Wat is een LAN-brug/netwerkbrug?

Een LAN-brug, ook wel netwerkbrug genoemd, is een netwerkapparaat waarmee u meerdere lokale netwerken (LAN's) binnen hetzelfde of verschillende netwerksegmenten kunt verbinden en beheren.

Een LAN-brug, ook wel netwerkbrug genoemd, is een kritisch netwerkapparaat dat is ontworpen om meerdere LAN-netwerken te verbinden en beheren. lokale netwerken (LAN's) door te werken op de datalinklaag, of Laag 2, van de OSI-model.

Anders routers die op de netwerklaag werken en paden voor gegevens bepalen op basis van IP adressen, een LAN-brug is afhankelijk van MAC-adressen om te bepalen waar datapakketten naartoe moeten worden doorgestuurd. Hierdoor kan de bridge het verkeer effectief filteren, zodat data alleen naar het relevante segment van het netwerk wordt verzonden.

Door afzonderlijke LAN-segmenten te koppelen, creëert een bridge een naadloze netwerkomgeving, waardoor apparaten op verschillende segmenten kunnen communiceren alsof ze zich op hetzelfde LAN bevinden. Dit verbetert niet alleen de netwerkefficiëntie, maar helpt ook verkeerscongestie te verminderen, omdat het voorkomt dat onnodige gegevens over het hele netwerk circuleren.

Bovendien vergroot een bridge het bereik van een LAN en helpt het zo om grotere netwerken te segmenteren in kleinere, beter beheersbare delen. Hierdoor worden de algehele netwerkprestaties en schaalbaarheid verbeterd.

Hoe werkt een LAN-brug?

Een LAN-brug verbindt twee of meer netwerksegmenten op de datalinklaag (laag 2) van het OSI-model, waardoor ze kunnen functioneren als één enkel, verenigd netwerk. De brug heeft een ingebouwde MAC-adrestabel die wordt gebruikt om datapakketten tussen de verbonden segmenten te filteren en door te sturen. Wanneer een datapakket bij een van de poorten van de brug aankomt, onderzoekt de brug het bestemmings-MAC-adres van het pakket.

Als het bestemmings-MAC-adres zich binnen hetzelfde netwerksegment bevindt als waar het pakket vandaan kwam, filtert de bridge het pakket, waardoor het niet naar andere segmenten wordt doorgestuurd en onnodig verkeer wordt verminderd. Als het bestemmings-MAC-adres bij een apparaat op een ander segment hoort, stuurt de bridge het pakket door naar het juiste segment.

De bridge leert en updatet continu zijn MAC-adrestabel door de bron-MAC-adressen van binnenkomende pakketten te observeren. Na verloop van tijd stelt dit leerproces de bridge in staat om een nauwkeurige kaart van het netwerk te maken, waardoor het doorsturen van datapakketten wordt geoptimaliseerd. Dit proces helpt efficiënte communicatie over netwerksegmenten te behouden en tegelijkertijd congestie en botsingen te minimaliseren, wat bijdraagt aan de stabiliteit en prestaties van het netwerk.

LAN-brugtypen

Er zijn drie hoofdtypen LAN-bruggen, die elk een specifiek doel dienen in netwerkbeheer: transparante bruggen, bronrouteringsbruggen en translationele bruggen.

Transparante brug

Een transparante brug is het meest voorkomende type LAN-brug. Deze werkt door de MAC-adressen van apparaten op het netwerk te leren terwijl het datapakketten doorstuurt tussen netwerksegmenten. De term "transparant" verwijst naar het feit dat apparaten op het netwerk zich niet bewust zijn van de aanwezigheid van de brug: deze werkt naadloos op de achtergrond. De brug bouwt een MAC-adrestabel door inkomende frames te observeren en de bronadressen vast te leggen. Wanneer een frame wordt ontvangen, gebruikt de brug deze tabel om te beslissen of het frame naar een ander segment moet worden doorgestuurd of moet worden uitgefilterd, waardoor onnodig verkeer wordt verminderd. Transparante bruggen zijn ideaal voor het uitbreiden van LAN's of het segmenteren ervan om de prestaties te verbeteren.

Bronrouteringsbrug

Bronrouteringsbruggen worden doorgaans gebruikt in tokenringnetwerken. In tegenstelling tot transparante bruggen, die afhankelijk zijn van MAC-adressen en een dynamisch opgebouwde doorstuurtabel, vereisen bronrouteringsbruggen dat het verzendende apparaat de route specificeert die een datapakket door het netwerk moet nemen. Deze informatie is opgenomen in de frameheader, waardoor de brug het pakket kan doorsturen op basis van het vooraf bepaalde pad. Hoewel deze aanpak meer controle over dataroutering kan bieden, vereist het een complexere configuratie en is het minder gebruikelijk in moderne Ethernet netwerken.

