3. Kleine und große Netzwerke

Computernetzwerke finden wir heute in den vielfältigsten Ausdehnungen, von zwei nebeneinander stehenden PCs, die mit einem kurzen Kabel verbunden sind bis zu weltumspannenden Netzen mit mehreren tausend „Netzwerkknoten“. Der Begriff Netzwerkknoten – engl. „node“ - steht für einen wie auch immer gearteten Rechner in einem Netzwerk.

Um die einzelnen Netzwerke mit zum Teil sehr unterschiedlichen Technologien unterscheiden zu können, hat man je nach Größe und Anzahl der Netzwerkknoten unterschiedliche Begriffe eingeführt.

3.1. LAN 

Abkürzung für Local Area Network.

Definition der International Standards Organisation (ISO): Ein lokales Netzwerk dient der bitseriellen Informationsübertragung zwischen miteinander verbundenen unabhängigen Geräten. Es befindet sich vollständig im rechtlichen Entscheidungsbereich des Benutzers und ist auf sein Gelände begrenzt.

3.2. MAN 

Abkürzung für Metropolitan Area Network

Netzwerk, das aus mehreren LAN´s besteht und das sich über eine Region (z.B. eine komplette Großstadt) erstreckt. Die Bezeichnung ist inzwischen unüblich geworden, meistens wird ein MAN als WAN bezeichnet In Deutschland wurde ein entsprechendes Netz unter dem Namen Datex-M von der Deutschen Telekom im Jahre 1992 in Betrieb genommen, das die so genannte SMDS-Technik benutzte. Inzwischen existieren in fast allen deutschen Großstädten Netzwerke, die in verschiedensten Netztopologien die Stadtteile miteinander verbinden, die eine hohe Bürodichte aufweisen.

3.3. WAN 

Abkürzung für Wide Area Network

Netzwerk für weite Bereiche. Ein Netzwerk, das geographisch weit entfernte Stationen - etwa: aus verschiedenen Ländern - verbindet. Ein WAN besteht häufig aus mehreren örtlichen Netzen (LAN), die über Fernleitungen (meist: Telefonnetz verbunden sind. WANs sind für solche Firmen und Organisationen interessant, die an mehreren Orten Niederlassungen haben.

3.4. GAN 

Abkürzung für Global Area Network

Ein globales (weltumspannendes) Netzwerk. Das GAN entspricht im Prinzip dem WAN. Oft wird bei GAN Satellitenübertragung eingesetzt.

3.5. Netzwerk-Topologie 

Unter einer Netzwerk-Topologie versteht man die Anordnung von Netzwerk-Stationen und Kabeln. Sie bestimmen die einzusetzende Hardware, sowie die Zugriffsmethoden. Dieses wiederum hat Einfluss auf das Medium (z. B. das Kabel), auf die Übertragungsgeschwindigkeit und den Durchsatz der Daten. Die im folgenden beschriebenen Topologien beziehen sich auf paketvermittelnde Netzwerke.

3.5.1. Bus-Topologie 

Bei der Bus-Topologie sind mehrere Stationen hintereinander in Reihe angeordnet. Die Stationen sind über eine gemeinsame Leitung miteinander verbunden. Das Verbindungskabel verläuft als einfacher, linienförmiger 'Bus'. Innerhalb der größtmöglichen Kabellänge und der maximalen Zahl derAnschlüsse kann man an vorgegebenen Stellen des Kabels zusätzliche Arbeitsstationen anschließen.

Jede Station ist über einen eigenen Knoten mit dem Bus verbunden und kommuniziert in beide Richtungen. Um Störungen auf der Leitung zu vermindern und die Übertragungseigenschaften zu verbessern, werden die beiden Kabelenden mit einem Abschlusswiderstand versehen. Sobald das Kabel unterbrochen wird, fällt das gesamte Netz aus. Eine zentrale Netzwerkkomponente, die die Abläufe auf dem Bus regelt, gibt es nicht. Die Intelligenz sitzt in den Stationen. Alle Stationen, die an dem Bus angeschlossen sind, haben Zugriff auf das Übertragungsmedium bzw. auf die Daten, die darüber übertragen werden. Durch spezielle Regeln (Zugriffsverfahren) wird der Datenzugriff der einzelnen Stationen organisiert.

