Bridge – Teil 1

Eine Bridge ist eine Hardwarekomponente, die in einem Computernetz zwei Segmente miteinander verbindet, die dasselbe Protokoll verwenden. Sie arbeitet auf einem logischen Niveau, was im OSI-Schichtenmodell der Schicht 2 entspricht. Das heißt, dass sie im Stande ist, Frames zu filtern und nur die durchzulassen, die an die Adresse eines Rechners weitergeleitet werden soll, der mit der Bridge verbunden ist. Somit wird eine Segmentierung eines Netzwerkes ermöglich, da Frames mit lokalem Empfänger auch im lokalen Netzwerk verbleiben und Frames mit Empfängern, die aus anderen Netzwerken stammen, auch dorthin übertragen werden. Das hat zur Folge, dass in jedem Netzwerk der Traffic reduziert wird und somit die Gefahr von Kollisionen sinkt. Zudem wird die Vertraulichkeit des Systems erhöht, da die Informationen, die lediglich in ein Netzwerk gehören, auch an kein anderes Netzwerk übermittelt werden. Ein Nachteil der Filterung kann jedoch sein, dass die Übertragungen von Informationen von einem Netzwerk in ein anderes verlangsamt werden können, sodass Bridges wohlüberlegt zum Einsatz kommen sollten.

Prinzip von Bridges

Eine Bridge ist mit zwei verschiedenen Netzwerken verbunden. Erhält sie eine Information von einem Rechner des einen Netzwerkes, so wird zunächst die MAC-Adresse des Senders und des Empfängers überprüft. Stellt die Bridge fest, dass sie die Adresse des Senders nicht kennt, so wird diese in einer Liste gespeichert, um später feststellen zu können, ob Sender und Empfänger aus dem gleichen Netzwerk stammen. Entsprechend der Herkunft des Senders und des Empfängers wird die Information an ein anderes Netzwerk weitergegeben oder nicht.

Die Bridge im OSI-Modell

Die Bridge arbeitet auf der 2. Schicht des OSI-Modells. Dies ist ein standardisiertes Referenzmodell für Netzwerkprotokolle, was aus insgesamt 7 Schichten besteht. Aufgabe des OSI-Referenzmodells ist es, die Kommunikation über unterschiedliche technische Systeme hinweg zu ermöglichen. Zudem soll es eine Weiterentwicklung begünstigen. Durch die sieben aufeinanderfolgenden Schichten, denen begrenzte Aufgaben zugeordnet sind, können verschiedene Systeme aufgrund der Verwendung der gleichen Protokolle je Schicht miteinander einfach kommunizieren. Die 2. Schicht ist die sogenannte Sicherungsschicht. Sie bezeichnet die Ebene, auf der sich die physikalischen Adressen der Rechner befinden. Die Verbindung der Bridge erfolgt mit mehreren Segmenten. Das sind mehrere lokale Netzwerke, an die die Bridge angeschlossen ist.

Um Informationen zwischen den Netzwerken übertragen zu können, erstellt die Bridge eine Korrespondenztabelle zwischen den Rechneradressen und dem Segment auf. Anschließend prüft sie die Daten, die in dem jeweiligen Segment zirkulieren. Die Prüfung erfolgt über die MAC-Adresse, die angibt, an welchen Rechner die Daten weitergeleitet werden sollen. Sollen die Daten innerhalb des einen lokalen Netzwerks bleiben, so ignoriert die Bridge diese. Erkennt sie jedoch, dass der Empfänger aus einem der anderen angeschlossenen lokalen Netzwerke stammt, so übermittelt sie die Daten in das entsprechende Netzwerk.

Der Nutzen von Bridges

Der Vorteil von Bridges bietet sich in der Möglichkeit, dass durch diese Komponenten Netzwerke segmentiert werden können. Somit können einzelne Rechner entlastet werden, da sie aus der Kommunikation ausgeschlossen werden. Dies trifft zu, wenn sie einem anderen Netzwerk angehören. Die Daten zirkulieren also nur innerhalb eines Netzwerkes und beanspruchen das andere Netzwerk nur, wenn eine Kommunikation zwischen den Netzwerken besteht. Durch die Verbindung einer Bridge mit einem Modem kann zudem die Funktion eines lokalen Netzwerkes auch aus der Distanz ermöglicht werden.

Die Notwendigkeit einer Bridge

Je mehr Rechner innerhalb eines Systems verwendet werden, umso geringer ist die Bandbreite je Station, da sie sich alle die verfügbare Bandbreite aufteilen. Des Weiteren steigt mit steigender Anzahl an Rechner der Datenverkehr, wodurch ebenso die Anzahl der Kollisionen und somit der fehlerhaften Datenübertragung wächst. Um all diesen Problemen aus dem Weg zu gehen, ist es sinnvoll, das System in zwei Netzwerke aufzuteilen und mittels einer Bridge zu verbinden. Da sie protokollunabhängig arbeitet, arbeitet sie für die Rechner transparent. Logisch besteht also weiterhin nur ein Netzwerk, aber physikalisch gesehen, wurde das System in Segmente aufgeteilt. Die Aufteilung in Segmente bringt den Vorteil mit sich, dass alle Störungen, Kollisionen und fehlerhaften Datenpakete lediglich in einem Segment verbleiben und somit das andere Segment nicht mit belasten. Lediglich der Datenverkehr von dem einem zu dem anderen Segment wird über die Bridge realisiert.

Die Bridge in der Praxis

Die Längenbeschränkungen der Übertragungsstrecke, die sich durch den Ethernet-Standard ergibt, werden durch das mehrfache Hintereinanderschalten von Bridges aufgehoben. Es lassen sich insgesamt bis zu 7 Bridges hintereinanderschalten, jedoch werden in der Realität meist nicht mehr als 4 Bridges hintereinander gereiht. In lokalen Netzwerken, in denen eine längere Strecke überbrückt werden muss, werden gern unterschiedliche Übertragungsmedien gekoppelt. Die Verwendung von zwei Bridges kann eine andere Übertragungsstrecke wie zum Beispiel Funk oder Satellit zwischenschalten. Somit kann sie als Konverter zwischen zwei Übertragungsmedien dienen.