die Daten bestimmt. Im Gegensatz zu Hubs und Switches, die innerhalb eines lokalen Netzwerks arbeiten, agieren Router auf der Vermittlungsschicht (Schicht 3) des OSI-Modells und verbinden Netzwerke wie LANs (Local Area Networks) und WANs (Wide Area Networks) miteinander. Ein typisches Beispiel wäre die Verbindung eines Heimnetzwerks mit dem Internet.

Funktionsweise eines Routers:

Ein Router empfängt Datenpakete, analysiert die Kopfzeilen, die die Zieladresse enthalten, und leitet sie über die effizienteste Route weiter. Diese Routen werden in sogenannten Routing-Tabellen gespeichert, die entweder statisch konfiguriert oder dynamisch durch Protokolle wie OSPF oder BGP angepasst werden. Router fungieren als Vermittler zwischen Netzwerken und ermöglichen es, Daten sicher und effizient über große Entfernungen zu senden. Sie spielen eine zentrale Rolle in der globalen Internetinfrastruktur und sind unerlässlich für die Verbindung und Kommunikation zwischen Netzwerken auf der ganzen Welt.

Routertypen

• Backbone-Router: Diese leistungsstarken Router kommen in großen Rechenzentren zum Einsatz und routen Datenpakete mit sehr hohen Geschwindigkeiten (mehrere Gigabit pro Sekunde). Sie bilden das Rückgrat des Internets und sind in der Lage, große Mengen an Datenverkehr zu verarbeiten.

• Edge Router/Border Router: Diese Router verbinden Netzwerke unterschiedlicher Internet Service Provider und verwenden das BGP-Protokoll, um Routen effizient zu verwalten und den Verkehr zu priorisieren. Sie sind entscheidend für die Verteilung von Datenverkehr über verschiedene Netzwerke hinweg.

• Access Router: Diese Router werden in Heim- oder Büro-Netzwerken genutzt, um den Zugang zum Internet zu ermöglichen. Sie unterstützen häufig Verbindungen über DSL, Kabel, Mobilfunk oder ISDN. Access Router sind typischerweise mit zusätzlichen Funktionen wie WLAN und Firewalls ausgestattet, um eine sichere und flexible Netzwerkverbindung zu bieten.

Sicherheit und Verwaltung

Ein Router empfängt eingehende Datenpakete, analysiert die Kopfzeilen, die Informationen wie die Ziel-IP-Adresse enthalten, und bestimmt die beste Route, um diese Daten an ihr Ziel zu senden. Diese Route wird anhand von sogenannten Routing-Tabellen festgelegt, die entweder statisch durch eine manuelle Konfiguration festgelegt oder dynamisch durch Routing-Protokolle wie OSPF (Open Shortest Path First) oder BGP (Border Gateway Protocol) angepasst werden. Routing-Protokolle helfen dem Router, sich ständig ändernde Netzwerkbedingungen zu berücksichtigen und den effizientesten Weg für die Datenübertragung zu wählen.

Durch diese intelligente Weiterleitung der Daten fungieren Router als entscheidende Vermittler zwischen verschiedenen Netzwerken, wie zum Beispiel zwischen einem lokalen Netzwerk (LAN) und dem Internet. Sie stellen sicher, dass Daten sicher und effizient über große Entfernungen transportiert werden, indem sie den optimalen Pfad durch verschiedene Netzwerksegmente wählen. Dies ist besonders wichtig für die Gewährleistung einer stabilen und schnellen Verbindung, sei es in einem Heimnetzwerk, einer Unternehmensinfrastruktur oder im globalen Internetverkehr.

Hub vs. Switch vs. Router

Schlusswort

Das Verständnis der Unterschiede zwischen Hubs, Switches und Routern ist entscheidend, um ein Netzwerk optimal aufzubauen und zu betreiben. Wie in der Einleitung angedeutet, spielen diese Geräte unterschiedliche Rollen in der Netzwerktechnik und sind auf spezifische Einsatzbereiche zugeschnitten. Hubs bieten eine einfache und kostengünstige Lösung für sehr grundlegende Netzwerkaufgaben, sind jedoch in modernen, datenintensiven Netzwerken aufgrund ihrer ineffizienten Datenweiterleitung oft unzureichend. Switches bieten eine deutlich verbesserte Leistung durch gezielte Datenübertragung und sind daher ideal für Netzwerke, in denen viele Geräte gleichzeitig kommunizieren müssen. Router schließlich verbinden Netzwerke über große Entfernungen und gewährleisten eine sichere und effiziente Datenübertragung zwischen verschiedenen Netzwerksegmenten.

Die Wahl des richtigen Geräts – oder der richtigen Kombination aus diesen Geräten – hängt stark von den individuellen Anforderungen des Netzwerks ab. In kleinen Heimnetzwerken mag ein einfacher Switch ausreichen, während in Unternehmensnetzwerken komplexe Router-Strukturen unerlässlich sind.