Translationele brug

Een translationele brug wordt gebruikt om twee verschillende typen netwerkarchitecturen te verbinden, zoals Ethernet- en tokenringnetwerken. Omdat deze netwerken verschillende frameformaten en protocollen gebruiken, voert de translationele brug de benodigde conversies uit om communicatie tussen hen mogelijk te maken. Dit omvat het vertalen tussen verschillende MAC-adresformaten, framegroottes en netwerkprotocollen. Translationele bruggen zijn met name handig in omgevingen waar legacy-systemen moeten communiceren met moderne netwerkinfrastructuren, waardoor interoperabiliteit tussen verschillende netwerktechnologieën.

LAN Bridge-modellen

LAN-bridges kunnen worden geïmplementeerd in verschillende modellen, afhankelijk van de netwerkarchitectuur en vereisten. De primaire LAN-bridgemodellen omvatten het volgende:

Lokale brug. Een lokale brug verbindt meerdere LAN-segmenten binnen dezelfde fysieke locatie of in de buurt. Dit model wordt doorgaans gebruikt om een groot LAN op te delen in kleinere, beter beheersbare segmenten, waardoor congestie wordt verminderd en de prestaties worden verbeterd. Lokale bruggen werken door datapakketten tussen segmenten te filteren en door te sturen op basis van MAC-adressen, waardoor apparaten op verschillende segmenten kunnen communiceren alsof ze zich op hetzelfde netwerk bevinden.
Afgelegen brugEen externe brug verbindt LAN-segmenten die geografisch gescheiden zijn, vaak over meerdere locaties. wijdverspreide netwerken (WAN's) of verschillende locaties binnen een organisatie. Externe bruggen breiden het bereik van een LAN uit door gegevens door te sturen tussen verre segmenten, waardoor naadloze communicatie over externe locaties mogelijk wordt. Ze gebruiken doorgaans point-to-point-verbindingen, zoals geleasede lijnen of VPN's, om de kloof tussen netwerken te overbruggen. Remote bridges zijn essentieel voor organisaties met meerdere kantoren of vestigingen die een uniform netwerk moeten onderhouden.
Draadloze brug. Een draadloze brug verbindt LAN-segmenten met behulp van draadloze technologie in plaats van traditionele bekabelde verbindingen. Dit model is met name handig in scenario's waarin fysieke bekabeling onpraktisch of onmogelijk is, zoals het verbinden van gebouwen in een campusomgeving of het koppelen van netwerksegmenten in een tijdelijke opstelling. Draadloze bruggen gebruiken radiofrequentiesignalen om gegevens tussen segmenten te verzenden, waardoor flexability in netwerkontwerp. Afhankelijk van de netwerkvereisten werken ze in point-to-point- of point-to-multipoint-configuraties.
Brug van laag 2. Een Layer 2-brug, ook wel bekend als een datalinklaagbrug, werkt uitsluitend op de datalinklaag (Layer 2) van het OSI-model. Het stuurt frames door op basis van MAC-adressen zonder dat er netwerklaaginformatie (Layer 3) bij betrokken is, zoals IP-adressen. Layer 2-bruggen zijn het meest voorkomende type brug en worden gebruikt om een naadloze netwerkomgeving te creëren door meerdere LAN-segmenten te verbinden in één broadcastdomein. Dit model vereenvoudigt netwerkbeheer en verbetert de efficiëntie door broadcastverkeer te verminderen.
Brug van laag 3. Een Layer 3-bridge combineert de functionaliteit van een traditionele bridge met die van een router. Hoewel deze voornamelijk op de datalinklaag werkt, heeft deze ook de mogelijkheid om gegevens te routeren op basis van IP-adressen (Layer 3). Dit hybride model stelt de bridge in staat om zowel bridging- als routingfuncties uit te voeren, waardoor deze geschikt is voor complexe netwerkomgevingen waar segmentatie en routing nodig zijn. Layer 3-bridges worden vaak gebruikt in grotere netwerken waar geavanceerd verkeersbeheer en segmentatie vereist zijn.

Voordelen en nadelen van LAN-bruggen

Het begrijpen van de voor- en nadelen van het gebruik van een LAN-brug is cruciaal voor het bepalen van de geschiktheid ervan in een netwerkomgeving. Deze sectie onderzoekt de belangrijkste voor- en nadelen van het implementeren van een LAN-brug.