3.5.2. Ring-Topologie 

Die Ring-Topologie ist eine geschlossene Kabelstrecke in der die Netzwerk-Stationen im Kreis angeordnet sind. Das bedeutet, dass an jeder Station ein Kabel ankommt und ein Kabel abgeht.

Im Ring befindet sich keinerlei aktive Netzwerk-Komponente. Die Steuerung und den Zugriff auf das Übertragungsmedium regelt ein Zugriffsverfahren. Der Informationsaustausch erfolgt nur in einer Richtung, so dass die Knoten lediglich Adressen erkennen und auswerten müssen. Wird die Kabelverbindung an einer Stelle unterbrochen, fällt das Netzwerk im Normalfall aus.

3.5.3. Stern-Topologie 

Bei der Stern-Topologie befindet sich eine zentrale Station (meist ein Hub oder Switch), in der Mitte des Netzwerkes. Jede Station ist über eine eigene physikalische Leitung an die zentrale Station angebunden. Der Hub oder Switch übernimmt die Verteilfunktion für die Datenpakete. Die einzelnen Stationen müssen sich über ein Protokoll miteinander verständigen. Der Hub oder Switch ist in der Lage, alle Stationen miteinander zu verbinden. Dazu werden die Datenpakete auf elektronischem Weg entgegen genommen und an das Ziel weitergeleitet.

Die Datenbelastung der zentralen Station ist sehr hoch, da alle Netzverbindungen darüber laufen. Das Netzwerk funktioniert so lange, bis die Zentralstation ausfällt. Das zentrale Netzwerk ist leicht erweiterbar, und einfach zu pflegen.

3.5.4. Baum-Topologie 

Die Baum-Topologie ist eine erweiterte Stern-Topologie und wird für größere Netze verwendet. Meist bildet ein übergeordnetes Netzwerk-Element, entweder ein Koppel-Element oder eine andere Topologie, die Wurzel. Von dort bildet sich ein Stamm mit vielen Verästelungen und Verzweigungen.

Ein Netzwerk mit Stern-Bus-Struktur ist ein Kombination aus Stern- und Bus-Topologie.

Über eine Sternstruktur sind die Stationen mit einem Hub verbunden. Mehrere Hubs sind über eine Busleitung miteinander verbunden.

Ein Netzwerk mit Stern-Ring-Struktur ist eine Kombination aus Ring-Topologie mit Ringleitungsverteiler und Stern-Topologie. Die einzelnen Stationen sind über einen Ringleitungsverteiler miteinander verbunden. Die Ringleitungsverteiler wiederum sind sternförmig an einem Haupthub angeschlossen.

3.5.5. Vermaschte Topologie 

Die vermaschte Topologie kommt dann zum Einsatz, wenn zum Beispiel aus Redundanzgründen von einem Knoten eines Netzwerks mehr als zwei Gegenstationen direkt erreichbar sein sollen. Heutige Netzwerke, die ein größeres geographisches Gebiet erschließen, sind in der Regel in dieser Art aufgebaut. Wichtige Areale sind meistens auf zwei oder mehr Wegen erreichbar. Es ist dann die Aufgabe von intelligenten Verbindungsknoten, den optimalen, aber auch offenen Pfad für die Daten zu wählen.

Bei Ausfall einer Verbindung gibt es im Regelfall einige alternative Strecken, um den Datenverkehr fortzuführen.

Die Struktur des dezentralen Netzwerkes entspricht einem Chaos an verschiedensten Systemen und Übertragungsstrecken. Das Internet stellt ein solches vermaschtes Netz dar.

3.6. Vor- und Nachteile der Grundtopologien