Um zu verstehen, was der Unterschied zwischen Collision Domain und Broadcast Domain ist und wie eine größere Anzahl von Collision Domain und Broadcast Domain ein Netzwerk effizienter macht, müssen wir einige historische Lektionen durchgehen.
HUB
Unsere erste Station ist der HUB,
Ein Hub ist ein Netzwerkgerät mit mehreren Schnittstellen (auch Ports genannt, nicht zu verwechseln mit TCP- oder UDP-Ports, da dies physische Ports sind, an die man Kabel anschließen kann).
Alles, was ein Hub jemals tun wird, ist, elektrische Signale, die an einem Port ankommen, an alle anderen Ports zu kopieren. Was immer also ein Computer an den Hub sendet, wird vom Hub an alle anderen Geräte an jedem anderen Port kopiert. Das bedeutet, dass ein Hub völlig unintelligent ist. Er kümmert sich überhaupt nicht um Netzwerkverkehr oder Adressen. Alles, was er tut, ist, elektrische Signale zu kopieren.
Nun, da wir wissen, was ein HUB ist, lassen Sie uns die Probleme besprechen und warum wir heutzutage keinen Hub mehr benutzen. Nehmen wir an, dass zwei Geräte im Netzwerk, die mit einem HUB verbunden sind, gleichzeitig senden.
Hier bekommt H3 ein fehlerhaftes Signal und bittet um eine erneute Übertragung. Mit zunehmender Anzahl der Geräte am Hub steigt auch die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen, was die Effizienz des Netzes wesentlich verringert. Um mit dem Signalverlust umzugehen, müssen die Endsysteme Schemata entwickeln, um die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zu verringern, da der Hub ein unintelligentes Gerät ist (alles, was er tut, ist, das elektrische Signal zu wiederholen). Eines dieser Systeme ist CSMA/CD.
Ich werde eine vereinfachte Vorstellung davon geben, was CSMA/CD ist.
CSMA/CD ist ein einfaches Protokoll. Alle Computer im Netz hören zu, um zu sehen, ob jemand sendet. Wenn wir etwas senden wollen und niemand sendet, können wir einen Rahmen senden. Wenn CSMA/CD eine Kollision feststellt, werden die Daten nach einer zufälligen Zeitverzögerung erneut übertragen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Kollision verringert wird.
Nachdem wir nun wissen, was ein HUB ist, ist es an der Zeit, die Kollisionsdomäne genauer zu definieren.
Eine Kollisionsdomäne ist der Teil eines Netzwerks, in dem Paketkollisionen auftreten können. Eine Kollision tritt auf, wenn zwei Geräte zur gleichen Zeit ein Paket auf dem gemeinsamen Netzwerksegment senden. Die Pakete kollidieren und beide Geräte müssen die Pakete erneut senden.
In einem HUB befinden sich also alle angeschlossenen Geräte in derselben Kollisionsdomäne.
Was ich mit derselben Kollisionsdomäne meinte, wird klar, wenn ich über Bridge lese.
Bridge
Bridge-Geräte arbeiten auf der Datenverbindungsschicht des OSI-Modells (Open System Interconnect), indem sie zwei verschiedene Netzwerke miteinander verbinden und die Kommunikation zwischen ihnen ermöglichen. Bridges sind Repeatern und Hubs insofern ähnlich, als sie Daten an jeden Knoten senden. Brücken führen jedoch die MAC-Adresstabelle (Media Access Control), sobald sie neue Segmente entdecken, d. h. sie verwenden die MAC-Adressinformationen, um Entscheidungen über die Weiterleitung von Datenpaketen zu treffen. Es werden nur die Daten weitergeleitet, die über die Brücke an das benachbarte Netzwerksegment gesendet werden müssen. Auf diese Weise kann der Datenverkehr im Netzwerk isoliert oder segmentiert werden.
Hier ein Beispiel für zwei Netzwerke, die über eine Bridge verbunden sind.
Wir können sehen, dass unsere Bridge erfolgreich in der Lage war, unser Netzwerk in zwei Kollisionsdomänen aufzuteilen, wobei H1 und H2 zur gleichen Kollisionsdomäne gehören und H3 und H4 zur gleichen Kollisionsdomäne gehören.
