Netzwerkverbindungen: Herausforderungen und Lösungen

Netzwerkverbindungen

1.1 Netzwerkverbindung

Die Vernetzung (Internetworking) kann als Kommunikationsprozess zwischen zwei oder mehr miteinander verbundenen Netzwerken definiert werden.

Warum ist die Vernetzung wichtig?

• Gemeinsame Nutzung von Ressourcen
• Sofortiger Zugriff auf gemeinsam genutzte Datenbanken
• Unabhängigkeit von räumlicher Distanz und Knotenanzahl
• Zentrale Netzwerkverwaltung bietet strategische Vorteile im globalen Wettbewerb

Technische Herausforderungen

• Geräte verschiedener Hersteller
• Unterschiedliche Architekturen, Plattformen, Betriebssysteme, Protokolle und Medien
• Entfernungs- und Paketgrößenbeschränkungen
• Bandbreiten- und Leistungsbeschränkungen

Netzwerkmanagement-Herausforderungen

• Konfiguration
• Sicherheit
• Zuverlässigkeit
• Leistung
• Standort
• Isolation
• Fehlerbehebung und -vermeidung
• Planung

Wie Netzwerke verbunden werden

Netzwerke werden durch Telekommunikationsgeräte, sogenannte Verbindungsgeräte, miteinander verbunden. Diese Geräte ermöglichen den Datenaustausch und die gemeinsame Nutzung von Ressourcen zwischen zwei oder mehr separaten Netzwerken und bilden so ein Internetwork.

Die für die Verbindung von LANs zu einem Internetwork erforderliche Ausrüstung überwindet die Hindernisse der Vernetzung, ohne den Netzwerkbetrieb zu unterbrechen.

Verbindungsgeräte nach Netzwerktyp:

• LAN: Hub, Switch, Repeater, Gateway, Bridge, Access Points
• MAN: Repeater, Layer-3-Switch, Router, Multiplexer, Wireless-Brücken, Bridge, Analogmodem, ADSL-Modem, Kabelmodem, DSU/CSU
• WAN: Router, Multiplexer, Analogmodem, DSU/CSU, Satellitenmodem

Modem

Das Modem ist ein unverzichtbares Peripheriegerät, das in fast allen Computermodellen zur Netzwerkverbindung verwendet wird. Die weit verbreitete Nutzung ist hauptsächlich auf Internet und Fax zurückzuführen, bietet aber auch weitere Vorteile wie Anrufbeantworterfunktionen, Verbindung mit der Telefonzentrale oder dem lokalen Firmennetzwerk.

Modems werden mit analogen Leitungen verwendet und führen eine Modulation-Demodulation durch, die das digitale Signal des Computers in eine Wellenform umwandelt, die von analogen Leitungen verarbeitet werden kann.

Multiplexer

Im Bereich der Telekommunikation ist ein Multiplexer ein Gerät, das mehrere Eingänge über ein gemeinsames Übertragungsmedium empfängt und sendet. Dazu teilt es das Übertragungsmedium in mehrere Kanäle auf, sodass mehrere Knoten gleichzeitig kommunizieren können. Am anderen Ende muss das Signal demultiplext werden. Je nach Art der Aufteilung des Übertragungsmediums gibt es verschiedene Multiplexing-Arten:

• Frequenzmultiplexing
• Zeitmultiplexing
• Codemultiplexing
• Wellenlängenmultiplexing

Switch

Ein Switch ist ein elektronisches Gerät, das Computernetzwerke auf Schicht 2 (Data Link Layer) des OSI-Modells verbindet. Er verbindet zwei oder mehr Netzwerksegmente und leitet Daten basierend auf der Ziel-MAC-Adresse weiter.

Switches werden verwendet, um mehrere Netzwerke zu einem einzigen zu verbinden. Sie fungieren als Filter im Netzwerk und verbessern die Leistung und Sicherheit von LANs.

Hub

Ein Hub ist ein Netzwerkgerät, das den Anschluss mehrerer Computer ermöglicht und Pakete von jedem Computer an alle anderen weiterleitet. Hubs werden aufgrund des hohen Netzwerkverkehrs und der Kollisionen nicht mehr häufig verwendet.

Hubs können verwendet werden, um die Größe eines LANs zu erweitern, bieten aber viele Designbeschränkungen.

Repeater

Ein Repeater ist ein elektronisches Gerät, das ein schwaches Signal empfängt und mit höherer Leistung wieder aussendet, um größere Entfernungen ohne Signalverlust zu überbrücken.

• Analoge Repeater verstärken das Eingangssignal.
• Digitale Repeater verstärken, formen und retemporisieren das digitale Eingangssignal.

Repeater arbeiten auf der physikalischen Schicht des OSI-Modells und regenerieren das Netzwerksignal.

Bridge

Eine Bridge ist ein Gerät, das Computernetzwerke auf Schicht 2 (Data Link Layer) des OSI-Modells verbindet. Sie verwendet eine Tabelle mit MAC-Adressen, um Daten zwischen Segmenten weiterzuleiten.

Der Unterschied zwischen einer Bridge und einem Hub besteht darin, dass der Hub alle Pakete an alle verbundenen Knoten sendet, während die Bridge nur die Pakete an das entsprechende Segment weiterleitet.

Bridges können verwendet werden, um die Länge eines Netzwerks zu erweitern, die Anzahl der Computer zu erhöhen und Netzwerkengpässe zu reduzieren.

Router

Die Hauptfunktion eines Routers besteht darin, zu bestimmen, ob sich der Empfänger eines Pakets im eigenen Netzwerk oder in einem entfernten Netzwerk befindet. Dazu verwendet der Router die Subnetzmaske, die die Zugehörigkeit eines Computers zu einer bestimmten Gruppe bestimmt.

Ein Router verbindet zwei LANs und steuert den Datenverkehr zwischen ihnen. In komplexen Systemen dient er oft als Sicherheitsfilter.

Routing-Überlegungen:

• Statisches Routing: Alle Routen zum Zielnetzwerk sind vordefiniert.
• Dynamisches Routing: Routing-Informationen werden regelmäßig zwischen Routern ausgetauscht.