Was ist ein Hub und wie funk­tio­niert er?

Auch wenn mitt­ler­wei­le andere Mög­lich­kei­ten zur Verfügung stehen, um ein Netzwerk zu betreiben, finden Hubs nach wie vor Ver­wen­dung. Was aber ist ein Hub, wie und wofür wird er verwendet und welche Vor- und Nachteile hat er ins­be­son­de­re im Vergleich zu einem Switch?

Bei einem Hub handelt es sich um ein Netz­werk­ge­rät, das ver­schie­de­ne Netz­werk­kno­ten, z. B. in einem Ethernet, stern­för­mig verbindet. Dabei werden Hubs im OSI-Re­fe­renz­mo­dell (Open Systems In­ter­con­nec­tions) als Geräte der Stufe 1 klas­si­fi­ziert, die auf der Bit­über­tra­gungs­schicht arbeiten. Ihre Haupt­auf­ga­be besteht darin, mehrere Computer mit­ein­an­der zu verbinden und emp­fan­ge­ne Daten umgehend wei­ter­zu­lei­ten. Hubs bestehen in der Regel aus Kunst­stoff, werden mit einer externen Strom­ver­sor­gung betrieben und enthalten zwischen 4 und 16 Ports, also phy­si­ka­li­sche An­schlüs­se. Ihre maximale Band­brei­te beträgt in der Regel 10/100 Mbit pro Sekunde. Der Begriff „hub“ stammt aus dem Eng­li­schen und bedeutet „Nabe“ oder „Kno­ten­punkt“.

Der Hub empfängt Daten und sendet sie dann komplett weiter an alle an­ge­schlos­se­nen Geräte (Hosts) im Halb­du­plex-Verfahren. Alle An­schlüs­se (Ports) des Hubs arbeiten dabei mit derselben Ge­schwin­dig­keit und befinden sich in einer Collision Domain (die alle an­ge­schlos­se­nen Netz­werk­ge­rä­te umfasst). Anders als andere Netz­werk­ge­rä­te bietet ein Hub nicht die Option, nur einzelne Empfänger an­zu­steu­ern oder aus­zu­schlie­ßen. Somit werden bei einem Transfer immer alle Pakete auch an sämtliche Computer wei­ter­ge­lei­tet. Dadurch erhalten auch Geräte, für die das ent­spre­chen­de Da­ten­pa­ket ei­gent­lich nicht bestimmt ist, die Daten. Da so alle Hosts belegt sind, können die anderen Geräte wäh­rend­des­sen selbst keine Daten versenden. Gleich­zei­ti­ge Anfragen werden statt­des­sen nach und nach ab­ge­ar­bei­tet.

Wenn Sie weitere Hosts benötigen, können Sie einen Hub mit einem weiteren Hub verbinden. Diese Ver­bin­dung wird mit einem einfachen Crossover-Kabel über einen der Ports erstellt. Die Anzahl der Hosts wird al­ler­dings au­to­ma­tisch durch die 5-4-3-Regel oder auch Repeater-Regel limitiert. Diese besagt, dass zwischen zwei End­ge­rä­ten maximal fünf Segmente mit vier Repeatern ein­ge­setzt werden können. Hinzu kommt, dass sich die an­ge­schlos­se­nen Hosts beim Einsatz eines Hubs die gesamte Band­brei­te teilen. Gerade beim Transfer großer Da­ten­pa­ke­te führt das un­wei­ger­lich zu Ge­schwin­dig­keits­ein­bu­ßen.

Bei Hubs handelt es sich dem­entspre­chend um eine anfällige und veraltete Technik. Neben den an­ge­spro­che­nen Ge­schwin­dig­keits­de­fi­zi­ten und der fehlenden Fle­xi­bi­li­tät in Bezug auf den Da­ten­trans­fer und die aus­ge­wähl­ten Empfänger ist ein Hub-System auch ver­gleichs­wei­se anfällig für Si­cher­heits­lü­cken. So kann das System nicht unter Qua­ran­tä­ne gestellt werden und der Da­ten­ver­kehr findet nicht geschützt statt. Even­tu­el­le Si­cher­heits­pro­ble­me oder Bedenken bezüglich des Da­ten­schut­zes betreffen sofort sämtliche an­ge­schlos­se­nen Hosts.

