KOMMUNIKATION IN RECHNERNETZEN ... - Informatik

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K O MMUNIK AT I ON IN RECHNERNETZEN Bestandteile eines Netzwerks Wikipedia definiert Rechnernetze so: „Ein Rechnernetz ist ein Zusammenschluss von verschiedenen technischen, primär selbstständigen elektronischen Systemen (insbesondere Computern, aber auch Sensoren, Aktoren, Funktechnologischen Komponenten usw.), der die Kommunikation der einzelnen Systeme untereinander ermöglicht.“ 2 Computernetz bestehen also üblicherweise aus Geräten (PCs, Laptops, Drucker, usw.), die mit Kabeln über Switches oder Hubs verbunden sind, können aber auch andere Komponenten enthalten. Die in einem Netz verbundenen Rechner heißen Netzknoten oder kurz Knoten. Ein derartiges Netzwerk (z.B. von einer Schule oder einer Firma) wird als Local Area Network (LAN) bezeichnet. Ein Server ist dabei nicht unbedingt notwendig. Genau genommen ist ein Server ein Computer wie jeder andere auch. Der einzige Unterschied besteht darin, dass auf diesem Computer Programme laufen, die eine gewisse Dienstleistung bereitstellen (z.B. die Daten für die anderen Computer speichern). Topologie des Netzes Wenn viele Geräte miteinander verbunden werden sollen, stellt sich die Frage, wie diese miteinander zu verbinden sind. Es geht hier nicht darum, ob mit oder ohne Kabel verbunden wird, sondern um einen rein topologischen (=die Anordnung im Raum betreffenden) Sachverhalt. Es gibt folgende Netzwerk-Topologien: Stern-Topologie In der Stern-Topologie 3 befindet sich eine zentrale Station, die eine Verbindung zu allen anderen Stationen unterhält. Jede Station ist über eine eigene physikalische Leitung an die zentrale Station angebunden. Es handelt sich im Regelfall um einen Hub oder einen Switch, der die Verteilerfunktion für die Datenpakete übernimmt. Switches leiten die Daten immer nur an den richtigen Empfänger weiter. Hubs schicken die Daten an alle Teilnehmer weiter. Daher entsteht bei Hubs viel unnötiger Datenverkehr. Hubs sind heutzutage aber kaum mehr im Einsatz. 2 Seite „Rechnernetz“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php? title=Rechnernetz&oldid=80697890 (Abgerufen: 3. November 2010) 3 Bildnachweis Netzwerktopologien: „NetworkTopologies.png“ von Foobaz in : Commons Wikimedia, URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NetworkTopologies.png (Abgerufen: 7. November 2010) Schaller (02.07.10) Seite 6 / 43 INFORMATIK RP FREIBURG
K O MMUNIK AT I ON IN RECHNERNETZEN Die Datenbelastung der zentralen Station ist sehr hoch, da alle Netzverbindungen darüber laufen. Das Netzwerk funktioniert so lange, bis die Zentralstation ausfällt. Das zentrale Netzwerk ist leicht erweiterbar, und einfach zu pflegen. Dank sinkender Kabelpreise und neuer Protokolle fallen die Nachteile (große Kabellänge, komplexe Verkabelung) nicht mehr ins Gewicht. Dafür liefert die Sterntopologie den Vorteil, jedes Endgerät gezielt ansprechen zu können. Bei kleineren Netzwerken oder auch Telefonanlagen ist die Sterntopologie Standard. Baum-Topologie Die Baum-Topologie ist eine erweiterte Stern-Topologie. Größere Netze nehmen eine solche Struktur an. An der Wurzel und jeder Verästelung befinden sich Switches. Dabei ist die Netzwerklast an der Wurzel des Baumes am höchsten. Dort muss ein leistungsfähiger Switch verwendet werden. In den meisten Schulen wird diese Topologie verwendet. Der zentrale Server ist dabei direkt an der Wurzel des Baums angebunden. Von dort gehen Leitungen in die einzelnen Gebäude / Gebäudeteile. Innerhalb dieser Gebäude werden die einzelnen Netzwerkanschlüsse über weitere Switches angeschlossen. Bus-Topologie Die Bus-Topologie besteht aus mehreren Stationen, die hintereinander oder nebeneinander in Reihe angeordnet sind. Die Stationen sind über eine einzige gemeinsame Leitung miteinander verbunden. Eine zentrale Netzwerkkomponente, die die Abläufe auf dem Bus regelt, gibt es nicht. Daher kann immer nur ein Knoten Daten senden. Die Stationen, die nicht als Empfänger adressiert sind, ignorieren die Daten. Diese Topologie spart zwar Kosten für die Leitungen, ist aber ansonsten der Stern/Baumtopologie unterlegen. Sie wird daher kaum mehr für die Vernetzung von Computern verwendet. Sie kommt aber noch innerhalb des Computers beim Verbinden von RAM und Prozessor oder beim Anschluss von USB-Geräten an den Computer zum Einsatz. Ring-Topologie Die Ring-Topologie ist eine geschlossene Kabelstrecke in der die Netzwerk- Stationen im Kreis angeordnet sind. Das bedeutet, dass an jeder Station ein Kabel ankommt und ein Kabel abgeht. Bei dieser Topologie bestehen die Knoten des Rings in der Regel aus Verteilern, an die mehrere Computer angeschlossen sind. Vermaschte Topologie In der vermaschten Topologie sind die einzelnen Knoten über mehrere Wege miteinander verbunden. Dadurch bleibt dieses Netz auch bei Ausfall einzelner Leitungen oder Knoten funktionsfähig. Das Internet ist in weiten Teilen ein vermaschtes Netz. Trotzdem gibt es "Hauptverkehrsadern" (die Backbone-Leitungen), die einem Bus ähneln. Die einzelnen Knoten stellen dabei die Schnittstellen (Router) zu den lokalen Netzwerken dar, die in einer eigenen Topologie realisiert sind. Schaller (02.07.10) Seite 7 / 43 INFORMATIK RP FREIBURG
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