Switches
Bridges und Switches sind sich ziemlich ähnlich, beide arbeiten auf der Datenübertragungsschicht (Layer 2) und beide können Daten filtern, so dass nur das entsprechende Segment oder der Host eine Übertragung erhält.Einige der Unterschiede zwischen ihnen sind
Die Paketweiterleitung in Switches wird mit ASICS (Application Specific Integrated Circuits) durchgeführt, daher ist ein Switch hardwarebasiert.Die Paketweiterleitung in Bridges wird mit Software durchgeführt. Eine Bridge hat nur 2 Ports, während ein Switch mit vielen Ports umgehen kann.
Bis zu diesem Punkt haben wir nur über die Kollisionsdomäne gesprochen, jetzt ist es an der Zeit, die Broadcast-Domäne einzuführen und zu erklären, warum wir sie brauchen.
In Computernetzwerken bezieht sich Broadcasting auf die Übertragung eines Pakets, das von jedem Gerät im Netzwerk empfangen wird.Broadcast hilft, Effizienz zu erreichen, wenn ein gemeinsamer Datenstrom an alle geliefert werden muss, indem der Kommunikations- und Verarbeitungsaufwand minimiert wird.
Betrachten wir zum Beispiel das ARP-Protokoll.
Das Address Resolution Protocol (ARP) ist ein Kommunikationsprotokoll, das für die Ermittlung der Link-Layer-Adresse, z. B. einer MAC-Adresse, verwendet wird.
Wenn ein IP-Paket eintrifft, prüft ein (Layer 3)-Switch, ob die Ziel-IP-Adresse in der Routing-Tabelle enthalten ist, und wenn er keinen Eintrag findet, der die MAC-Adresse der IP-Adresse zuordnet, sendet er eine ARP-Nachricht an alle angeschlossenen Geräte und fragt: „Hat jemand diese IP-Adresse? Ein wichtiger Punkt, der aus dem obigen Beispiel mitgenommen werden muss, ist, dass höchstens nur ein Knoten eine passende IP-Adresse hat, alle anderen Knoten, die das Paket empfangen, ignorieren die Nachricht, was die wertvolle Zeit für das Senden und Verarbeiten des ARP-Pakets verschwendet.
Alle Geräte, die wir bisher besprochen haben, haben nur eine Broadcast-Domäne, was bedeutet, dass Pakete wie ARP über alle Schnittstellen übertragen werden.
Unsere letzte Station.
Ein Router ist ein Gerät wie ein Switch, das Datenpakete auf der Grundlage ihrer IP-Adressen und nicht auf der Grundlage ihrer MAC-Adresse weiterleitet. Wenn ein Datenpaket auf einer der Leitungen eintrifft, liest der Router die Netzwerkadressinformationen im Paketkopf, um das endgültige Ziel zu bestimmen. Dann leitet er das Paket anhand der Informationen in seiner Routing-Tabelle oder Routing-Policy (eine in einem Router oder einem Netzwerk-Host gespeicherte Datentabelle, die die Routen zu einem bestimmten Netzwerkziel auflistet) an das nächste Netzwerk auf seiner Reise weiter.
Wie teilt ein Router die Broadcast-Domäne auf?
Ein Router empfängt Pakete von jeder Schnittstelle über eine Netzwerkschnittstelle. Bei den empfangenen Paketen werden alle Verbindungsprotokoll-Header entfernt. Der Router verwendet die Informationen im IP-Header, um zu entscheiden, ob und wohin jedes empfangene Paket weitergeleitet wird und welche Netzwerkschnittstelle zum Senden des Pakets verwendet werden soll. Die meisten Pakete werden auf der Grundlage der IP-Zieladresse des Pakets und der Routing-Informationen, die der Router in einer Routing-Tabelle speichert, weitergeleitet. Ein Router leitet ein Paket mit einer IP-Broadcast-Adresse standardmäßig nicht weiter.
Lassen Sie mich das näher erläutern: Nehmen wir an, ein Broadcast-Frame (wir bezeichnen Pakete auf der Verbindungsschicht gewöhnlich als Frame) erreicht einen Switch, dann würde der Frame, da er als Broadcast bestimmt wird, an alle Schnittstellen weitergeleitet werden, außer an die, von der er stammt.
Woher weiß ein Switch, dass es ein Broadcast-Frame ist?
Die Ziel-MAC-Adresse eines Broadcast-Frames ist FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Was passiert, wenn ein Broadcast-Frame in einen Router eintritt?
Der Frame wird von der Verbindungsschicht entkapselt und an die Netzwerkschicht weitergegeben, und die Ziel-IP lautet 255.255.255.255 (bezogen auf das aktuelle Netzwerk). Der Router leitet solche Pakete nicht weiter, so dass er den Broadcast-Bereich (Domain) aufteilt.
