Be­stand­tei­le eines Netz­werks

Be­stand­tei­le eines Netz­werks

Wi­ki­pe­dia de­fi­niert Rech­ner­net­ze so:

„Ein Rech­ner­netz ist ein Zu­sam­men­schluss von ver­schie­de­nen tech­ni­schen, pri­mär selbst­stän­di­gen elek­tro­ni­schen Sys­te­men (ins­be­son­de­re Com­pu­tern, aber auch Sen­so­ren, Ak­to­ren, Funk­tech­no­lo­gi­schen Kom­po­nen­ten usw.), der die Kom­mu­ni­ka­ti­on der ein­zel­nen Sys­te­me un­ter­ein­an­der er­mög­licht.“ ¹

Bild "Lo­ka­les Netz", Schal­ler. Er­stellt mit Fi­li­us-Netz­werk­si­mu­la­ti­on,
URL: http://​www.​ler​nsof​twar​e-​fi­li­us.​de (No­vem­ber 2016) [CC BY-SA 3.0]

Com­pu­ter­net­ze be­ste­hen also üb­li­cher­wei­se aus Ge­rä­ten (PCs, Lap­tops, Dru­cker, usw.), die mit Ka­beln über Swit­ches (=Gerät mit vie­len Netz­werk­an­schlüs­sen, das Daten an die an­ge­schlos­se­nen Ge­rä­te in­ner­halb eines Netz­werks wei­ter­lei­ten kann) ver­bun­den sind, kön­nen aber auch an­de­re Kom­po­nen­ten ent­hal­ten. Frü­her gab es neben Swit­ches auch Hubs ², die die Daten im Ge­gen­satz zum Switch immer an alle an­ge­schlos­se­nen Ge­rä­te wei­ter­ge­lei­tet haben.

Na­tür­lich kön­nen statt Kabel auch WLAN-Funk­ver­bin­dun­gen zum Ein­satz kom­men. Die in einem Netz ver­bun­de­nen Rech­ner hei­ßen

Netz­kno­ten oder kurz Kno­ten. Ein der­ar­ti­ges Netz­werk (z.B. von einer Schu­le oder einer Firma) wird als Local Area Net­work (LAN) be­zeich­net.

Ein spe­zi­el­ler Com­pu­ter, der als Ser­ver fun­giert, ist dabei nicht not­wen­dig. Genau ge­nom­men kann jeder Com­pu­ter spe­zi­el­le Diens­te be­reit­stel­len (z.B. Da­tei­en für die an­de­ren Com­pu­ter spei­chern). Diese Diens­te wer­den als Ser­ver-Pro­gram­me be­zeich­net. Lei­der wird oft auch der Com­pu­ter, der viele Ser­ver-Diens­te be­reit­stellt, als Ser­ver be­zeich­net. Dies trägt zur Ver­wir­rung bei.

To­po­lo­gie des Net­zes

Es gibt fol­gen­de Netz­werk-To­po­lo­gi­en:

Stern-To­po­lo­gie

In vie­len Haus­hal­ten steht ein Rou­ter, der vom Pro­vi­der ge­lie­fert wird. Die­ser er­füllt neben der An­bin­dung an das In­ter­net die Funk­ti­on des zen­tra­len Swit­ches, an den die End­ge­rä­te per Kabel oder WLAN an­ge­schlos­sen sind.

Baum-To­po­lo­gie

In den meis­ten Schu­len wird diese To­po­lo­gie ver­wen­det. Der zen­tra­le Ser­ver ist dabei di­rekt an der Wur­zel des Baums an­ge­bun­den. Von dort gehen Lei­tun­gen in die ein­zel­nen Ge­bäu­de. In­ner­halb die­ser Ge­bäu­de wer­den die ein­zel­nen Netz­werk­an­schlüs­se über wei­te­re Swit­ches an­ge­schlos­sen.

Ver­masch­te To­po­lo­gie

Das In­ter­net ist in wei­ten Tei­len ein ver­masch­tes Netz. Es ist daher gegen den Aus­fall ein­zel­ner Kom­po­nen­ten ge­si­chert. Trotz­dem gibt es "Haupt­ver­kehrs­adern" (die Back­bone-Lei­tun­gen). Die Rou­ter an die­sen Back­bone-Lei­tun­gen sind für Ab­hör­ak­tio­nen be­son­ders in­ter­es­sant. Die ein­zel­nen Kno­ten stel­len dabei die Schnitt­stel­len (Rou­ter) zu den lo­ka­len Netz­wer­ken dar, die in einer ei­ge­nen To­po­lo­gie rea­li­siert sind.

