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Definition Was ist eine (Netzwerk-) Bridge?

Eine Bridge bzw. Netzwerk-Bridge arbeitet auf der Schicht 2 des ISO/OSI-Schichtenmodells. Sie verbindet Netzwerke miteinander und interpretiert die MAC- oder LLC-Unterschicht. Verbundene Netzwerksegmente bilden jeweils eigene Kollisionsdomänen. Für Protokolle höherer Ebenen arbeitet die Netzwerk-Bridge vollständig transparent.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Die Netzwerk-Bridge wird eingesetzt, um Netzwerksegmente auf Layer 2 des ISO/OSI-Schichtenmodells miteinander zu verbinden. Im Gegensatz zu einem Hub befinden sich die einzelnen Segmente jedoch in eigenen Kollisionsdomänen.

Eine weitere Aufgabe einer Netzwerk-Bridge kann es sein, Netzsegmente über längere Strecken und unterschiedliche Übertragungsmedien miteinander zu koppeln. Sie dient in diesem Fall quasi als Medienkonverter zwischen den Übertragungsteilstrecken, bildet aber gleichzeitig unabhängige Kollisionsdomänen.

Bei der Hintereinanderschaltung mehrerer Bridges sind Regeln bezüglich der maximalen Anzahl der Bridges zu beachten. Für Protokolle oberhalb des Layers 2 ist die Netzwerk-Bridge vollständig transparent. Grundsätzlich werden die beiden Bridge-Typen MAC- und LLC-Bridge unterschieden. Je nach Typ interpretieren sie Informationen des MAC- oder des LLC-Layers. Typische Einsatzbereiche der MAC-Bridge sind Ethernet-Netzwerke. Eine LLC-Bridge lässt sich verwenden, um Netzsegmente mit unterschiedlichen Zugriffsverfahren wie Token-Ring-Segmente und Ethernet-Segmente miteinander zu verbinden.

Eine weitere Unterscheidung ist in Transparent Bridge und Source Routing Bridge möglich. Während die Transparent Bridge anhand der MAC-Adressen der Datenframes selbständig lernt, an welche Ports die Frames für einen bestimmten Empfänger weiterzuleiten sind, liefert bei einer Source Routing Bridge der Sender die Informationen zur Weiterleitung der Daten.

Dadurch, dass die Netzwerk-Bridge LAN-Segmente in jeweils eigene Kollisionsdomänen aufteilt, lassen sich die typischen kollisionsbasierten Probleme großer LAN-Segmente vermeiden. Die Bridge hat im Netzwerkumfeld stark an Bedeutung verloren. In Ethernet-basierten LAN-Installationen kommen heute üblicherweise Switches zur Kopplung der einzelnen lokalen Netzwerkbereiche zum Einsatz.

Funktionsweise einer Netzwerk-Bridge

Eine Netzwerk-Bridge überprüft verschiedene Informationen des Layer 2 eines Datenframes. Fehlerhafte Frames werden erkannt und direkt verworfen. Die MAC-Bridge hat nach dem Einschalten noch keine Informationen, an welche Ports Datenframes weiterzuleiten sind. Der Lernprozess beginnt, indem die Netzwerk-Bridge die MAC-Adressen der Datenframes ausliest. Sie legt eine Tabelle mit Informationen an, welche Geräte mit welchen MAC-Adressen über welche Ports erreichbar sind. Diese Tabelle bildet die Grundlage für die Weiterleitungsentscheidung der Netzwerk-Bridge.

Ein Datenframe wird an einen anderen Port weitergeleitet, sobald sich das Ziel des Frames nicht innerhalb eines Segments befindet. Broadcasts und Multicasts werden grundsätzlich an alle beziehungsweise mehrere Ports weitergeleitet. Entstehen durch das Verschalten mehrerer Bridges redundante Wege in einem Netzwerk, wird die mehrfache Weiterleitung von Datenframes und das Bilden von Endlosschleifen durch Inter-Bridge-Protokolle wie das Spanning Tree Protocol verhindert. Durch die Verwendung mehrerer Bridges können der Ausfall einzelner Netzwerkverbindungen kompensiert und die Verfügbarkeit des Netzwerks gesteigert werden.

Vorteile durch den Einsatz einer Netzwerk-Bridge

  • Eliminierung fehlerhafter Frames
  • Trennung des Netzwerks in einzelne Segmente und separate Kollisionsdomänen
  • Reduzierung der typischen kollisionsbasierten Probleme großer Netzwerksegmente
  • Störungen in einem Segment wirken sich nicht auf andere Netzwerksegmente aus
  • Schaffung von Redundanzen im Netz
  • automatische Verhinderung von Endlosschleifen und mehrfacher Weiterleitung von Datenframes durch Protokolle wie das Spanning Tree Protocol
  • höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Netzes durch redundante Verbindungen
  • vollständig transparent für Protokolle höherer Ebenen
  • verbesserte Datensicherheit, da Datenframes innerhalb eines Segments bleiben und nicht in anderen Segmenten empfangbar sind

Abgrenzung der Netzwerk-Bridge von Hub, Switch und Router

Im Gegensatz zu einer Netzwerk-Bridge arbeitet ein Hub auf Layer 1 des ISO/OSI-Schichtenmodells. Er verbindet Geräte oder Netzwerke miteinander, verteilt aber empfangene Datenframes grundsätzlich auf all seinen Ports. Sämtliche Geräte befinden sich innerhalb einer einzigen Kollisionsdomäne und müssen sich die Bandbreite des Gesamtnetzwerks teilen. Eine Interpretation der Adressen der Frames findet nicht statt. Die anliegenden Signale werden lediglich auf der Bit- und Symbolebene regeneriert.

Bei einem Switch handelt es sich hinsichtlich seiner Funktionsweise um eine transparente Bridge. Er arbeitet auf Layer 2 des ISO/OSI-Schichtenmodells, besitzt aber mehr Ports als eine Bridge. Endgeräte eines Netzwerks werden jeweils an einen eigenen Switch-Port angeschlossen und bilden keine gemeinsame Kollisionsdomäne mit anderen Geräten. Port-Geschwindigkeiten stehen den Endgeräten jeweils exklusiv zur Verfügung. Mehrere Switches lassen sich über Uplink-Ports und Trunk-Verbindungen miteinander koppeln.

Router arbeiten auf Layer 3 (Vermittlungsschicht) des ISO/OSI-Schichtenmodells. IP-Router in einem TCP/IP-Netzwerk werten die Adressinformationen der IP-Pakete (IP-Adressen) aus. Die Pakete werden auf Basis der Informationen statischer oder über Routing-Protokolle gelernter dynamischer Routing-Tabellen an den Router-Port weitergeleitet, über den das Zielnetz direkt oder über einen weiteren Zwischenrouter erreichbar ist.

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