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Bridge oder Brücken

Eine Bridge sieht ähnlich aus wie ein Repeater, wird angeschlossen wie ein Repeater und kann auch verwendet werden wie ein solcher. Nur hat sie zusätzliche Eigenschaften. Eine Bridge arbeitet auf der Ebene 2 (Data Link Layer) des OSI - Modells, verfügt also über Fehlererkennungs- und Korrekturmechanismen. Im Gegensatz zu einem Repeater - der ja lediglich elektrische Signale repliziert und verstärkt - repliziert eine Bridge Datenpakete. Eine Bridge erweitert das Netzwerk über die für ein 802.3 Ethernet LAN spezifizierte Begrenzung bezüglich der Anzahl von Knoten oder die maximale Entfernung durch Trennung der Collision Domains. Bridges erhöhen die Ausfallsicherheit, da Störungen von der einen Seite nicht auf die andere Seite gelangen. Sie verbessert außerdem die Datensicherheit, da Informationen, die zwischen Stationen auf einer Seite der Bridge ausgetauscht werden, nicht auf der anderen Seite der Bridge abgehört werden können. Schließlich optimieren Bridges den Durchsatz, denn in durch Bridges getrennten Segmenten können jeweils unterschiedliche Blöcke gleichzeitig transportiert werden. Bridges können Ethernet Segmente auch über synchrone Standleitungen, Satellitenverbindungen, Funkverbindungen, öffentliche Paketvermittlungsdienste und schnelle Glasfaserverbindungen (e.g. FDDI) verbinden. In der Regel werden solche Bridges immer paarweise eingesetzt. Bridges sind komplette leistungsfähige Rechner mit Speicher und (mindestens) zwei Netzwerkanschlüssen. Sie sind unabhängig von höheren Protokollen, denn Bridges arbeiten auf der Data Link Layer des OSI Modells. Das bedeutet in der Praxis, daß Bridges den Inhalt des Network Layer Headers einfach ignorieren und funktionieren daher sowohl mit TCP/IP, DECnet, IPX und anderen Protokollen. Bei normalem Einsatz erfordern Bridges keine zusätzliche Software oder Programmierung.

Abbildung 3.20: Ethernet-Bridge von Lantronix.

Wozu werden nun Bridges eingesetzt?
  1. Fachbereiche an Universitäten oder einzelne Unternehmensabteilungen betreiben eigene LANs mit dem Zweck, ihre PC, Workstations und Server miteinander zu verbinden. Da sich die Ziele der Fakultäten oder Abteilungen natürlich unterscheiden, wählen die Abteilungen verschiedene Netzformen ungeachtet dessen, was andere Abteilungen so treiben. Früher oder später wird dann doch der Wunsch aufkeimen, mit der einen oder anderen Abteilung zu kommunizieren, und schon kommen Bridges ins Spiel. In diesem Beispiel ist die Autonomie der LAN-Betreiber der Grund für die Vielfalt der Netzwerke.
  2. Eine Organisation kann geografisch über mehrere Gebäude verteilt sein, die auch sehr weit auseinanderstehen. Es kann kostengünstiger sein, getrennte LANs in den verschiedenen Gebäuden zu betreiben und diese mit Bridges und drahtloser Übertragung (e.g. Infrarot) miteinander zu verbinden, als alle Gebäude mit einem Koaxialkabel zu verbinden.
  3. Es kann die Notwendigkeit bestehen, ein einzelnes logisches LAN in mehrere LANs zu untergliedern mit dem Zweck, die Netzlast zu verringern. An vielen Universitäten oder Abteilungen hängen hunderte von Arbeitsstationen an einem Fileserver. Auf diesem sind normalerweise die Dateien gespeichert, die bei Bedarf auf die Arbeitsstationen heruntergeladen werden. Würde alles in einem einzigen LAN stattfinden, wäre das Netz sofort überlastet. Daher werden zu diesem Zweck Bridges verwendet, um aus dem einen LAN mehrere verknüpfte LANs zu erzeugen. Jedes LAN enthält einen Cluster von Arbeitsstationen mit eigenem File-Server. Der größte Teil des Netzwerkaufkommens spielt sich nun in den Teil-LANs ab und entlastet somit das Backbone.
  4. Ein einziges LAN mag vom Netzauslastung her gesehen ausreichend sein, die physikalische Entfernung zwischen den beiden Endstationen ist jedoch einfach zu groß und überschreitet die Spezifikationen (e.g. mehr als 2,5 km bei 802.3). Aufgrund der zu großen Laufzeitverzögerung wird das Netzwerk nicht funktionieren. Die einzige Lösung des Problems besteht in der Unterteilung des LANs in separate Segmente mit Bridges dazwischen. Mit Hilfe von Bridges kann also die überdeckbare physikalische Netzwerkdistanz erhöht werden.
  5. Bridges erhöhen die Zuverlässigkeit in einem LAN. In einem einfachen LAN kann eine defekte Station ein ganzes Netz lahmlegen, in dem sie andauernd irgendeinen Datenmüll auf das Netz stellt. Bridges können nun an kritischen Stellen im LAN eingefügt werden, um zu verhindern, daß eine einzige Arbeitsstation ein Netz lahmlegt. Im Gegensatz zu einem Repeater - der einfach alles kopiert was er empfängt - kann eine Bridge programmiert werden, so daß eine Bridge als Filter wirkt, der kontrolliert, was übertragen wird und was nicht.
Wie funktioniert nun eine Bridge? Die Bridge empfängt von beiden Netzsegmenten, mit denen sie wie jede Arbeitsstation verbunden ist, alle Blöcke und analysiert die Absender- und Empfängeradressen. Steht die Absenderadresse nicht in der brückeninternen Adreßtabelle, wird sie vermerkt. Die Bridge lernt und speichert so die Information, auf welcher Seite der Bridge der Rechner mit dieser Adresse angeschlossen ist. Ist die Empfängeradresse bekannt und der Empfänger auf der selben Seite wie der Absender, wird der Block einfach verworfen. Ist der Empfänger auf der anderen Seite oder nicht in der Tabelle, wird der Block weitergeleitet. Die intelligente Bridge lernt so selbständig, welche Pakete weitergeleitet werden müssen und welche nicht. Bei bestimmten Bridges können zusätzlich Adreß-Filter gesetzt werden, die regeln, an welche Adressen die Bridge immer Pakete weiterschicken muß und an welche nicht. So kann erreicht werden, daß sensible Daten sich nicht auf der anderen Seite der Bridge ausbreiten können und dort von einem 'Spion' aufgenommen werden können.
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Yasar Arman
2000-05-15