Voordelen

Hier volgen enkele belangrijke voordelen van het gebruik van een LAN-brug in een netwerk:

Netwerksegmentatie. LAN-bridges helpen een groot netwerk te segmenteren in kleinere, beter beheersbare secties. Door het netwerk in segmenten te verdelen, verminderen bridges het totale verkeer, beperken ze botsingen en verbeteren ze de prestaties. Segmentatie zorgt ook voor een betere controle over de verkeersstroom, waardoor gegevens alleen naar relevante delen van het netwerk worden verzonden.
Verkeersfiltering. Een LAN-brug filtert netwerkverkeer op basis van MAC-adressen, waardoor alleen noodzakelijke gegevens tussen segmenten worden doorgestuurd. Dit vermindert onnodig verkeer op het netwerk, wat leidt tot efficiëntere dataoverdracht en minder congestie, wat vooral gunstig is in drukke netwerkomgevingen.
Uitgebreid netwerkbereik. Bridges breiden het bereik van een LAN uit door meerdere segmenten te verbinden, zelfs over verschillende fysieke locaties. Dit maakt het mogelijk om grotere, uniforme netwerken te creëren die meerdere gebouwen of locaties kunnen overspannen zonder dat alle apparaten op hetzelfde fysieke LAN hoeven te zitten.
Verbeterde netwerkprestaties. LAN-bruggen kunnen de netwerkprestaties verbeteren door onnodig verkeer te verminderen en broadcastdomeinen te beperken. Ze helpen optimale communicatiesnelheden tussen apparaten te behouden door ervoor te zorgen dat alleen relevante gegevens worden verzonden.
Gemakkelijk te implementeren. LAN-bridges zijn relatief eenvoudig te implementeren en configureren vergeleken met complexere netwerkapparaten zoals routers. Ze kunnen worden geïntegreerd in bestaande netwerken zonder significante veranderingen aan de netwerkarchitectuur, waardoor ze een kosteneffectieve oplossing zijn voor het verbeteren van netwerkprestaties.
Compatibiliteit. LAN-bruggen zijn compatibel met verschillende typen netwerksegmenten, waardoor ze verschillende netwerktechnologieën kunnen verbinden, zoals Ethernet en Token Ring. Dit maakt bruggen veelzijdige tools voor het integreren van diverse netwerkomgevingen.

Nadelen

LAN-bridges zijn in veel scenario's weliswaar gunstig, maar hebben bepaalde nadelen die van invloed zijn op de netwerkprestaties en het beheer. Hier zijn enkele belangrijke nadelen:

Inefficiëntie in grote broadcastdomeinen. In grote netwerken met uitgebreide broadcastdomeinen kunnen LAN-bruggen inefficiënties verergeren. Omdat ze broadcastdomeinen niet segmenteren, ontvangen alle apparaten binnen het domein broadcastberichten, wat leidt tot onnodig verkeer. Dit kan de algehele netwerkprestaties verminderen, met name in omgevingen met veel apparaten of hoge niveaus van broadcastverkeer.
Verhoogde latentie. Omdat een LAN-brug datapakketten tussen netwerksegmenten verwerkt en doorstuurt, kan dit extra latentie introduceren, vooral in grotere netwerken met meerdere bruggen. Deze vertraging treedt op omdat de brug het bestemmings-MAC-adres moet onderzoeken en het juiste segment moet bepalen waarnaar het pakket moet worden doorgestuurd. In tijdgevoelige toepassingen voegt dit toe latency kan schadelijk zijn voor de prestaties.
Beperkte schaalbaarheid. LAN-bridges zijn doorgaans effectief in kleinere of middelgrote netwerken, maar ze worden minder efficiënt naarmate het netwerk groeit. Naarmate er meer apparaten en segmenten worden toegevoegd, wordt de MAC-adrestabel van de bridge steeds complexer, wat leidt tot langzamere verwerkingstijden en potentiële knelpunten. In grote netwerken belemmert deze beperking de algehele netwerkprestaties en schaalbaarheid.
Broadcastverkeersvoortplanting. LAN-bruggen sturen broadcastverkeer door naar alle verbonden segmenten, wat leidt tot onnodig verkeer op het netwerk. In omgevingen met veel broadcastverkeer veroorzaakt dit congestie en vermindert het de netwerkefficiëntie. In tegenstelling tot routers, die broadcastdomeinen bevatten, breiden bridges deze uit, wat de negatieve effecten van overmatig broadcastverkeer mogelijk versterkt.
Complexiteit bij het oplossen van problemen. Netwerken die sterk afhankelijk zijn van LAN-bruggen kunnen complex worden, waardoor het oplossen van problemen een grotere uitdaging wordt. Het identificeren van de bron van een probleem is moeilijk wanneer er meerdere bruggen bij betrokken zijn, omdat gegevens meerdere segmenten kunnen doorkruisen voordat ze hun bestemming bereiken. Deze complexiteit verhoogt de tijd en moeite die nodig is om netwerkproblemen te diagnosticeren en op te lossen.
Beveiligingsproblemen. Omdat LAN-bruggen op laag 2 werken, bieden ze niet hetzelfde beveiligingsniveau als routers, die op laag 3 werken. Bruggen inspecteren of filteren verkeer niet op basis van IP-adressen, waardoor ze vatbaarder zijn voor bepaalde soorten aanvallen, zoals MAC-adresspoofing. Zonder aanvullende beveiligingsmaatregelen kan een overbrugd netwerk kwetsbaar zijn voor indringers en ongeautoriseerde toegang.