Die Anbindung einzelner Arbeitsplätze an lokale Netze erfolgt heute vielfach über einfache und preiswerte Hubs. Sofern die Clients keine exotischen Anforderungen an die Netzwerkumgebung stellen, ist das eine adäquate Lösung. Für kleine Unternehmen reichen oftmals schon Exemplare ohne Netzwerkmanagement-Unterstützung. Solche Geräte fallen im gut sortierten PC-Handel praktisch schon in die Kategorie Regalware. Die hier untersuchten Hubs unterstützen jedoch alle bis auf einen, den SMC EZ Hub 100 5224TX, das "Simple Network Management Protocol" (SNMP). Wesentliche Betriebsparameter und Statusinformationen sind somit über Management-Tools abrufbar.
Wir haben Systeme von sieben Herstellern getestet (Tabelle "Das Testfeld"). Einen eindeutigen Testsieger konnten wir nicht ausmachen. Denn soviel sei schon verraten: Beim Durchsatz differieren die Geräte noch am wenigsten. Die Unterschiede liegen vielmehr in den Bereichen Ausstattung und Preis. Zwar sind alle Produkte typische Vertreter der Low-end-Klasse, aber dennoch bereits mit Managementfähigkeiten ausgestattet.
Ansonsten ist das Testfeld bunt gemischt: Neben Hubs, die nur Standard-Ethernet (10 MBit/s) oder nur Fast-Ethernet (100 MBit/s) unterstützen, finden sich auch Systeme für den gemischten Betrieb mit 10/100 MBit/s. Letztere stellen damit zwangsläufig keine Hubs im Sinne traditioneller Multi-Port-Repeater dar, weil der Übergang zwischen den beiden Ethernet-Varianten eine Layer-2-Ankopplung erfordert. Diese Systeme enthalten daher die Funktion einer Bridge oder eines Switches; teilweise werden diese Merkmale über optionale Module bereitgestellt.
Alle Hubs zeigen mittels frontseitiger LEDs den Status der Verbindung, Aktivitäten im Segment und Kollisionen an. Hilfreich sind aber auch Indikatoren für den Traffic per Port sowie Anzeigen für die prozentuale Auslastung der jeweiligen Segmente (Tabelle "Funktionen und Besonderheiten"). Alle managementfähigen Hubs lassen sich lokal (serieller Anschluß eines Terminals) oder remote (In-Band über das Ethernet selbst) verwalten, einige auch über Web-basierte Tools. Letztere erlauben eine Konfiguration über Standardbrowser.
Alle getesteten Hubs, die sowohl Standard- als auch Fast-Ethernet unterstützen, erkennen automatisch, ob 10- oder 100-MBit/s-Systeme an einem Port anliegen (Autosensing). Bei diesen Geräten zeigt ein LED an jedem Port an, ob er mit 10 oder 100 MBit/s genutzt wird. Geräte, die darüber hinaus zu IEEE 802.3u Class II kompatibel sind, bieten erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten. Insbesondere können zwei solcher Endsysteme auch über zwei statt nur einen Hub hinweg kommunizieren.
Performance als Multi-Port-Repeater
Einige Testgeräte verfügen über einen automatischen Fehlerschutz. Er bewirkt, daß das betreffende Segment vom Netz abgetrennt wird, wenn die Kollisionshäufigkeit einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Erst wenn wieder reguläre Frames eintreffen, wird das Segment erneut ins Netz eingebunden. Zwar kann eine solche Automatik hilfreich sein, weil sie eine Ausbreitung von Fehlerbedingungen verhindert. Dennoch sollte auch der Netzwerkmanager auf solche Fehlersituationen achten, um gegebenenfalls die Ursachen beheben zu können. Alle Hubs sind mit einem sogenannten "MDI/MDI-X Uplink Port" ausgestattet. Bei diesem Port lassen sich über einen Taster die Transmit- und Receive-Leitungen des Kabels vertauschen. Auf diese Weise ist es möglich, zwei Hubs mit einem regulären Kabel zu verbinden; ansonsten müßte dafür ein gekreuztes Kabel genutzt werden.