Aus diesen Gründen werden Hubs heut­zu­ta­ge seltener verwendet. Ihre mangelnde Fle­xi­bi­li­tät ist nicht mehr zeitgemäß und die fehlende Ge­schwin­dig­keit bei immer größeren Da­ten­men­gen ein großes Hindernis. Ein möglicher Ein­satz­be­reich, der auch heute noch häufiger zum Tragen kommt, ist die Er­wei­te­rung älterer Netzwerke. Auch das Streaming von Medien an mehrere Geräte ist möglich. Außerdem werden Hubs nach wie vor zur Netz­werk­ana­ly­se ein­ge­setzt. Hier ist die mangelnde Fle­xi­bi­li­tät sogar ein Vorteil: Da sämtliche Daten des Netzwerks an allen Ports zu finden sind, wird kein zu­sätz­li­cher Mirror-Port benötigt, um sie zu lesen und zu ana­ly­sie­ren.

Trotzdem ist die Zeit der Hubs im Großen und Ganzen vorbei. Nach den 802.3-Standards des IEEE (Institute of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics Engineers) gelten Hubs bereits seit 2011 als veraltet. An ihre Stelle ist mitt­ler­wei­le der Switch gerückt. Die Gründe dafür sind viel­fäl­tig, da der Switch streng genommen eine Wei­ter­ent­wick­lung seines betagten Vor­gän­gers ist. Anders als beim Hub ist es so mit dem Switch möglich, Daten gleich­zei­tig zu senden und zu empfangen. Die Band­brei­te wird dabei auch nicht limitiert, sondern ist gleich­blei­bend. Während der Hub immer alle Hosts ansteuert und sämtliche Daten aus­lie­fert, ist es beim Switch möglich, einzelne Endgeräte aus­zu­wäh­len.

Der Switch arbeitet dabei auf Stufe 2 des OSI-Re­fe­renz­mo­dells und kann daher theo­re­tisch eigene Collision Domains für jeden einzelnen Port kreieren. Um eine ziel­ge­naue An­steue­rung zu er­mög­li­chen, werden die MAC-Adressen der Da­ten­frames aus­ge­wer­tet und so bei Bedarf Endgeräte aus­ge­schlos­sen, für die die je­wei­li­gen Daten nicht gedacht sind. Ähnlich wie der Hub verfügen al­ler­dings auch Switches wie MPLS über eine Broadcast-Funktion und können sämtliche an­ge­schlos­se­nen Hosts gleich­zei­tig bedienen. Aufgrund ihrer deut­li­chen Vorteile waren Switches lange Zeit deutlich teurer als Hubs. Mitt­ler­wei­le sind die Preise al­ler­dings klar zu­rück­ge­gan­gen.

Zum besseren Ver­ständ­nis sehen Sie hier die Funk­ti­ons­wei­sen und Fä­hig­kei­ten von Hub und Switch im direkten Vergleich:

Während Hubs für lange Zeit die einzige Option waren, Netzwerke ein­zu­rich­ten, gilt das heute nicht mehr. Lediglich zur Netz­werk­ana­ly­se, zur Er­wei­te­rung be­stehen­der Netzwerke (ohne Si­cher­heits­re­le­vanz) oder mög­li­cher­wei­se zum Streamen ver­schie­de­ner Me­di­en­an­ge­bo­te eignet sich die Tech­no­lo­gie heute noch. Auch da sich auch die Preise von Hubs und Switches mitt­ler­wei­le an­ge­gli­chen haben, ist die modernere Tech­no­lo­gie deutlich emp­feh­lens­wer­ter.