Hub vs Switch: Was ist der Unterschied?

Hub vs Switch, sind Sie verwirrt? Fragen Sie sich, ob Switches oder Hubs besser für Ihre Netzwerkanforderungen geeignet sind? Damit sind Sie nicht allein. Hubs und Switches  werden oft synonym verwendet, bezeichnen jedoch zwei sehr unterschiedliche Geräte. In diesem Artikel untersuchen wir die Unterschiede zwischen  Switches und Hubs, um Ihnen zu helfen, zu bestimmen, welches die richtige Wahl für Ihr Netzwerk ist. Tauchen wir also ein in die Welt von Switch vs Hub.

Was ist ein Netzwerk-Hub？

Definition eines Hubs im Netzwerkbereich

Ein Ethernet-Hub ist ein Netzwerkgerät, das aus mehreren Ports besteht, wobei jeder Port mit einem einzelnen Ethernet-Kabel verbunden ist.

Ein Netzwerk-Hub ist ein Netzwerkgerät, das auf der physischen Schicht arbeitet, der ersten Schicht des OSI-Modell. Im Gegensatz zu Switches, die auf der Sicherungsschicht arbeiten,  verbinden Hubs mehrere Geräte, die darüber Daten senden und empfangen. Es handelt sich um einen Multiport-Repeater, der in verschiedenen Varianten erhältlich ist, wie z. B. 4-, 8- und 16-Port-Hubs, und Zusatzfunktionen bietet, wie z. B. die Anzeige von Problemen mit dem Gerät. Als zentrale Verbindung zwischen allen Netzwerkgeräten verarbeiten Ethernet-Hubs einen Datentyp namens Frames und ermöglichen die Weiterleitung von Daten zwischen verbundenen Geräten. Ein Hub kann auf Ethernet-, Firewire- oder USB-Verbindungen basieren.

Was macht ein Hub in einem Netzwerk？

Der Hub arbeitet als passive Leitung, empfängt Datensignale von einem Gerät an einem Port und sendet sie an alle anderen Ports außer dem Quellport weiter. Er analysiert oder manipuliert die Daten nicht und ist nicht in der Lage, bestimmte Frames zu identifizieren oder zu bestimmen, wohin sie weitergeleitet werden sollen, im Gegensatz zu  Switches, die zu diesem Zweck eine Tabelle führen. Infolgedessen kann der Netzwerkverkehr überlastet werden und die Leistung kann leiden, wobei zu jedem Zeitpunkt nur ein Gerät senden kann.

Das Ethernet-Hub-Gerät folgt diesen grundlegenden Schritten:

Datenübertragung

Wenn ein Gerät im Netzwerk Daten an ein anderes Gerät senden möchte, sendet es die Daten an den Hub.

Broadcasting

Ein Netzwerk-Hub sendet die Daten an alle anderen mit ihm verbundenen Geräte, indem er die Daten über alle seine Ports ausgibt.

Datenempfang

Das Empfangsgerät empfängt die Daten vom Hub und verarbeitet sie.

Datenkollision

Wenn zwei oder mehr Geräte gleichzeitig versuchen, Daten an den Hub zu senden, kollidieren ihre Daten und keines der Geräte kann die Daten empfangen.

Vorteile eines Ethernet-Hubs

Neugierig auf die Vorteile von Hubs? Die wichtigsten Vorteile von Hubs sind die folgenden 5 Punkte

Konnektivität 

Der Hauptzweck eines Hubs besteht darin, die Netzwerkkonnektivität zu erleichtern, sodass Clients sich verbinden und miteinander kommunizieren können. Hubs nutzen Netzwerkprotokollanalysatoren, um diese Funktionalität zu ermöglichen.

Geräteunterstützung 

Ethernet-Hubs können verschiedene Medientypen gleichzeitig über einen zentralen Hub verbinden. Selbst wenn die angeschlossenen Geräte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten, können Hubs sie aufnehmen und unterstützen.

Leistung 

Hubs sind für ihre minimale Auswirkung auf die Netzwerkleistung bekannt. Dies ist auf ihr Broadcast-Betriebsmodell zurückzuführen, das nur begrenzte Auswirkungen auf das gesamte Netzwerk hat.