Von Ethernet-Hubs sollte man beim heutigen Stand der Entwicklung erwarten können, daß sie problemlos ihren Dienst versehen. In der Funktion als Multi-Port-Repeater sollten sie auch bei voller Last zuverlässig alle Daten weiterleiten. Die Überprüfung ergab, daß alle Hubs diese Erwartung voll erfüllen: Bei keinem der getesteten Systeme waren diesbezüglich irgendwelche Schwächen zu erkennen. Auch eine Dauerbelastung durch Datenverkehr mit maximaler zulässiger Paketrate (Inter Frame Gap von 9,6 µs beziehungsweise 960 ns) führte zu keinerlei Problemen. Alle Testgeräte erreichten den theoretischen Maximaldurchsatz. Dieser hängt naturgemäß von der verwendeten Paketgröße ab. Verpackt der Anwender seine Daten in kleinstmöglichen Einheiten von 64 Byte, so beträgt der theoretische Maximaldurchsatz 14 881 Pakete/s. Bei 512 Byte sind es noch 2350 Pakete/s. Die Verwendung von Jumbo-Paketen mit 1518 Byte drückt die Anzahl der durchgeleiteten Pakete auf 813 Pakete/s.
Performance als 10/100-MBit/s-Bridge/Switch
Dabei sollte sich der Anwender vor Augen halten, daß der maximale Durchsatz nur bei einer kollisionsfreien Belastung erreicht wird, also beispielsweise durch Senden mit maximaler Framerate von einem einzelnen Port aus. Weil alle an einen Hub angeschlossenen Systeme gleicher Technologie (10 MBit/s beziehungsweise 100 MBit/s) jeweils einer gemeinsamen Kollisionsdomäne angehören, kann bei einem derartigen Test auch die maximale Performance erreicht werden. Senden mehrere Systeme gleichzeitig, treten wie auf einem Ethernet-Bus Kollisionen auf, welche die nutzbare Bandbreite reduzieren. Dies ist jedoch eine systembedingte Eigenschaft von Ethernet und stellt somit keinen Mangel der Hubs dar. Eine höhere Performance läßt sich nur erzielen, wenn man die Kollisionsproblematik durch Switchen der einzelnen Ports umgeht.
Für Repeater, die bekanntlich die Information auf Bitebene weiterleiten (Bit forwarding Devices), ist in der Norm RFC 1242 die Latenzzeit definiert. Sie ist die Zeit zwischen Eintreffen des Endes des ersten Bits am Eingangsport und dem Eintreffen des Bits auf dem Ausgangsport. Die Latenzzeit ist somit unabhängig von der Größe der gesendeten Frames (Grafik "Latenzzeiten in µs").
Genau wie in der Disziplin "Durchsatz" unterscheiden sich die getesteten Systeme auch hinsichtlich der Latenzzeiten praktisch nicht: Die Streuungen liegen im Bereich der Auflösung unserer Meßgeräte und damit bei 0,2 µs. Diese Werte sind absolut bedeutungslos.
Die Testgeräte von 3Com, Allied Telesyn, Bay Networks und Intel verfügen über eingebaute Switch- beziehungsweise Bridgefunktionen für den Übergang zwischen Ethernet und Fast-Ethernet. Diese Geräte unterzogen wir einem erweiterten Meßprogramm, um ihren Durchsatz zu prüfen. Dabei wurden jeweils mehrere Portpaare parallel betrieben: Wir ließen die Geräte in mehreren Testläufen einmal ihre Daten von den 10-MBit/s-Ports zu den 100-MBit/s-Ports senden und einmal in die entgegengesetzte Richtung.
Diese Messungen förderten einen interessanten Unterschied zutage: Während in der Richtung - von den 10-MBit/s-Ports zu den 100-MBit/s-Ports sämtliche Geräte wieder absolut identische Meßergebnisse produzierten, war das bei der Messung in Gegenrichtung nicht der Fall. In der Richtung von den "langsamen" zu den "schnellen" Ports waren die Ergebnisse deshalb gleich, weil sämtliche Kandidaten die Grenze des physikalisch Machbaren erreichten - mehr Daten können schon deswegen nicht über die Strecke laufen, weil Ethernet einfach nicht schneller ist. Die getesteten Hubs zeigen also ein ideales Verhalten und stellen in keiner Weise eine Datenbremse dar. Das ist sicherlich ein sehr erfreuliches Ergebnis.
In Gegenrichtung, also beim Senden der Daten von den 100-MBit/s-Ports zu den 10-MBit/s-Ports, wird hingegen der theoretische Durchsatz nicht ganz erreicht. Problematisch ist dabei das Zwischenpuffern und Sequentialisieren der von den 100-MBit/s-Ports empfangenen Frames. Bereits die Testdurchführung ist kritisch, weil bei dem eingesetzten Testequipment die Last pro Port nur in ganzen Prozenten angegeben werden kann. Und ein Prozent von 100 MBit/s bei fünf Portpaaren führt immerhin schon zu einer 50prozentigen Last auf dem 10-MBit/s-Segment. Damit sind durchsatzmindernde Kollisionen wahrscheinlich, denn 50 Prozent entsprechen bei Ethernet bereits einer ungewöhnlich hohen Auslastung. Außerdem stößt bei dieser Messung das Prüfgerät an seine Grenzen: Es beginnt die Messungenprogrammgesteuert mit einem vorgegebenen Minimalwert und bricht die Messung automatisch ab, falls es schon bei diesem Minimalwert zu Verlusten kommt. Damit waren bei zwei Hubs die Durchsatzwerte für fünf Port-Paare nicht zu ermitteln. Wir verringerten dann die Anzahl der beteiligten Port-Paare bis für alle Framegrößen ein Durchsatzwert gemessen werden konnte.