Ge­schwin­dig­keit der Da­ten­über­tra­gung

Bei der Pla­nung eines Netz­werks spielt der er­for­der­li­che Da­ten­durch­satz eine große Rolle. Neben der To­po­lo­gie des Net­zes ist dabei die Da­ten­über­tra­gungs­ge­schwin­dig­keit ent­schei­dend. In vie­len Wer­be­bro­schü­ren der Netz­werk­pro­vi­der wird vor allem mit hohen Über­tra­gungs­ge­schwin­dig­kei­ten ge­wor­ben.

Nor­ma­le Netz­werk­ka­bel und Swit­ches sind heute auf einen Da­ten­durch­satz von 100 MBit/s (Me­ga­bit pro Se­kun­de) oder 1 GBit/s (Gi­ga­bit pro Se­kun­de) aus­ge­legt. Das ent­spricht 12,5 Me­ga­byte/s, bzw. 125 Me­ga­byte/s. Mit 100 MBit lässt sich ein Di­gi­tal­bild hoher Auf­lö­sung in 0,25s oder ein Film (1,8 Gbyte) in 2,5min über­tra­gen, wenn die volle Band­brei­te zur Ver­fü­gung steht.

VDSL wird zur­zeit (Ja­nu­ar 2018) mit einer Ge­schwin­dig­keit von max. 100 Mbit/s an­ge­bo­ten. Auch Funk­net­ze bie­ten mit LTE (4G) heut­zu­ta­ge bis zu 100 MBit/s. In­ter­net Back­bones ar­bei­ten mit 10 GBit/s bis max. 1 TBit/s. (vgl. To­po­lo­gie des Baden-Würt­tem­ber­gi­schen Forschungs­netzes Bel­wue, an das die meis­ten Schu­len an­ge­schlos­sen sind ⁴).

An­schluss an das In­ter­net mit­tels Rou­ter

Im Ge­gen­satz zu den Local Area Net­works (LAN) ist das In­ter­net ein glo­ba­les, räum­lich nicht be­schränk­tes Netz­werk (WAN – Wide Area Net­work). Es ent­steht durch die Ver­bin­dung vie­ler lo­ka­ler Netze. Um ein LAN an das In­ter­net an­zu­schlie­ßen, ist ein Rou­ter er­for­der­lich.

Die­ser hat meh­re­re Netz­werk­kar­ten. Jede die­ser Netz­werk­kar­ten ist dann Teil eines lo­ka­len Netz­werks. Die Rou­ter sor­gen dafür, dass der Da­ten­aus­tausch zwi­schen die­sen lo­ka­len Netz­wer­ken funk­tio­niert. Die Rou­ter für Heim­netz­wer­ke er­fül­len meis­tens aber noch wei­te­re Funk­tio­nen, die die ei­gent­li­che Rou­ting-Funk­ti­on ver­schlei­ern:

• VDSL-Modem: Die Daten wer­den per VDSL an den Pro­vi­der ge­schickt. Der pri­va­te Rou­ter über­nimmt das Ver­sen­den der Daten im VDSL-For­mat.

• Switch: Die meis­ten Rou­ter haben meh­re­re Netz­werk­an­schlüs­se, um meh­re­re pri­va­te Com­pu­ter an­schlie­ßen zu kön­nen. Oft ist auch noch eine WLAN-Funk­tio­na­li­tät ein­ge­baut. Da­durch spart man sich den Kauf eines se­pa­ra­ten Swit­ches.

• DHCP-Ser­ver: Der Rou­ter über­nimmt die Kon­fi­gu­ra­ti­on der Netz­werk­kar­ten der pri­va­ten PCs, damit die User sich nicht darum küm­mern müs­sen (die wür­den es in vie­len Fäl­len auch gar nicht kön­nen...).

• Fire­wall: In der Regel ist eine Fire­wall in den Rou­ter in­te­griert, die den Da­ten­ver­kehr aus dem In­ter­net in das pri­va­te Netz­werk kon­trol­liert.

• Net­work Adress Trans­la­ti­on (NAT): Der In­ter­net­pro­vi­der gibt uns für eine be­schränk­te Zeit eine IP-Adres­se. Trotz­dem kön­nen meh­re­re PCs gleich­zei­tig ins In­ter­net gehen, da der Rou­ter die IP-Adres­se des PCs bei An­fra­gen ins In­ter­net gegen seine ei­ge­ne er­setzt und dafür sorgt, dass die Ant­wort aus dem In­ter­net an den rich­ti­gen PC wei­ter­ge­ge­ben wird.

 

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Hin­ter­grund­in­for­ma­tio­nen: Her­un­ter­la­den [odt][355 KB]

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Wei­ter zu Adres­sie­rung