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Netzwerk-Know-how: Netzwerk Topologien und Netzwerkaufbau

Eine Firma benötigt eine seinem Zweck entsprechende IT-Infrastruktur, diese wird mithilfe von Netzwerktopologien geplant. Hier erfahren Sie, welche Arten von Topologien es gibt und welche Unterschiede, Nachteile und Vorteile diese haben.

Was versteht man unter „Netzwerktopologien“?

Die Topologie eines Netzwerkes ist die Art der Leitungs- bzw. Kabelführung. Bei der Planung eines Netzwerkes gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, die einzelnen PCs miteinander zu verbinden. Es gibt zwei Kategorien, in welche die Topologien eingeteilt werden.

1. Punkt-Zu-Punkt Verbindungen

Hier verbindet das Kabel je zwei Knoten miteinander und kann von diesen exklusiv benutzt werden. Zu dieser Art der Topologien gehören die Linien-, Stern-, Ring- und die Vollvermaschungstopologie.

2. Punkt-Zu-Mehrpunkt-Verbindung

Hier müssen sich mehrere Knoten ein Übertragungsmedium teilen. Hierzu zählen die Bus- und die Zelltopologie.

Die einzelnen Topologien

  1. Linientopologie
Linien-Topologie

Alle Teilnehmer sind in Reihe geschaltet und es gibt eine Anfangs- und Endteilnehmer, hier kann jeder Teilnehmer auf übertragene Informationen zugreifen, sofern diese ihn durchlaufen.

Vorteile:

  1. Leicht umsetzbar
  2. Relativ kostengünstig
  3. Keine aktiven Netzwerkkomponenten nötig

Nachteile:

  1. Sobald ein Teilnehmer ausfällt, ist das ganze System lahmgelegt.
  2. Funktioniert nicht während der Erweiterung bzw. Reduzierung eines Teilnehmers.
  3. Daten sind nicht abhörsicher.

Beispiel: Diese Topologie findet Anwendung bei kleinen Netzwerken, wie bspw. einem Schulungsraum.

2. Bus-Topologie

Bus-Topologie

Bei dieser Topologie besteht nur ein geringer Unterschied zur Linien Topologie:

Hier sind alle User über den gleichen Bus miteinander verbunden außerdem können alle Nutzer auf das Übertragungsmedium und die übertragenen Informationen zugreifen.

Vorteile:

  1. Leicht umsetzbar und skalierbar
  2. Relativ geringe Kosten
  3. Keine aktiven Netzwerk-Komponenten nötig

Nachteile:

  1. Funktioniert nicht mehr, sobald ein User ausfällt
  2. Funktioniert während einer Wartung nicht
  3. Daten sind nicht abhörsicher

Beispiel: 10BASE5, 10BASE2, CANbus, Profibus, MVB.

3. Baum-Topologie

Baum-Topologie

Bei dieser Topologie ist ein User die „Wurzel“, von welcher sich die anderen Nutzer abzweigen können. Dadurch entsteht eine Hierarchie

Vorteile:

  1. Leicht umsetz- und erweiterbar
  2. Funktioniert weiterhin bei Teilnehmer-Ausfall (desto näher an der Wurzel desto fataler)
  3. Mittlere Leitungsanzahl

Nachteile

  1. Funktioniert nicht unbedingt bei Erweiterung bzw. bei Reduzierung
  2. Daten sind nicht abhörsicher
  3. Aktive Netzwerk-Komponenten sind nötig

Beispiel: Häufiger Einsatz in größeren Gebäuden.

  4. Ring-Topologie

Ring-Topologie

Hier werden einzelne Rechner zu einem Ring zusammengeschlossen, die zu übertragenden Information wird über die einzelnen Rechner weitergegeben bis zum Bestimmungsort. Dank „Protection Umschaltung“ kann der Ausfall des ganzen Rings bei einem User Ausfall verhindert werden. Zudem kann diese Topologie auch bei Bedarf zu Bus umgeschaltet werden.

Vorteile:

  1. Leicht umsetz- und erweiterbar
  2. Relativ geringe Kosten
  3. Keine aktiven Netzwerk-Komponenten nötig.

Nachteile:

  1. Funktioniert nicht mehr sobald ein User ausfällt
  2. Funktioniert bei Wartung nicht mehr
  3. Daten sind nicht abhörsicher
  4. Dauer der Datenübertragung relativ lang

Beispiel: Token Ring / FDDI

5. Stern-Topologie

Stern-Topologie

Alle Teilnehmer sind über einen zentralen User miteinander verbunden.

