Broadcast-Domäne: So funk­tio­niert die Netz­werk­tech­nik

Bei einem Broadcast sendet ein Gerät eine Nachricht an alle anderen emp­fan­gen­den Punkte in einem Netzwerk. Alle Geräte, die diese Sendung erhalten können, sind Teil einer Broadcast-Domäne. Wie kann man den Bereich ein­gren­zen?

Was ist eine Broadcast-Domäne?

Als Broadcast-Domäne (engl. Broadcast Domain) be­zeich­net man das Netzwerk aus Geräten, die einen Broadcast empfangen können. Das sendende Gerät schickt die Nachricht an die Broadcast-Adresse, und alle Teil­neh­me­rin­nen und Teil­neh­mer der Domäne empfangen diese Über­tra­gung. Dafür muss die sendende Instanz nicht die IP-Adressen der anderen Geräte kennen.

Eine solche Broadcast Domain kann, muss aber nicht ein ganzes Netzwerk um­schlie­ßen. Auch innerhalb eines LANs etwa können mehrere Broadcast-Domänen aufgebaut werden. Alle Ver­bin­dun­gen innerhalb der Domäne teilen das gleiche Layer-2-Segment – sind also auf der Si­che­rungs­schicht mit­ein­an­der verbunden.

In der Praxis sind meist alle Kno­ten­punk­te, die über Switches und Repeater mit­ein­an­der verbunden sind, Teil der gleichen Broadcast-Domäne. Bei einem Router wiederum endet die Domäne, da das Netz­werk­ge­rät auf der Ver­mitt­lungs­schicht (Layer 3) arbeitet. Deshalb sind Computer, die über das Internet mit­ein­an­der in Kontakt treten, nicht Teil der gleichen Broadcast Domain.

Um eine Broadcast Domain auch innerhalb des gleichen Layer-2-Segments zu un­ter­tei­len, werden VLANs ein­ge­setzt. Diese verhalten sich so, als wären sie aus un­ter­schied­li­chen phy­si­ka­li­schen Netz­wer­ken erstellt. Die vir­tu­el­len Netzwerke begrenzen somit eine Broadcast-Domäne, ohne dass der Einsatz von mehreren Routern notwendig wäre.

Wofür braucht man Broadcast Domains?

Innerhalb eines Netzwerks ist es wichtig, dass sich die einzelnen Geräte an­spre­chen können, ohne direkte Ver­bin­dun­gen her­zu­stel­len. Das gilt vor allem dann, wenn die IP-Adressen der anderen Kno­ten­punk­te nicht bekannt sind. Broad­casts finden deshalb re­gel­mä­ßig etwa bei ARP oder DHCP statt – also dann, wenn Netz­werk­in­for­ma­tio­nen erst angefragt werden müssen.

Doch diese Abfragen müssen auf einen be­stimm­ten Bereich ein­ge­grenzt werden, denn sonst würden Sie (z. B. bei Ver­bin­dung mit dem Internet) viel zu lange brauchen. Außerdem wird das restliche Netz sonst mit unnötiger Kom­mu­ni­ka­ti­on geflutet. Die Broadcast Domain setzt also einen klaren Rahmen, welche Geräte durch einen Broadcast an­ge­spro­chen werden sollen.

Nachteile von Broadcast-Domänen

Für die rei­bungs­lo­se Kom­mu­ni­ka­ti­on in einem Netzwerk sind Broad­casts in den meisten Fällen ent­schei­dend, und deshalb sollte man die Domänen auch nicht un­ter­bin­den. Probleme entstehen dann, wenn eine Broadcast-Domäne zu groß gewählt wird. Ein Broadcast ist eine Nachricht (also ein kleines Da­ten­pa­ket), die an alle Teil­neh­me­rin­nen und Teil­neh­mer der Domäne gesendet wird. Das belastet das Netzwerk und auch die Geräte in diesem. Jede Anfrage muss schließ­lich in ir­gend­ei­ner Weise ver­ar­bei­tet werden, selbst wenn die In­for­ma­ti­on am Ende gar nicht für die jeweilige Instanz in­ter­es­sant ist.

In Heim­netz­wer­ken dürfte dies bei geringer Ge­rä­te­an­zahl kein Problem dar­stel­len. Doch in sehr großen Netz­wer­ken (Konzerne, Behörden, Uni­ver­si­tä­ten etc.) ist es wichtig, diese in einzelne Domänen zu un­ter­tei­len. So ver­rin­gert man unnötigen Traffic, der die Über­tra­gungs­ge­schwin­dig­keit ver­schlech­tert. Bei der Auf­tei­lung un­ter­bin­det man aber auch, dass Dienste wie DHCP auf die anderen Domänen zugreifen können. Dies lässt sich mit Techniken wie DHCP-Relay lösen, das über die Grenzen einer Broadcast Domain kom­mu­ni­zie­ren kann.

Broadcast-Domäne vs. Kol­li­si­ons­do­mä­ne: Was sind die Un­ter­schie­de?

Beide Domain-Arten be­schrei­ben logische Un­ter­tei­lun­gen eines Netzwerks. Doch sie beziehen sich auf ver­schie­de­ne Her­aus­for­de­run­gen: Die Broadcast Domain gibt an, welche Netz­teil­neh­me­rin­nen und -teil­neh­mer durch einen Broadcast an­ge­spro­chen werden können. Die Kol­li­si­ons­do­mä­ne hingegen be­schreibt den Teil eines Netzwerks, in dem Da­ten­pa­ke­te kol­li­die­ren können. Dies geschieht, wenn zwei Netz­ge­rä­te zur gleichen Zeit innerhalb eines Ab­schnitts (der Kol­li­si­ons­do­mä­ne) Daten schicken.

Während eine Broadcast-Domäne nur durch Router un­ter­bro­chen wird, werden Kol­li­si­ons­do­mä­nen bereits durch Switches begrenzt. Zwischen zwei End­ge­rä­ten, die per Switch mit­ein­an­der verbunden sind, findet also keine Kollision statt – statt­des­sen zwischen Switch und Endgerät. Das liegt daran, dass die beiden Phänomene (Broadcast & Kollision) auf un­ter­schied­li­chen Schichten des OSI-Modells agieren: Ein Broadcast wird auf der Si­cher­heits­schicht (Layer 2) gesendet. Kol­li­sio­nen hingegen passieren auf der Bit­über­tra­gungs­schicht (Layer 1).