Bei zwei Hubs, nämlich dem Baystack 250 und dem Intel Express 220T, maßen wir identische Werte. Das muß nicht heißen, und heißt es im vorliegenden Fall auch nicht, daß es sich um baugleiche Geräte handelt. Wahrscheinlicher ist es, daß die Schritte, in denen wir die Meßgrößen veränderten, zu groß waren, um auch noch die minimalen Unterschiede bei den Testkandidaten zu erfassen.
Jeder Port hat somit mit etwa 1,7 bis 1,8 Prozent der 100-MBit/s-Bandbreite gesendet. Bis in den Bereich von knapp 90 Prozent der Last sind die beiden Hubs also in der Lage, den auf den fünf Ports parallel generierten Verkehr durch Zwischenpuffern ohne Verluste auf das 10-MBit/s-Segment zu übertragen.
Geringfügig schlechter schnitt der Hub von 3Com ab. Weil er bei fünf aktiven Ports immer bei genau einer der anfänglichen Messungen pro Framegröße zwei bis drei Frames verlor, konnte aufgrund der Eigenart des Prüfgeräts der Durchsatz bei fünf Portpaaren nicht für alle Framegrößen ermittelt werden. Wie sich jedoch zeigte, sind die Werte bei den Messungen, die keine Frameverluste zu verzeichnen hatten, wieder völlig identisch mit denen der Hubs von Bay und Intel. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, daß der Grund für die Abbrüche in der spezifischen Testausführung im Zusammenspiel von Netcom-Tester und Prüfling liegt. Reduziert man die Zahl der aktiven Portpaare auf vier, so lassen sich sinnvolle Meßergebnisse erzeugen. Der Hub von Allied Telesyn liefert gar nur mit zwei aktiven Portpaaren verwertbare Meßwerte für alle Framegrößen.
Weil es sich bei dem Übergang zwischen den beiden Technologien um eine Layer-2-Vermittlung handelt, sind die Geräte betreffs dieser Funktion sogenannte "Store-and-forward Devices". Für derartige Geräte definiert der RFC 1242 die Latenzzeit als die Zeit zwischen dem Eintreffen des letzten Bits eines Frames am Eingangsport und dem Eintreffen des ersten Bits des Frames am Ausgangsport. In bezug auf den Übergang zwischen den beiden Segmenten verwenden die technischen Beschreibungen der Hersteller sowohl den Ausdruck "Bridge"- wie auch "Switch"-Module. Ansonsten bestätigten unsere Messungen die solide Konzeption sämtlicher Testgeräte: Die Latenzzeiten sind praktisch nicht lastabhängig. Außerdem liegen die Meßwerte für alle Geräte extrem dicht beisammen. Bei maximaler Paketgröße und Vollast liegen beispielsweise das "schnellste" Gerät (3Com Superstack II) nur um Haaresbreite vor dem "langsamsten" (Baystack 250). Während der Superstack II die Datenpakete um 1205,7 µs verzögert, benötigt der Baystack 250 1208,36 µs. Das entspricht einer Differenz von 0,24 Prozent. Ähnlich sieht die Lage bei allen Auslastungsgraden und Paketgrößen aus. Hier von Gewinnern oder Verlierern zu sprechen, dürfte dem sprichwörtlichen Spalten von Haaren gleichkommen.
Fazit
Wer vor der Anschaffung eines Ethernet-Hubs steht, hat die Qual der Wahl. Schließlich sind die Geräte von ihrer Lei-stung her praktisch alle gleichwertig. Erfreulich daran ist, daß die Hersteller durch die Bank ein sehr hohes technisches Niveau erreichen; schließlich bieten die Geräte in fast allen Disziplinen das, was von der Physik her überhaupt möglich ist. Die Kaufentscheidung sollte sich daher an anderen Kriterien orientieren, beispielsweise an der Ausstattung, dem Support oder dem Preis. Gerade in letzterem Punkt sind im Testfeld krasse Unterschiede zu verzeichnen.