1

Netzwerke - Grund agen

1 Vorbemerkungen

Dieses Handbuch soll Ihnen einen fundierten Einstieg in das Thema "Netzwerke" geben und Sie in die Lage versetzen, den grundlegenden Aufbau verschiedenster Netzwerke nachvollziehen zu können und die darin ab-laufenden Vorgänge zu verstehen. Die theoretischen Grundlagen werden dabei immer wieder anhand praktischer Beispiele in Form einer Musterfirma dargestellt.

Das Handbuch stellt ein aktuelles, erklärendes Abbild der momentanen technischen Möglichkeiten im Netz-werkbereich dar. Soweit für das allgemeine Verständnis notwendig, werden auch geschichtliche Entwicklun-gen geschildert und dabei Techniken beschrieben, die heute kaum noch zum Einsatz kommen.

Bandbreite

Da die Praxis unzählige Variationen der grundlegenden Themen bietet, kann eine vollständige Abbildung nicht gelingen. Anhand exemplarischer Darstellungen kann aber wichtiges Basiswissen vermittelt werden, mit des-sen Hilfe Ihnen eine Einordnung dieser Varianten ermöglicht wird.

Netzwerke werden in kleinen Firmen mit wenigen Mitarbeitern auf einer Etage genauso eingesetzt wie in Firmen mit Tausenden von Mitarbeitern verteilt auf mehrere Filialen weltweit. Der Anspruch an die Technik kann extrem unterschiedlich sein. Aus der Bandbreite der Praxis heraus erklärt sich die Komplexität des Themas.

Um dieser Bandbreite gerecht zu werden, wurde dieses Handbuch in drei Teile gegliedert.

Gliederung

Der erste Teil legt den Schwerpunkt auf ein kleines lokales Netz. Hier werden für alle Bereiche, die bei einer Vernetzung relevant sind, die absolut notwendigen Grundlagen so kompakt und übersichtlich wie möglich vermittelt.

Der zweite Teil erweitert den Schwerpunkt des ersten Teils. Er beinhaltet alles, was nötig ist, um lokale Netze sukzessive zu vergrößern. Dies betrifft z.B. die weitere räumliche Ausdehnung eines Netzwerks (z.B. mehrere Etagen), die Erhöhung der Geschwindigkeit der Datenübertragung oder die effektive Strukturierung eines Un-ternehmensnetzwerks.

Der dritte Teil geht zuerst weg von lokalen Netzen und bietet die Grundlagen zum Thema Weitverkehrsnetze (WAN). Danach werden die Anbindung lokaler Netze an Weitverkehrsnetze und mögliche Nutzungen für globale Firmennetze erläutert.

Da Techniken aus dem Weitverkehrsbereich inzwischen verstärkt auch im Bereich lokaler Netze eingesetzt werden, ist die Trennung zwischen dem zweiten und dritten Teil eine künstliche, aber bewußt gewählte. Sie ist besser geeignet, eine Zuordnung der Begriffe zu unterstützen, sie reduziert die Komplexität des Themas und sie ist für die systematische Darstellung von Grundlagen sehr hilfreich. Generell werden in dieser Unterlage die Techniken vorrangig in dem Teil dargestellt, in dem sie im Laufe der Entwicklung primär eingesetzt wurden.

Planung

Das Ziel dieses Handbuchs ist es, Ihnen eine breite Basis an Grundwissen zu vermitteln, die es Ihnen ermöglicht, bei der Planung und Verwirklichung eines Netzwerks teure Irrwege oder gar Sackgassen zu vermeiden.

Dies ist nicht so einfach, da einerseits die technischen Möglichkeiten immer weiter verbessert werden, ande-rerseits die Ansprüche der Benutzer steigen, so daß Sie mit einer permanenten Migration und einer stetigen Weiterentwicklung mit zum Teil sehr kurzen Innovationszyklen konfrontiert werden. Die "Sorglosigkeit", mit der jemand vor 10 Jahren ein Netzwerk aufbauen konnte, ist fast gänzlich vorbei.

4

Vorbemerkungen

1

Optimales Netz

Immer deutlicher wird auch, daß der Weg zum optimalen Netz ein Entwicklungsprozeß ist, der im Vorfeld fundiertes Know-how und umfangreiche Planungen erfordert.

Ein optimales Netz soll dabei immer die Zielvorgabe sein, und das heißt nicht nur,

� daß jeder Benutzer problemlos und schnell auf die für ihn wichtigen Arbeitswerkzeuge zugreifen kann

� daß der Datenverkehr in einer akzeptablen Geschwindigkeit verläuft

� daß das Netzwerk flexibel erweitert werden kann oder

� daß die Vernetzung in einem finanziell akzeptablen Rahmen bleibt.

