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Was ist der Unterschied zwischen Router, Switch und Hub?

Router, Switches und Hubs steuern zwar allesamt den Netzwerkverkehr, übertragen die IP-Pakete aber auf verschiedene Art und Weise. Dieser Artikel beschreibt die Unterschiede.

Router, Switches und Hubs sind zwar allesamt Netzwerkgeräte, dienen aber unterschiedlichen Zwecken. Folgend betrachten wir zunächst den Unterschied zwischen Hubs und Switches genauer, bevor wir dann Switches und Router vergleichen sowie gegenüberstellen.

Hub versus Switch

Die frühesten Ethernet-Netzwerke kannten das Konzept von virtuellen LANs (VLAN) 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 am physischen oder Layer-1-Segment des OSI-Kommunikationsmodells (Open Systems Interconnection) arbeitet. Wenn der Hub Informationen von einem Gerät empfängt, wiederholt oder sendet er einfach dieselben Informationen aus allen Ports des Hubs.

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. 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 dem Data-Link-Layer- oder Layer 2-Segment des OSI-Modells. Diese Datenschicht ist für das Bewegen der Daten über die physischen Verbindungen im Netzwerk zuständig.

So funktioniert ein Netzwerk-Switch

Switches unterscheiden sich in zwei wesentliche Merkmalen von Hubs.

Erstens unterteilt ein Switch das Netzwerk in mehrere logische LANs, so genannte VLANs. Durch diese Segmentierung wird ein LAN als ursprünglich einzelne Übertragungsdomäne in mehrere Übertragungsdomänen zerlegt. Das verringert die Überlastung in größeren Netzwerken.

Zweitens kann ein Layer-2-Switch eine Tabelle entweder statisch oder dynamisch pflegen, die die Port-Nummer des Switches zusammen mit der MAC-Adresse (Media Access Control) des angeschlossenen Geräts auflistet. Der Switch muss hier die Kommunikation nicht mehr über alle Ethernet-Ports wiederholen.

Stattdessen untersucht der Switch die Ethernet-Frames, die vom Sendegerät empfangen werden. Der 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 nur dieser Port als Unicast-Frame gesendet.

Abbildung 1: Der Unterschied zwischen einem Hub und einem Switch.
Abbildung 1: Der 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 kommunizieren möchte – dies wird als InterVLAN-Routing bezeichnet –, benötigt es einen Router, der auf der Netzwerk- oder Layer 3-Schicht 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-Netzwerk-Paketen, die Ethernet-Frames mit Quell- und Zielinformationen der IP-Adresse kapseln.

Traditionell würde ein dedizierter Router 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.

Das folgende Video erklärt die Unterschiede nochmals zwischen Router, Switch und Hub.

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Der Unterschied zwischen Bridge und Switch

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