Netzwerktopologien, Übertragungsmedien und das OSI-Modell

Netzwerktopologien

Mesh-Topologie

Jedes Gerät verfügt über eine dedizierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu jedem anderen Gerät.

• Vorteile: Hohe Ausfallsicherheit, keine Datenkollisionen, hohe Sicherheit.
• Nachteile: Hohe Kosten und komplexe Implementierung.

Bus-Topologie

Ein zentrales Kabel (Backbone) verbindet alle Geräte miteinander. Knoten sind über Stichleitungen an diesen Bus angeschlossen.

• Vorteile: Einfache Installation und Bereitstellung.
• Nachteile: Datenkollisionen möglich, Fehlererkennung und -behebung schwierig.

Ring-Topologie

Jedes Gerät hat eine dedizierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu seinen beiden Nachbarn. Das Signal wandert in eine Richtung durch den Ring.

• Vorteile: Keine Kollisionen, einfache Fehlererkennung, gut für Glasfaser geeignet.
• Nachteile: Geringere Geschwindigkeit, Ausfall eines Knotens kann das gesamte Netz lahmlegen.

Stern-Topologie

Jedes Gerät hat eine dedizierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu einem zentralen Knoten (Hub/Switch).

• Vorteile: Kostengünstig, einfache Implementierung und Konfiguration.
• Nachteile: Fällt der zentrale Hub aus, ist das gesamte Netzwerk deaktiviert.

Baum-Topologie

Knoten sind mit einem zentralen Hub verbunden, der den Verkehr steuert. Nicht alle Knoten müssen direkt am zentralen Hub hängen.

• Vorteile: Kostengünstig, einfache Fehlererkennung und Implementierung.
• Nachteile: Abhängigkeit vom zentralen Hub.

Übertragungsmedien

Koaxialkabel

Besteht aus einem Kupferkern, Isolierung, einem Metallgeflecht und einem Außenmantel.

• Vorteile: Große Reichweite.
• Nachteile: Hohe Kosten, schwierige Installation.

Twisted-Pair-Kabel

Besteht aus verdrillten Kupferadern. Unterscheidung in UTP (ungeschirmt) und STP (geschirmt). Maximale Reichweite ca. 100m, Anschluss via RJ45.

Glasfaser (Fiber Optic)

Lichtleiter zur digitalen Datenübertragung mittels moduliertem Licht.

• Vorteile: Hohe Geschwindigkeit, große Kapazität und Sicherheit.
• Nachteile: Hohe Kosten und komplexe Installation.

Hub vs. Switch

Ein Switch erkennt die MAC-Adressen im Netzwerk und sendet Daten gezielt an den Empfänger. Ein Hub hingegen sendet empfangene Daten an alle angeschlossenen Geräte im Netzwerk.

Das OSI-Modell

Das OSI-Modell ist ein Schichtenmodell, bei dem jede Schicht Dienste für die darüberliegende Schicht erbringt.

Grundbegriffe

• Entity: Ein Modul in einer Schicht, das spezifische Funktionen ausführt.
• PDU (Protocol Data Unit): Einheit für den Informationsaustausch zwischen Peer-Einheiten.
• Service: Dienstleistung einer Schicht für die nächsthöhere Schicht.
• Protokoll: Regeln für den Austausch von PDUs.
• SAP (Service Access Point): Schnittstelle zwischen zwei Schichten.
• Primitives: Befehle zwischen benachbarten Schichten.

Die 7 Schichten

• Schicht 1 (Physical): Übertragung physikalischer Signale (Spannung, etc.). Geräte: Hub, Netzwerkkarte.
• Schicht 2 (Data Link): Übertragung zwischen Knoten (MAC-Adressen). Gerät: Switch.
• Schicht 3 (Network): Ende-zu-Ende-Kommunikation, Routing (IP-Adressen). Gerät: Router.
• Schicht 4 (Transport): Zuverlässige Ende-zu-Ende-Übertragung, Multiplexing (Ports, TCP/UDP).
• Schicht 5 (Session): Steuerung und Synchronisation von Dialogen zwischen Systemen.
• Schicht 6 (Presentation): Syntaktische Kompatibilität und Datenformatierung.
• Schicht 7 (Application): Semantische Kompatibilität für Anwendungen.