Flächenabdeckung 

Der Abdeckungsbereich eines Netzwerks ist häufig durch die Entfernung begrenzt. Ein Netzwerk-Hub kann jedoch die Reichweite des Netzwerks erweitern und die Kommunikation über größere Bereiche hinweg zugänglicher und bequemer machen.

Kosten 

Im Vergleich zu Switches sind Hubs deutlich günstiger. Dies liegt vor allem an ihrem einfacheren Design. Infolgedessen kann der Einsatz von Hubs dazu beitragen, Kosten zu sparen, und sie sind auf dem Markt weit verbreitet erhältlich.

Einschränkung von Hubs

Die folgenden Punkte sind Nachteile eines Hubs

Kollisionsdomäne 

Die Kollisionsdomäne in hubbasierten Netzwerken ist anfällig für Kollisionen, die Paketübertragungen stören und zu einer verringerten Netzwerkeffizienz führen können.

Halbduplex-Modus 

Netzwerk-Hubs sind auf den Betrieb im Halbduplex-Modus beschränkt und können keine Vollduplex-Kommunikation unterstützen. Im Halbduplex-Modus können Daten jeweils nur in eine Richtung übertragen werden, sodass der Hub ständig zwischen Sende- und Empfangsmodus wechseln muss.

Spezifikation 

Ein Hub ist nicht für große Netzwerke wie Token-Ring-Netzwerke geeignet, da diese Daten zwischen allen angeschlossenen Geräten teilen müssen. Diese Einschränkung begrenzt ihre Kompatibilität mit bestimmten Netzwerkspezifikationen.

Netzwerkverkehr 

Hubs tragen aufgrund ihrer Broadcast-Natur zu höherem Netzwerkverkehr bei. Wenn ein Paket empfangen wird, wird es an alle verbundenen Geräte gesendet, was zu erhöhter Netzwerküberlastung führt.

Bandbreitenverschwendung 

Ethernet-Hubs stellen nicht für jedes Gerät eine dedizierte Bandbreite bereit, was zu einer gemeinsam genutzten Bandbreite unter den verbundenen Geräten führt. Wenn große Datenmengen übertragen werden, kann die verfügbare Bandbreite von einigen wenigen Geräten belegt werden, wodurch sich die Netzwerkgeschwindigkeit für andere Geräte verlangsamt.

Was ist ein Netzwerk-Switch?

Wie definiert man einen Switch？

A Switch, im Kontext der Netzwerktechnik, ist ein effizientes Gerät, das eingehende Datenpakete verarbeitet und sie innerhalb eines lokalen Netzwerks (LAN) an ihre vorgesehenen Ziele weiterleitet. Im Gegensatz zu einem Hub arbeitet ein Netzwerk-Switch entweder auf der Sicherungsschicht (Layer 2) oder der Netzwerkschicht des OSI-Modells, wodurch er verschiedene Paketprotokolle unterstützen kann. In einigen Fällen wird ein Layer-2-Switch als Bridge bezeichnet, da er die Übertragung von Frames, die Datenpakete enthalten, zwischen Knoten oder Segmenten eines Netzwerks ermöglicht. Im Wesentlichen fungieren Switches innerhalb eines LAN als Verkehrssteuerungen und bestimmen den Weg für Dateneinheiten (Frames), während sie von einem Bereich des Netzwerks zu einem anderen übertragen werden.

Was macht ein Ethernet-Switch?

Bei einem Switch erhält nur B die Nachricht, wenn A eine Nachricht an B sendet, im Gegensatz zu einem Hub, bei dem die Nachricht an alle angeschlossenen Geräte gesendet würde.

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Switches funktionieren? Der folgende Inhalt liefert die Antwort

Paketempfang

Ein Ethernet-Switch arbeitet auf der Sicherungsschicht und empfängt Pakete von Geräten mit IP-Adressen. Diese Pakete sind in Ethernet-Frames gekapselt.

Kapselung

Um das IP-Paket über das Netzwerk zu übertragen, findet eine Kapselung statt, bei der zusätzliche Bits am Anfang und am Ende des Pakets hinzugefügt werden.

Verarbeitung identifizierender Daten

Der Ethernet-Frame enthält wichtige Identifikationsinformationen im Header, einschließlich der Quell- und Ziel-MAC-Adressen. Wenn der Frame den Ethernet-Switch erreicht, liest er diese Informationen und bestimmt den geeigneten Port, über den der Frame weitergeleitet wird, um sicherzustellen, dass er sein vorgesehenes Ziel erreicht.

