Klassifizierung der aktiven Komponenten

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Transciever

Transceiver sind die Sender/Empfänger am Übertragungsmedium. Sie gehören zum Layer 1 und sind für die elektrische oder optische Signal-Qualität zuständig. Auf jedem Netzwerk-Adapter (Ethernet-Controller oder NIC) befindet sich diese Funktionsgruppe, ebenso auf jedem Port der im weiteren vorgestellten Geräte oder Baugruppen. 

Repeater

Repeater oder Hubs bzw. Sternkoppler funktionieren ebenfalls auf Layer 1. Sie regenerieren und verstärken die Signale, verteilen diese u.U. auf mehrere Interfaces (Ports) und tragen zur Selbstregulierung des Ethernet-Verfahrens bei. Für die Datenpakete sind diese Funktionsgruppen transparent, d.h. MAC-Adressen oder IP-Adressen bleiben ihnen unbekannt. Man kann damit mehr oder weniger ausgedehnte Netze aufbauen, wobei allerdings der Gesamt-Datendurchsatz des Netzes auf die theoretisch mögliche Größe der Technologie (10 Mbit/s oder 100Mbit/s Bandbreite) begrenzt ist. Die Verbreitung dieser Klasse von Aktiven Komponenten hat zugunsten der Switches stark nachgelassen. Viele Hersteller bieten keine Ethernet-Hubs mehr an. 

Bridges

Bridges sind Funktionseinheiten für Layer 2. Sie werten die MAC-Adressen der Datenpakete aus und "lernen" selbstständig, an welchem ihrer Ports die Station mit der jeweiligen MAC-Adresse angeschlossen ist. Dazu werden Adress-Tabellen aufgebaut. Die Bridge ist damit in der Lage, ein Netzwerk in zwei oder mehr Layer-2-Teilnetze aufzuteilen. Datenpakete mit Quell- und Zieladresse im gleichen Teilnetz werden nicht in andere Teilnetze übertragen. Datenpakete mit Zieladresse in einem anderen Teilnetz werden nur in dieses übertragen. Der Nutzen von Bridges ist die Reduzierung der Datenübertragungs-Last im Gesamtnetz und dadurch die Möglichkeit, größere Netze zu realisieren. Die Funktionalität der Bridges ist in die nachfolgend beschriebenen Switches übernommen worden. Sie haben in ihrer Ursprungsform keine Bedeutung mehr.

Switches

Switches sind sie Weiterentwicklung von Multiport-Bridges und funktionieren streng genommen ebenfalls auf Layer 2. Der Begriff ist jedoch erweitert worden zu Layer-3- bzw. Layer-4-Switches usw. Solche Switches haben dann allerdings die Funktionalität von Routern und sind dort beschrieben. Gegenüber Bridges arbeiten Switches wesentlich schneller, die entscheidenden Funktionen sind in ASIC-Chips eingebettet. Maßgeblich für die Leistungsfähigkeit eines Switches ist die Switching Engine, deren Kapazität in Gigabit pro Sekunde angegeben wird. Switches sind durch die hohe Switching-Kapazität in der Lage, an jedem Port die technologisch mögliche Bandbreite zur Verfügung zu stellen. Diese Eigenschaft wird oft als Wire-Speed bezeichnet. Im besten Fall kann ein Switch Wire-Speed auf allen Ports gleichzeitig gewährleisten, damit könnten zwischen je zwei Switch-Ports Datenpakete in voller Geschwindigkeit übertragen werden - und das so viele Male parallel, wie die halbe Anzahl der Ports ausmacht. 

Switches verfügen über schnelle interne Speicher. Dadurch ist es möglich, Ports mit unterschiedlicher Bandbreite in einem Gerät zu betreiben und somit langsamere mit schnelleren Stationen oder anderen Switches zu koppeln.

Innerhalb der Klasse der Switches unterscheidet man noch die Unterklassen Backbone-Switch und Edge-Switch. Letztere dienen typischerweise zum Anschluss der Endgeräte (Clients und teilweise auch Server); sie verfügen über Uplinks mit der technologisch nächsthöheren Bandbreite. Backbone-Switches dagegen koppeln eine Vielzahl von Edge-Switches miteinander über ihre Uplinks bzw. mit Servern, die direkt am Backbone-Switch angeschlossen sind. 

