SelfLinux Linux im Netzwerk Lokale Netze Abschnitt 3 | SelfLinux-0.13.0

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#### 6 Netzwerk-Hardware

Für ein funktionierendes Netzwerk, bedarf es einiger technischer Geräte. Für ein kleines Netzwerk sind dies im einfachsten Fall zwei Netzwerkkarten und ein Kabel. Bei größeren Netzwerken tauchen aber bereits Bezeichnungen wie Router, Hubs, Switches und ähnlich 'selbsterklärende' Begriffe in nicht geringer Anzahl auf, mit denen ein normaler Anwender selten etwas anzufangen weiß. Genau diese Bezeichnungen werden in diesem Kapitel näher erläutert.

#### 6.1 Netzwerk-Interface

Um einen Computer an einem Netzwerk teilhaben zu lassen, benötigt er natürlich mindestens eine Netzwerkkarte, auch als "Network Interface Card (NIC)" bezeichnet. Diese Karte muss zu dem vorhandenen Netzwerk passen. Es gibt verschiedenste Ausführungen, vom 10MBit-Ethernet bis zur ultraschnellen Glasfaserübertragung ist alles dabei. Bei Ethernet-Netzwerkkarten ist eine Hardware-Adresse auf der Karte `eingebrannt', die diese Karte weltweit eindeutig im Netzwerk identifiziert. Diese Adresse wird auch als " MAC-Adresse" (MAC für Media Access Control) bezeichnet. MAC-Adressen werden den Hardwareherstellern von einer zentralen Stelle zugewiesen. Anhand der Adresse lässt sich dort auch der Hersteller der Hardware ermitteln. Wenn die Karte dann noch im Betriebssystem des Rechners ordentlich eingerichtet wurde, steht einem Betrieb im Netz nichts mehr im Wege. Netzwerkkarten sind entweder aus Platzgründen bereits auf dem Motherboard des Rechners fest eingebaut oder werden als separate Steckkarten verkauft. Für ihren Betrieb ist in der Regel eine passende Treibersoftware nötig.

#### 6.2 Repeater

Repeater werden vor allem in busförmigen Ethernets (sprich: Koaxialkabel) verwendet. Ihre einzige Funktion ist die empfangenen Signale zu verstärken und weiterzugeben. So ist es möglich, ein Koaxial-Ethernet in mehrere Segmente zu teilen, um mehr als 185 Meter maximale Kabellänge zu erreichen. In einem Netzwerk können maximal drei solcher Segmente gebildet werden. Diese Segmente erscheinen den angeschlossenen Rechnern aber wie ein Netz, da ja die elektrischen Impulse von der einen Seite des Repeaters auf der anderen nur verstärkt werden. Repeater agieren daher im OSI-Schichtenmodell in der Schicht 1, also rein hardwarebasiert.

#### 6.3 Bridges

Im Gegensatz zu Repeatern entscheiden Bridges anhand der MAC-Adresse des Empfängers, ob sie ein Paket oder Frame in das nächste Segment weiterleiten. Bridges werden vor allem zur Segmentierung und Geschwindigkeitssteigerung von Netzwerken eingesetzt, da sie im Gegensatz zu Repeatern das Signal nicht einfach verstärken, sondern auch filtern. Sie arbeiten auf dem Level 2 des OSI-Schichtenmodells.

Wirkungsweise von Repeatern und Bridges

#### 6.4 Hubs

Ein Hub wird auch als "Konzentrator" oder "Verteiler" bezeichnet. In sternförmig aufgebauten Netzwerken bildet er den zentralen Punkt. Kabel führen immer von einem Port des Hubs zu einem Rechner im Netz, so dass letztendlich eine Art Stern entsteht (siehe Abbildung im Abschnitt Lokale Netze).

Statt eines Rechners kann man an einen Hub auch einen weiteren Hub anschließen, so dass weitere Anschlüsse zur Verfügung stehen. Hubs gibt es für Twisted-Pair-Ethernet mit üblicherweise 5 bis 24 Ports. Sie können entweder für Geschwindigkeiten von 10 oder 100 Mbps konstruiert sein. Es sind auch Dual-Speed-Hubs erhältlich (10 und 100Mbps). Diese beinhalten aber eigentlich zwei getrennte Hubs, die switch-artig miteinander gekoppelt und entsprechend teurer sind. Auch Hubs leiten den Netzwerkverkehr lediglich von einer Station auf alle anderen weiter, so dass sich alle am Hub angeschlossenen Stationen die Bandbreite teilen müssen. Sie arbeiten nur auf dem untersten Hardware-Level der Schicht 1 des OSI Modells.

#### 6.5 Switches

Im Vergleich zu Hubs sind Switches schon etwas intelligenter. Äußerlich sind sie von Hubs nicht zu unterscheiden, im Inneren verbirgt sich allerdings eine ganz andere Technik. Im Gegensatz zu einem Hub, wo sich alle Rechner die gesamte Bandbreite des Netzes teilen müssen, kann jeder an einen Switch angeschlossene Host die volle Bandbreite nutzen. Dementsprechend schneller sind geswitchte Netze.

Doch wie funktioniert dies im Einzelnen? Im Gegensatz zum Hub, leitet ein Switch Pakete nur an den Switch-Port weiter, an dem sich der Empfänger befindet. Statt also ein Paket von Rechner A zu Rechner B an alle Ports und damit in das gesamte Netz zu "blasen", wird es nur zu dem Port geschaltet, an dem Rechner B angeschlossen ist. Damit entsteht eine Art virtuelle Verbindung zwischen den beiden Kommunikationspartnern. So wird unnötige Netzlast in den anderen Segmenten vermieden und die Geschwindigkeit gesteigert. Switches sind auf der Schicht 2 (Sicherungsschicht) des OSI-Modells einzuordnen.

#### 6.6 Router

Der Begriff "Router" (darüber, ob man dieses Wort als `Ruter' oder 'Rauter` ausspricht, konnte sich noch niemand so recht einigen, daher sind beide Varianten akzeptabel) bezeichnet Geräte, die zwei oder mehrere Netzwerke miteinander verbinden. Hierbei ist ein Router dafür zuständig, die Pakete aus einem Netz in das andere zu leiten. Im Gegensatz zu Bridges können sie völlig unterschiedliche Netzwerkmedien, z.B. Token Ring und FDDI, miteinander verbinden.

Damit das Routing über mehrere Netze funktioniert, hält jeder Router eine Routingtabelle vor, die Einträge in Form von Netzwerkadressen enthält. Anhand dieser Tabelle leitet er Pakete in das korrekte Netzsegment weiter. Ein Router kann dabei ein Rechner sein, der mit mehreren Netzwerkkarten ausgestattet und mit jeder Karte an je ein Netzwerk angeschlossen ist. Es gibt aber auch spezielle Geräte, die für das Routing optimiert wurden und eine wesentlich höhere Anzahl Pakete routen können. Als Beispiel sei hier das Routing im Internet erwähnt, wo jede Anfrage durch etliche Netze geleitet werden muss. Um nachzuvollziehen, über welche Hosts eine Anfrage weitergeleitet wird, kann man das Programm traceroute (bzw. tracert unter Windows) verwenden.

Router arbeiten auf Schicht 3 des OSI-Schichtenmodells, da sie bereits Entscheidungen anhand von konkreten Adressen treffen.