Vorteile:

  1. Leicht umsetz- und erweiterbar
  2. Kein aktiven Netzwerk-Komponenten nötig
  3. Funktioniert weiterhin bei Erweiterung / Reduzierung der Teilnehmer
  4. Daten sind relativ abhörsicher
  5. Dauer der Nachrichtenübertragung: Kurz

Nachteile:

  1. Relativ hohe Leitungsanzahl

Beispiele: Multicast-/Broadcastanwendung

6. Vermaschte-Topologie

Vermaschte-Topologie

Jeder User ist mit einem oder mehreren Usern verbunden. Außerdem wird das komplexe Routing hier unnötig.

Vorteile:

  1. Daten sind relativ abhörsicher
  2. Funktioniert auch bei User-Ausfall
  3. Funktioniert auch bei Erweiterung/Reduzierung der Teilnehmer
  4. Schnelle Datenübertragung

Nachteile: 

  1. Schwer umzusetzen und erweiterbar
  2. Relativ teuer
  3. Aktive Netzwerk-Komponenten sind nötig
  4. Komplizierte Wartung

Beispiel: Das Internet

7. Vollvermaschte Topologie

Vollvermaschte-Topologie

Hier ist jeder mit jedem Verbunden, es benötigt kein Routing, da keine Direktverbindung besteht.

Vorteile:

  1. Keine aktiven Netzwerk-Komponenten nötig
  2. Funktioniert auch noch, wenn einer oder mehrere User ausfallen
  3. Funktioniert weiterhin bei Erweiterung/Reduzierung der User
  4. Daten sind relativ abhörsicher
  5. Schnelle Datenübertragung

Nachteile:

  1. Schwer umsetz- und erweiterbar
  2. Relativ hohe leitungsanzahl
  3. Komplizierte Wartung

Welche Netzwerktopologie sollte man einsetzen?

Es kommt auf den Einsatzzweck an:

  • Für kleine Netzwerke wie Schulungsräume o. ä. Eignen sich am besten Linien- oder Bus-Topologien
  • Wer Wert auf maximale Sicherheit legt, hat auch gleichzeitig einen großen Wartungsaufwand. Am besten eignet sich hier eine vollvermaschte Topologie.
  • Jedes Unternehmen muss unter einer Aufwand-Nutzen-Kosten-Abwägung die richtige Topologie für seinen Einsatzbereich finden, da jeder andere Werte als wichtiger oder unwichtiger betrachtet.

Netzwerkarten

Netzwerktypen unterscheiden sich zunächst durch ihre Art, Größe und ihre Datenübertragungsgeschwindigkeit sowie ihre Ausdehnung. Private Netzwerke sind Netze, die derselben Organisation angehören. Die wichtigsten Netzwerkarten findet ihr hier:

LAN (Local Area Network)

So werden allgemeine lokale Netzwerke genannt. Dabei befinden sich alle beteiligten Client-Computer und anderen Netzwerkgeräten in einer geschlossenen Örtlichkeit, meistens in einem einzigen Gebäude. Ein solches Netzwerk kann zwei Rechner in einem Haushalt verbinden oder auch mehrere tausend in bspw. öffentlichen Einrichtungen wie Schulen, Behörden o.ä. Weniger verbreitet und weitestgehend veraltet sind Vernetzungstechnologien wie ARCNET, FDDI und TokenRing. Bei Ethernet erfolgt die Datenübertragung entweder elektronisch auf Basis von Kupferkabeln oder über einen Lichtwellenleiter in einem Glasfaserkabel.

Ethernet

Ethernet ist ein Kunstwort und steht für die am weitesten verbreitete Technologie für LANs. Es wurde aus einem wesentlichen Merkmal des zugrundeliegenden Zugriffsverfahren abgeleitet. Ether ist hier kombiniert mit der Bezeichnung Net für Netzwerk. Die ursprüngliche Ethernet-Version wurde 1976 unter Federführung der Firma Xerox entwickelt und unterstützte bereits eine maximale Datenrate von 10 MB/s. Heute aktuell ist das fastethernet mit 100 MB/s, während die nächste Generation mit 1000 MB/s bereits auf vielen Servern Standard ist und nach und nach auch auf den Desktops und Notebooks einzieht.

