Grundlagen von Netzwerken: Topologien, Protokolle & Typen

Netzwerktopologien

Netzwerktopologien beschreiben die physische oder logische Anordnung von Geräten in einem Netzwerk.

Ring-Topologie

Verbindet jeden Host mit dem nächsten und den letzten Host mit dem ersten. Dies schafft eine physische Ringverkabelung.

Stern-Topologie

Verbindet alle Kabel mit einem zentralen Konzentrationspunkt (z.B. Hub oder Switch).

Erweiterte Stern-Topologie

Verbindet einzelne Sterne miteinander durch die Verbindung von Hubs oder Switches. Diese Topologie kann den Anwendungsbereich und die Hierarchie des Netzwerks erweitern.

Hierarchische Topologie

Ähnlich wie ein erweiterter Stern. Statt Hubs oder Switches miteinander zu verbinden, wird das System mit einem zentralen Computer verbunden, der den gesamten Verkehr kontrolliert.

Mesh-Topologie (Vermaschtes Netz)

Wird angewendet, um maximalen Schutz zu gewährleisten und Betriebsunterbrechungen zu vermeiden. Jeder Host hat seine eigenen direkten Verbindungen zu allen anderen Hosts.

Broadcast-Übertragung

Bedeutet, dass jeder Host seine Daten an alle anderen Rechner im Netzwerk sendet. Es gibt eine Reihenfolge, der die Stationen folgen müssen, um das Netzwerk zu nutzen. Es gilt das Prinzip "Wer zuerst kommt, mahlt zuerst".

Beispiel: Ethernet-Übertragung.

Token-Passing (Token-Übergabe)

Steuert den Zugriff auf das Netzwerk, indem ein Token nacheinander an jede Host-Adresse gesendet wird. Wenn ein Rechner das Token erhält, kann er Daten über das Netzwerk senden. Hat der Host keine Daten zu senden, leitet er das Token an den nächsten Host weiter, und der Prozess wiederholt sich.

Beispiel: Token Ring, FDDI.

Was ist ein Netzwerkprotokoll?

Netzwerkprotokolle sind Regeln und Konventionen, die die Kommunikation von einem Host im Netzwerk zu einem anderen Rechner ermöglichen. Ein Protokoll ist eine formale Beschreibung einer Reihe von Regeln und Konventionen für einen bestimmten Aspekt, wie Netzwerkgeräte miteinander kommunizieren.

Bei Datenübertragungsprotokollen werden folgende Aspekte bestimmt:

• Format: Wie Daten strukturiert sind.
• Timing: Wann Daten gesendet werden.
• Sequenzierung: Die Reihenfolge der Datenpakete.
• Fehlerkontrolle: Wie Fehler erkannt und behoben werden.

Ohne Protokolle kann ein Computer den ursprünglichen Bitstrom von anderen Computern nicht korrekt interpretieren oder rekonstruieren. Protokolle steuern alle Aspekte der Datenkommunikation, einschließlich:

• Aufbau des physischen Netzwerks.
• Wie Computer mit dem Netzwerk verbunden sind.
• Wie Daten für die Übertragung formatiert und gesendet werden.
• Wie mit Fehlern umgegangen wird.

Arten von Netzwerken

Local Area Network (LAN)

LANs wurden geschaffen, um in einem begrenzten geografischen Gebiet zu operieren. Sie ermöglichen:

• Multi-Access-Medien mit hoher Bandbreite.
• Private Netzwerke mit lokaler Administration.
• Kontinuierliche Verbindung zu lokalen Diensten.
• Verbindung von physisch benachbarten Geräten.

Wide Area Network (WAN)

WANs wurden entwickelt, um in einem großen geografischen Gebiet zu operieren. Sie bieten:

• Zugang über serielle Schnittstellen mit niedrigeren Geschwindigkeiten.
• Stetige, partielle Konnektivität.
• Verbindung von Geräten über große Entfernungen, sogar weltweit.

Metropolitan Area Network (MAN)

Ein MAN ist ein Netzwerk für ein Stadtgebiet, zum Beispiel eine Stadt oder einen Vorort. Ein MAN besteht in der Regel aus einem oder mehreren LANs in einem gemeinsamen geografischen Gebiet. Normalerweise wird ein Dienstanbieter genutzt, um zwei oder mehr Standorte über private LAN-Leitungen, Kommunikations- oder optische Dienste zu verbinden.

Storage Area Network (SAN)

Ein Storage Area Network (SAN) ist ein dediziertes Hochleistungsnetzwerk, das verwendet wird, um Daten zwischen Servern und Speicherressourcen zu übertragen. Als separates, dediziertes Netzwerk vermeidet es Verkehrskonflikte zwischen Clients und Servern.

Merkmale eines SAN:

• Leistung: Das SAN ermöglicht den gleichzeitigen Hochgeschwindigkeitszugriff von zwei oder mehr Servern auf Disk-Arrays oder Bandlaufwerke, was die Systemleistung verbessert.
• Verfügbarkeit: SANs sind auf Katastrophentoleranz ausgelegt, da exakte Datenkopien über das SAN bis zu einer Entfernung von 10 Kilometern (km) oder 6,2 Meilen erstellt werden können.
• Skalierbarkeit: Ähnlich wie bei LANs/WANs können Sie eine breite Palette von Technologien nutzen. Dies ermöglicht eine einfache Verlagerung von Backup-Daten, Operationen, Datei- und Datenmigration sowie Redundanz zwischen den Systemen.