Damit kann man bei sorgfältigem Netzwerk-Design und mit geeignet ausgewählten Switches sehr große und hierarchisch strukturierte Netzwerke aufbauen, die für alle Teilnehmer die gewünschte Bandbreite und Leistungsfähigkeit bereitstellen, ohne dass es an irgendeiner Stelle im Netzwerk zu Engpässen kommt. Das alles geschieht ausschließlich auf Layer 2. IP-Adressen spielen noch keine Rolle.

Edge-Switches können fix ausgestattete Einzelgeräte sein oder chassis-basierte modulare Geräte. Bei Backbone-Switches herrscht die Chassis-Variante vor.

Router

Router dagegen operieren zwar (über ARP = Address Resolution Protocol) auch mit den MAC-Adressen, aber die Wege-Entscheidungen werden auf Basis der IP-Adressen auf Layer 3 gefällt. Stationen mit IP-Adressen aus verschiedenen Adressräumen (= verschiedenen IP-Netzen) können nur miteinander kommunizieren, wenn die Datenpakete auf einer "Route" in das jeweils andere IP-Netz gelangen dürfen. 

Der Nutzen von Routern ist ein mehrfacher: 

  • Jedes IP-Netz bildet eine eigen Broadcast-Domain, das heißt die im Ethernet unbedingt notwendigen Broadcast-Datenpakete (= für alle Stationen im Netz bestimmte Pakete) werden eingedämmt und nur innerhalb des jeweiligen IP-Netzes versendet. Das verhindert bei großen Netzen eine unnötige Überflutung mit Broadcasts, was sich zu sog. Broadcast-Stürmen aufschaukeln kann, die den gesamten Datenverkehr im Netzwerk zum Erliegen bringen können.

  • Die Stationen in einem IP-Netz können die Stationen in einem anderen Netz nicht "sehen", sie sind quasi füreinander nicht existent. Das ist in vielen Fällen eine gewollte und nützliche Sicherheitsmaßnahme. Der Netz-Administrator bestimmt mittels der von ihm vorgegebenen Routen, wer mit wem Daten austauschen darf und wer nicht.

  • In Netzen mit Routern können unterschiedliche Wege für Datenpakete von der Sende- zur Empfangsstation möglich sein. Die Wegewahl kann statisch oder dynamisch erfolgen (die Router ermitteln untereinander selbst die gerade optimale Route). Damit lassen sich redundante Datenwege bei Ausfall bestimmter Verbindungen oder Geräte erreichen, also ein höheres Maß an Übertragungssicherheit im Gesamtnetz. 

Mit Routern kann man außerordentlich komplexe Netzwerke aufbauen. Das Internet ist ein solches - hier sind Hunderttausende, wenn nicht Millionen von Routern beteiligt - von kleinen Access Routern für den einzelnen Internet-Nutzer bis zu Hochleistungs-Backbone-Routern der großen Internet-Provider der Welt. 

Ursprünglich waren Router hauptsächlich software-basiert. Die Routing-Entscheidungen (= Wegewahl für die Datenpakete) war relativ langsam. Die Forwarding Rate (= Maß für die Menge der weitergeleiteten Pakete) eines Routers war nicht übermäßig hoch. Es kam schnell zu Engpässen im Datenverkehr. 

Die technischen Möglichkeiten der Chip-Industrie haben es jedoch möglich gemacht, einen Großteil der Routing-Funktionalität in die Hardware zu übertragen, so dass die Geschwindigkeiten für Routing-Entscheidungen um Größenordnungen beschleunigt werden konnten. Da dies zeitlich einher ging mit dem Siegeszug der Switching Technologie im Layer 2, wurde der Begriff des Switchings übernommen und Hochleistungsrouter hießen fortan IP-Switches oder Layer-3-Switches. Der Funktionalität nach sind es nach wie vor Router. 

Access Points

Access Points sind eine Sonderform von Aktiven Komponenten, die einerseits als Mittelpunkt eines WLANs (Sender-/Empfängereinheit einer WLAN-Funkzelle = "Luftschnittstelle") dienen und anderseits die Kopplung zum drahtgebunden LAN herstellen. Sie arbeiten typischerweise auf Layer 2 wie Bridges bzw. Switches. Insbesondere für den SOHO-Einsatz (SOHO = Small Office/Home Office) gibt es auch Access Points mit integrierter Router-Funktionalität, z.B. zum direkten DSL- bzw. ISDN-Anschluß.

Je nach Einsatzzweck und Ausführung sind in den APs mehr oder weniger komplexe Sicherheitsmerkmale implementiert. Generell sind WLANs sicherheits-sensible Netzwerk-Abschnitte.