Netzwerktypen, Topologien und Protokolle

Netzwerktypen

LAN (Local Area Network)

Privater Bereich, z.B. Campus. Schnelle Datenübertragung und niedrige Fehlerraten.

WAN (Wide Area Network)

Ausgedehnte Areale. Verwendung von Infrastrukturunternehmen der Telekommunikationsbranche. Höhere Fehlerrate als LAN.

MAN (Metropolitan Area Network)

Umgebung einer Stadt. Geschwindigkeit und Fehlerraten liegen zwischen LAN und WAN.

PAN (Personal Area Network)

Bereich von wenigen Metern, für persönlichen Gebrauch. Beispiele: Bluetooth.

MAC (Media Access Control)

Die MAC-Adresse ist die physikalische Adresse auf der Netzwerkkarte (NIC), gespeichert im ROM. Sie ist 48 Bit lang (12 Hexadezimalzahlen).

MAC-Adressen ändern:

Eine MAC-Adresse kann geändert werden, da der PC beim Start eine Kopie der Adresse im RAM erstellt. Dies ist jedoch oft nachverfolgbar.

Medienzugriffskontrolle

Ring- und Bus-Topologien

Verwenden Verfahren wie Token Passing:

• Token Ring:
  1. Ein Token zirkuliert im Ring.
  2. Ein Knoten (A) nimmt den Token.
  3. Wenn A Daten senden will, nimmt er den Token, fügt die Daten hinzu und sendet das Paket an B.
  4. B leitet das Paket weiter an C, usw.
  5. Der Empfänger (D) kopiert das Paket und leitet es weiter.
  6. A erhält das Paket und entfernt es aus dem Ring.
  7. A sendet den Token weiter.
• Token Bus:Ähnlich wie Token Ring, aber mit Bus-Topologie.

Stern-Topologie

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

Erhöht die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen und reduziert die Netzwerkleistung. Lösung: Segmentierung des Netzwerks in Subnetze.

Frame Relay

Datenpakete werden über alle Ports halbduplex (nicht gleichzeitig in beide Richtungen) gesendet. Erhöhte Leistung. Weniger Geräte der Schicht 1.

Switching (Switch vs. Hub)

Ein Switch sendet Datenpakete nur an das Zielgerät. Vollduplex-Betrieb. Geräte der Schicht 2.

SFC (Frame Check Sequence): Prüft die Datenintegrität.

FCS (Frame Check Sequence): Fehlerprüfung.

Der Switch verwendet eine MAC-Adress-Tabelle. Ist die Tabelle leer, sendet er eine Broadcast-Nachricht.

Pakettypen

Broadcast

Daten werden an alle Geräte im Netzwerk gesendet.

Multicast

Daten werden an eine Teilmenge der Geräte im Netzwerk gesendet.

Unicast

Daten werden an ein einzelnes Gerät gesendet.

Schalter arbeiten im Vollduplex-Modus (z.B. 10/100 Mbit/s LAN).

Zusammenschaltung von Netzen

Kollisionsdomänen

Keine Station kann gleichzeitig mit der Mitte konkurrieren (Kollisionen).

Broadcast-Domänen

Keine Station kann gleichzeitig Broadcast-Pakete empfangen.

Zusammenschaltung auf der physikalischen Schicht (Layer 1)

Zusammenschaltung auf der Sicherungsschicht (Layer 2)

Smart Links: Filtern und leiten den Datenverkehr nach MAC-Adressen. Teilen Kollisionsdomänen, verbessern die Netzwerk-Performance. (Bridges, Brücken)

Layer-2-Switches: Verwalten Hardware und ermöglichen effizientes VLAN (Virtual LAN).

Zusammenschaltung auf der Netzwerkschicht (Layer 3)

Pakete werden basierend auf ihrem Inhalt umgeleitet, nicht mehr nur auf der physikalischen Adresse. Dies kann Broadcast-Domänen teilen (IP).

Broadcast-Stürme: Defekte Geräte können Broadcast-Frames senden und das Netzwerk zum Absturz bringen. Broadcast-Domänen sollten klein gehalten werden.

Layer-3-Geräte: Router, Switches mit Routing-Funktionalität.

Router: Verbinden zwei oder mehr Netzwerke oder Subnetze mit unterschiedlichen IP-Adressbereichen. Jeder Port hat ein IP-fähiges Netzwerk. Router leiten Pakete weiter, basierend auf Routing-Tabellen. Diese Tabellen können manuell oder dynamisch (z.B. mit RIP, OSPF, BGP) konfiguriert werden. Statische Konfigurationen sind nicht anpassungsfähig an Netzwerkänderungen.