Paketübertragung

Der Ethernet-Frame erreicht das Zielgerät, wo er empfangen und das Paket zur weiteren Verarbeitung aus dem Frame extrahiert wird.

Vorteile eines Ethernet-Netzwerk-Switches

Netzwerk-Switches sind zu einer entscheidenden Komponente in modernen Netzwerksystemen geworden und bieten zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Hubs.

Erweiterte Netzwerkbandbreite

Switches erhöhen die verfügbare Bandbreite des Netzwerks und ermöglichen so eine schnellere Datenübertragung und eine verbesserte Netzwerkleistung.

Reduzierte Arbeitslast auf Host-PCs

Durch die effiziente Verwaltung des Netzwerkverkehrs entlasten Switches einzelne Host-PCs von der Verarbeitungslast und setzen deren Ressourcen für andere Aufgaben frei.

Verbesserte Netzwerkleistung

Switches ermöglichen die gleichzeitige Kommunikation zwischen mehreren Geräten, indem sie separate Kollisionsdomänen schaffen. Dies reduziert die Netzwerküberlastung und verbessert die Gesamtleistung des Netzwerks.

Reduzierte Frame-Kollisionen

Netzwerke, die Switches verwenden, erleben weniger Frame-Kollisionen. Dies liegt daran, dass Switches für jede Verbindung dedizierte Kollisionsdomänen erstellen und so eine effiziente Datenübertragung ohne Störungen gewährleisten.

Direkte Konnektivität zu Workstations

Switches können direkt mit Workstations verbunden werden und bieten so eine direkte und dedizierte Verbindung für jedes Gerät. Dies ermöglicht eine schnellere und zuverlässigere Kommunikation zwischen Workstations und dem Netzwerk.

Einschränkung von Switches

Trotz ihrer Nützlichkeit in Netzwerkumgebungen weisen Switches auch bestimmte Einschränkungen auf, die anerkannt werden müssen.

Höhere Kosten

Switches sind im Allgemeinen teurer als Netzwerkbrücken, was bei der Budgetplanung für die Netzwerkinfrastruktur ein zu berücksichtigender Faktor sein kann.

Schwierigkeiten bei der Fehlerbehebung von Konnektivitätsproblemen

Wenn Probleme mit der Netzwerkverbindung auftreten, kann die Identifizierung und Nachverfolgung der Problemquelle innerhalb eines Switches im Vergleich zu anderen Netzwerkkomponenten schwieriger sein.

Herausforderungen durch Broadcast-Datenverkehr

Switches leiten Broadcast-Datenverkehr an alle angeschlossenen Geräte weiter, was zu erhöhter Netzwerküberlastung führen und möglicherweise die Netzwerkleistung beeinträchtigen kann.

Anfälligkeit für Sicherheitsangriffe

Wenn Switches im Promiscuous-Modus konfiguriert sind oder keine geeigneten Sicherheitsmaßnahmen aufweisen, können sie anfällig für Sicherheitsangriffe wie IP-Adress-Spoofing oder die unbefugte Erfassung von Ethernet-Frames sein.

Verarbeitung von Multicast-Paketen

Switches erfordern spezifische Design- und Konfigurationsüberlegungen, um Multicast-Pakete effektiv zu verarbeiten, was die Netzwerkeinrichtung komplexer machen kann.

Einschränkungen bei der Broadcast-Kontrolle

Obwohl Switches dazu beitragen können, Broadcast-Datenverkehr zu begrenzen, sind sie bei der Verwaltung und Kontrolle von Broadcast-Datenverkehr innerhalb eines Netzwerks nicht so effizient wie Router.

Der Unterschied zwischen einem Hub und einem Switch

Die folgende Tabelle beschreibt den die  zwischen einem Switch und einem Hub

Fazit

Zusammenfassung von Hub vs Switch: Während Hubs einfach und kostengünstig sind, bieten Switches überlegene Leistung, Skalierbarkeit und Sicherheit. Durch die Auswahl des richtigen Geräts auf der Grundlage spezifischer Netzwerkanforderungen können Unternehmen ihre Datenübertragung optimieren, Kollisionen minimieren und die Gesamtleistung des Netzwerks verbessern. Beim Vergleich von Switch vs Hub ist daher klar, dass Switches die bevorzugte Wahl für moderne Netzwerke sind.