WLAN (Wireless Local Area Network)

Nicht zu verwechseln mit WANs sind die WLANs, inzwischen in Mode gekommene Funknetzwerke. Obwohl zur Kommunikation zwischen den Netzwerkteilnehmern keine Kabel mehr benötigt werden, gelten WLANs nach wie vor als lokale Netzwerke. Denn die Reichweite zwischen der Funkbasisstation und den WLAN Clients riecht gewöhnlich nur für kurze Distanzen (innen 30m/ außen 300m). Dabei senken mehrere durchquerende Wände die Datentransferrate so signifikant, dass an ein normales Arbeiten nicht zu denken ist.

MAN (Metropolitan Area Network)

Ein MAN kennzeichnet ein Netzwerk, das sich über mehrere Standorte in einer abgegrenzten Region erstreckt. Typisch hierfür sind vernetzte Firmen-Filialen in einer Stadt oder ein Netzwerk auf dem Uni-Campus. Dabei kommen leistungsstarke Router und Hochleistungsverbindungen auf Basis von Glasfaser-Kabeln zum Einsatz. Die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen zwei Knotenpunkten ist die eines LAN-Netzwerkes ähnlich.

PAN (Personal Area Network)

Für kleine lokale Netzwerke in einem sehr kleinen, eingeschränkten Bereich wird diese Abkürzung genutzt. Man spricht dabei auch vom POS (Personal Operating System), der in etwa 10 Meter beträgt. Bluetooth-Geräte mit einem PAN-Profil (z.B. PDA´s) können so direkt mit einem PC vernetzt werden.

WAN (Wide Area Network)

Als WAN wird schlichtweg ein Netzwerk bezeichnet, das sich über verschiedene geografische Standorte hinweg erstreckt. Über WAN-Verbindungen lassen sich lokale Netzwerke untereinander oder externe Arbeitsplätze mit einem LAN verbinden.

Global Area Network (GAN)

Ein weltumspannendes Netzwerk wie das Internet wird als GAN bezeichnet, aber das Internet ist nicht der einzige Rechnerverbund dieser Art. Große Konzerne bzw. international tätige Unternehmen unterhalten abgeschottete Netzwerke, welche mehrere WANs umfassen und so Firmenrechner auf der ganzen Welt mithilfe von Satelliten und internationalen Seekabeln vernetzen.

DFÜ (Datenfernübertragung)

So bezeichnet man allgemein eine direkte Verbindung zwischen zwei Computern außerhalb eines lokalen Netzwerkes. Eine solche Verbindung kommt meist über eine Einwahl per Modem oder ISDN-Adapter zum Tragen. Allerdings sind Standleitungen ebenfalls denkbar.

RAS (Remote Access Service)

Hinter RAS steckt ein Serverdienst mit dem Windows-Clients die Möglichkeit bekommen, sich über eine Modem-, ISDN- oder X.25-Verbindung mit dem lokalen Netzwerk zu verbinden. Dabei werden nicht nur unterschiedliche Clients unterstützt, sondern es besteht auch eine große Flexibilität in der Auswahl und Kombinationsmöglichkeit der verwendeten Netzwerkprotokolle. Seit der 2000-Serverfamilie von Microsoft wird mit RAS der Verbindung dieses Dienstes mit den gesamten Routings Funktionen Rechnung getragen.

VPN (Virtual Private Network)

Ein Virtual Private Network oder auch Virtuelles Privates Netzwerk ist ein Computernetz, das zum Transport privater Dateien das Internet nutzt. Teilnehmer eines VPN können Dateien wie in einem internen LAN austauschen. Die einzelnen Teilnehmer selbst müssen hierzu nicht direkt verbunden sein. Die Verbindung über das öffentliche Netz wird normalerweise verschlüsselt. Der Begriff „Private“ impliziert jedoch nicht, wie vielfach angenommen wird, dass es sich um eine verschlüsselte Übertragung handelt. Eine Verbindung der Netze wird über einen Tunnel zwischen VPN-Client und VPN-Server ermöglicht. Meist wird der Tunnel dabei gesichert, aber auch ein ungesicherter Klartexttunnel ist ein VPN.

Peer-To-Peer-Netzwerk

Peer-to-Peer bezeichnet die Kommunikation unter gleichberechtigten Netzwerkpartnern, in diesem Fall Clients. Deswegen heißt es prinzipiell auch Rechner zu Rechner Verbindung. So kann jeder Rechner anderen Rechnern Funktionen und Dienstleistungen anbieten und andererseits von anderen Rechnern angebotene Funktionen, Ressourcen, Dienstleistungen und Dateien nutzen. Das Peer-To-Peer Konzept ist ein dezentrales Konzept, sprich ohne zentralen Server, wie das Internet. Jeder Rechner eines solchen Netzwerkes kann mit mehreren anderen Rechnern verbunden sein.


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