Grundlagen der Computernetzwerke: Definitionen und Topologien

1. Was sind LANs (Local Area Networks)?

Ein Kommunikationssystem, das Hochgeschwindigkeitscomputer verbindet, die sich in räumlicher Nähe befinden (typischerweise im selben Gebäude). Ein LAN besteht aus Netzwerk-Hardware und -Software, die es ermöglicht, Ressourcen wie Software, Informationen, Verzeichnisse und Drucker gemeinsam zu nutzen.

2. Was ist ein MAN (Metropolitan Area Network)?

Ein Metropolitan Area Network wird verwendet, um LANs miteinander zu verbinden. Sie sind geografisch nicht auf eine bestimmte Größe begrenzt und erfordern häufig spezielle Hardware, Telefonleitungen und Modemschnittstellen.

3. Was ist ein WAN (Wide Area Network)?

Ein Wide Area Network wird verwendet, um mehrere Netzwerke (einschließlich MANs) miteinander zu verbinden. WANs erfordern oft spezielle Hardware. WAN-Verbindungen können über Satellit, Glasfaser, Infrarot- und Lasergeräte erfolgen. Große Computernetzwerke wie das Internet bilden ein WAN.

4. Was ist eine Bus-Topologie?

Bei dieser Topologie erstreckt sich das Netzwerk (zumindest logisch) von einem zentralen Backbone (Bus), oft ein Koaxialkabel. Wenn ein Signal den Bus durchläuft, empfangen alle angeschlossenen Geräte das Signal. Die Installation ist einfach. Jeder Computer kann als Server fungieren. An den Enden werden Abschlusswiderstände (Terminatoren) platziert. Am häufigsten werden T-Verbinder verwendet.

5. Erläuterung des Konzepts der Stern-Topologie

In einer Stern-Topologie ist jeder Computer mit einem zentral gelegenen Verteiler (Hub oder Switch) verbunden. Der Hub ist ein Hardware-Gerät mit mehreren Ports, an die Netzwerkkabel angeschlossen werden.

6. Was ist die Ring-Topologie?

Jeder Computer ist in einem Ringnetzwerk mit seinen beiden Nachbarn verbunden. Ring-Topologien sind fast immer logisch, auch wenn die physikalische Topologie oft die eines Sterns ist (z. B. bei Token Ring).

7. Was ist ein Protokoll?

Ein Protokoll ist ein Satz von Regeln, der definiert, wie die Kommunikation in strukturierten Netzwerken ablaufen soll. Dies umfasst Format, Ablauf, Timing sowie die Überprüfung und Korrektur von Fehlern.

8. Was ist eine Norm (Standard)?

Eine Norm ist eine verabschiedete Netzwerkspezifikation, die Richtlinien und Regeln festlegt. Sie umfasst den Typ der zu verwendenden Komponenten, die Art der Verbindung sowie die einzusetzenden Kommunikationsprotokolle.

9. Was ist die Netzwerk-Topologie?

Die Netzwerk-Topologie beschreibt die physische oder logische Form der Zusammenschaltung zwischen Netzwerkgeräten.

10. Was ist die physikalische Topologie eines Netzwerks?

Dies ist die tatsächliche räumliche Anordnung des Netzes, d. h., wie die Knoten physisch miteinander verbunden sind.

11. Was ist die logische Topologie eines Netzwerks?

Dies ist die Methode, die verwendet wird, um mit anderen Knoten zu kommunizieren, und beschreibt den Pfad, den die Netzwerkdaten zwischen verschiedenen Netzknoten nehmen.

12. Welche Eigenschaften hat ein Koaxialkabel?

• Unterstützt Distanzen von 200 bis 500 Metern.
• Besteht aus einem Leiter, Isolierung, einer Abschirmung und einer Schutzhülle.
• Der Leiter besteht aus Kupfer und kann einen oder mehrere Drähte enthalten.

13. Beschreiben Sie die Eigenschaften von Twisted-Pair-Kabeln

• Ursprünglich für Telefonleitungen entwickelt, auch bekannt als 10Base-T.
• Es gibt zwei Haupttypen: geschirmt (STP) und ungeschirmt (UTP).
• Es ist die älteste Kabelart und wird häufig verwendet.

