Kollisions- und Broadcast-Domänen

Zwei Konzepte erklären, wie Switches und Hubs den Datenverkehr in einem LAN beeinflussen: die Kollisionsdomäne und die Broadcast-Domäne. Sie klingen ähnlich, sind aber unterschiedlich, und ihre Verwechslung ist ein häufiger Fehler. Diese Unterscheidung sicher zu beherrschen, ist ein besonders prüfungsrelevanter Teil der Network+-Prüfung, da sie genau zeigt, wie Switches, Hubs und Router den Datenverkehr jeweils beeinflussen.

Eine Kollisionsdomäne ist ein Bereich eines Netzwerks, in dem zwei gleichzeitig sendende Geräte kollidieren können, wodurch beide Frames beschädigt werden. Kollisionen treten bei gemeinsam genutzten Medien wie einem Hub oder einem alten Koaxialbus auf, bei denen alle Geräte dieselbe Leitung verwenden. Je mehr Geräte sich in einer Kollisionsdomäne befinden, desto mehr Kollisionen treten auf und desto langsamer wird das Netzwerk unter Last.

Eine Broadcast-Domäne ist die Gruppe von Geräten, die alle einen Broadcast-Frame empfangen – also einen Frame, der an alle Geräte im lokalen Netzwerk adressiert ist. Wenn ein Gerät einen Broadcast sendet, empfangen ihn alle Geräte in derselben Broadcast-Domäne. Broadcasts sind normal und nützlich, doch zu viele Broadcasts in einer großen Domäne verschwenden Bandbreite und Rechenleistung auf jedem Gerät.

Ein Hub fasst jedes angeschlossene Gerät in einer gemeinsamen Kollisionsdomäne zusammen, da er den gesamten Datenverkehr weiterleitet und alle Geräte dasselbe Medium verwenden. Das ist die zentrale Schwäche eines Hubs. Bei vielen Geräten an einem Hub nehmen die Kollisionen zu und die Leistung sinkt. Außerdem bleiben alle Geräte in einer Broadcast-Domäne, da ein Hub Broadcasts ebenfalls an alle Ports weiterleitet.

Ein Switch ordnet jeden Port einer eigenen Kollisionsdomäne zu. Da jeder Port über dedizierte Bandbreite im Vollduplexbetrieb verfügt, können zwei Geräte an unterschiedlichen Ports nicht kollidieren. Ein Switch mit 24 Ports erzeugt 24 getrennte Kollisionsdomänen. Genau deshalb haben Switches das Kollisionsproblem beseitigt, das Netzwerke auf Hub-Basis stark beeinträchtigte – ein wichtiger Prüfungsfakt.

Hier liegt der entscheidende Unterschied: Ein Switch trennt Kollisionsdomänen, unterteilt aber standardmäßig keine Broadcast-Domänen. Ein Broadcast-Frame wird an alle Switch-Ports weitergeleitet, sodass alle Geräte an einem normalen Switch eine gemeinsame Broadcast-Domäne bilden. Switches lösen also Kollisionen, lassen Broadcasts aber weiterhin den gesamten Switch durchlaufen.

Um Broadcast-Domänen zu unterteilen, benötigen Sie einen Router oder ein VLAN (Virtual LAN). Router leiten Broadcasts nicht zwischen Netzwerken weiter, sodass jede Router-Schnittstelle eine Broadcast-Domäne begrenzt. VLANs teilen einen Switch in mehrere logische Netzwerke auf, von denen jedes eine eigene Broadcast-Domäne bildet. Merken Sie sich: Switches trennen Kollisionsdomänen; Router und VLANs trennen Broadcast-Domänen.

Eine beliebte Prüfungsaufgabe besteht darin, die Domänen in einem Diagramm zu zählen:

• Jeder Switch-Port = eine Kollisionsdomäne.
• Jeder Hub = eine von allen seinen Ports gemeinsam genutzte Kollisionsdomäne.
• Jede Router-Schnittstelle oder jedes VLAN = eine Grenze einer Broadcast-Domäne.

Zählen Sie für Kollisionen die Ports und für Broadcasts die Router-Schnittstellen oder VLANs.

Diese Domänen beeinflussen die tatsächliche Leistung. Eine zu große Kollisionsdomäne (etwa ein Hub mit vielen Geräten) verursacht durch Kollisionen eine Überlastung. Eine zu große Broadcast-Domäne führt dazu, dass Broadcast-Datenverkehr viele Geräte überflutet und dabei Bandbreite sowie CPU-Leistung verschwendet. Ein gutes Netzwerkdesign hält beide Domänen angemessen klein, indem es Switches verwendet und das Netzwerk mit Routern oder VLANs segmentiert.

Wenn eine Broadcast-Domäne zu groß wird oder sich eine Switching-Schleife bildet, können sich Broadcasts unkontrolliert zu einem Broadcast-Sturm vervielfachen, der das Netzwerk überflutet und vollständig zum Stillstand bringt. Deshalb halten Netzwerkplaner Broadcast-Domänen mit VLANs in angemessener Größe und verwenden das Spanning Tree Protocol, um Schleifen zu verhindern. Das Verständnis von Broadcast-Domänen erklärt unmittelbar, warum Broadcast-Stürme entstehen und wie Segmentierung ihren Schaden begrenzt.

Ordnen Sie die Geräte ihren Wirkungen zu:

• Hub — eine Kollisionsdomäne, eine Broadcast-Domäne.
• Switch — viele Kollisionsdomänen, weiterhin eine Broadcast-Domäne.
• Router — trennt Broadcast-Domänen; jede Schnittstelle bildet eine eigene.

Diese Übersicht gehört zu den wichtigsten Dingen, die Sie für die Prüfung auswendig lernen sollten.

Testen Sie Ihr Wissen über Domänen.

Sie haben den Unterschied zwischen zwei Domänen kennengelernt. Eine Kollisionsdomäne ist ein Bereich, in dem Übertragungen kollidieren können; eine Broadcast-Domäne ist ein Bereich, in dem ein Broadcast alle Geräte erreicht. Ein Hub bildet jeweils eine gemeinsame Domäne. Ein Switch weist jedem Port eine eigene Kollisionsdomäne zu, behält aber standardmäßig eine gemeinsame Broadcast-Domäne bei. Router und VLANs trennen Broadcast-Domänen. Die Regel zum Merken lautet: Switches trennen Kollisionsdomänen; Router und VLANs trennen Broadcast-Domänen. Zählen Sie für Kollisionen die Ports und für Broadcasts die Schnittstellen oder VLANs.