14. Was ist ein Wellenleiter?

Ein Wellenleiter ist eine Struktur (oft ein Metallrohr), die elektromagnetische Wellen leitet und deren Ausbreitung auf einen bestimmten Pfad beschränkt, wodurch Interferenzen vermieden werden. Sie werden typischerweise für die Übertragung von Mikrowellenfrequenzen verwendet (z. B. bei Satellitenkommunikation).

15. Was sind die Merkmale von Glasfasernetzen?

• Verwendet Lichtimpulse zur Datenübertragung.
• Ist extrem dünn (dünner als ein Haar).
• Bietet sehr hohe Bandbreiten (z. B. 200 Mbit/s und mehr).
• Die maximalen Reichweiten für lokale Netzwerke können je nach Typ variieren.

16. Was ist Bandbreite?

Im Kontext der Datenübertragung beschreibt die Bandbreite die maximale Datenmenge, die pro Zeiteinheit übertragen werden kann. Sie wird üblicherweise in Bits pro Sekunde (Bit/s) gemessen.

17. Was ist die Übertragungsart Simplex?

Die Übertragung erfolgt nur in einer Richtung. Der Empfänger ist nicht in der Lage, Daten zurückzusenden.

18. Was ist die Übertragungsart Half Duplex?

Die Kommunikation erfolgt abwechselnd in die eine oder andere Richtung. Jeder Teilnehmer fungiert abwechselnd als Sender oder Empfänger auf demselben Link.

19. Was ist die Übertragungsart Full Duplex?

Die Übertragung erfolgt gleichzeitig in beide Richtungen.

20. Was ist ein Konzentrator (Hub) und welche Eigenschaften hat er?

Ein Konzentrator (Hub) ist ein Gerät, das für die Verteilung des Signals verantwortlich ist. Man unterscheidet zwischen aktiven und passiven Konzentratoren:

• Passiv: Verteilt das Signal nur.
• Aktiv: Verteilt das Signal und verstärkt es zusätzlich.

21. Warum sind die Adern in einem Twisted-Pair-Kabel verdrillt?

Um elektromagnetische Störungen (Interferenzen) zwischen den nahe beieinander liegenden Adernpaaren zu reduzieren.

22. Was ist Non-Persistent CSMA?

Bevor ein Knoten ein Datenpaket sendet, prüft er, ob das Übertragungsmedium belegt ist. Ist das Medium belegt, wartet der Knoten eine zufällige Zeitspanne, bevor er erneut prüft. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das Medium frei ist, woraufhin das Datenpaket gesendet wird.

23. Wie funktioniert das Token Passing (Token Ring)?

Die Funktion basiert auf der Generierung eines speziellen Bitmusters, des sogenannten Tokens, das unidirektional durch alle Knoten in einem Ringnetzwerk zirkuliert.

Möchte ein Knoten Daten senden, wartet er auf den freien Token. Er nimmt den Token auf, ändert dessen Status auf belegt und hängt die Daten an. Der belegte Token zirkuliert, bis er den Zielknoten erreicht. Nachdem die Daten zugestellt wurden, kehrt der Token zum sendenden Knoten zurück, der ihn wieder in den Zustand frei versetzt, sodass er von einem anderen Knoten verwendet werden kann.

24. Wie funktioniert das Token Passing (Token Bus)?

Es verwendet die gleiche Technik wie der Token Ring, erfordert jedoch die Etablierung eines logischen Rings durch eine definierte Abfolge von Adressen, da die physikalische Topologie ein Bus ist.

25. Was ist ein Repeater?

Ein Repeater ist ein Gerät, das ein empfangenes Signal regeneriert (neu erzeugt) und weiterleitet, um die Reichweite des Netzwerks zu erhöhen. Er verstärkt das Signal nicht nur, sondern stellt es in seiner ursprünglichen Form wieder her, ohne die Gestaltung oder Struktur der Informationen zu verändern.