Optimal heißt auch, daß bei Bedarf jedes System mit jedem anderen System kommunizieren kann. Diese Aufgabe ist in der heterogenen Umgebung unserer Zeit nur mit solidem Grundlagenwissen lösbar.

MCSE

Diese Unterlage kann auch zur Vorbereitung auf die Prüfung MCSE 70-058 "Netzwerkgrundlagen" verwendet werden. Die Prüfung orientiert sich allerdings nicht am aktuellsten Stand der Netzwerktechnik, sondern in etwa an dem Stand von vor 3 bis 4 Jahren.

Auch dies ist, neben der eventuellen "historischen" Bedeutung, ein Grund, warum an einigen Passagen dieser Unterlage Techniken erwähnt sind, die für den momentanen Markt keine Rolle mehr spielen. In diesem Handbuch finden sich deshalb auch Bemerkungen darüber, welche Technologien zukunftsträchtig und welche ver-altet sind.

1.1 Definitionen Netzwerk

Ganz allgemein gesprochen ist ein Netzwerk eine Gruppe miteinander verbundener Systeme, die in der Lage sind, untereinander zu kommunizieren.

Sobald zwei Rechner per Kabel miteinander verbunden sind und Daten austauschen können, kann man bereits von einem Computer-Netzwerk sprechen.

Abb 1 1 zwe Rechner e n Kabel

Auch das, was sich im Laufe der letzten Jahre unter dem Stichwort "Internet" entwickelt hat, kann als Netzwerk bezeichnet werden und wäre damit der größte Zusammenschluß von Systemen, den es auf dieser Erde gibt. Eine kurze geschichtliche Darstellung der Entwicklung des Internet befindet sich im Anhang.

Notizen

5

Vorbemerkungen

1

� Geschichte

Bereits in den 60er und 70er Jahren war die Verbindung von Systemen ein wichtiges Thema, damals allerdings bei einer recht einseitigen Beziehung. Auf der einen Seite stand in einem abgeschirmten Rechenzentrum ein Zentralrechner (Host), und auf der anderen Seite befanden sich in den Büros und über Kabel angebunden sogenannte Terminals (Tastatur und Bildschirm). Über diese Terminals waren nur Ein- und Ausgaben möglich, die eigentliche Rechenleistung lieferte der Zentralrechner.

Mit der Entwicklung des Personal Computers (PC) Anfang der 80er ging der Wunsch in Erfüllung, kleinere Rechnereinheiten direkt vor Ort, also auf dem Schreibtisch zur Verfügung zu haben. Diese konnten mit ver-hältnismäßig geringem Aufwand selbst gewartet werden. Der Benutzer konnte selbständig über das einge-setzte Programm bestimmen. Die Entwicklung ging weg vom "gängelnden" zentralen Rechenzentrum. Die Anwendungsprogramme wurden anwenderfreundlicher und somit einfacher zu bedienen.

Mit der zunehmenden Qualität und Quantität dieser PCs entstand schon bald wieder der Wunsch, die Einzel-platzrechner in einem Netzwerk zu verbinden.

Oberflächlich gesehen ist das Vernetzen der PCs eine Rückkehr zu dem alten Systemaufbau (Host-Terminal), nur daß die "dummen" Terminals durch intelligente Rechner ersetzt werden.

Im PC-Bereich existieren heute zwei Grundkonzepte einer Vernetzung. Diese schließen sich allerdings nicht gegenseitig aus, sondern lassen sich miteinander kombinieren.

1.1.1 Peer-to-Peer

Gleichberechtigung

In einem Peer-to-Peer-Netz sind prinzipiell alle Computersysteme gleichberechtigt. Die Ressourcen im gesamten Netz sind auf die beteiligten Rechner verteilt, und jeder Benutzer ist lokal eigenverantwortlich für die Sicherheit und die Freigabe dieser Ressourcen.

Jeder Rechner kann anderen Rechnern Ressourcen zur Verfügung stellen und umgekehrt auf freigegebene Ressourcen anderer Rechner zugreifen.

Die Hauptvorteile sind, daß keine extra Kosten für einen Server anfallen und daß kein spezielles Betriebssystem nötig ist, da die gängigsten PC-Betriebssysteme Funktionen für diese Art Vernetzung bereits integriert haben.

Bewertung

Als größter Nachteil stellt sich heraus, daß es weder in bezug auf Ressourcen noch in bezug auf Benutzer eine zentrale Verwaltung gibt und deshalb der Koordinationsaufwand ab einer bestimmten Größe des Netzes enorm wird.

Peer-to-Peer ist damit eine kostengünstige Alternative für kleine Netze (zehn Stationen oder weniger), bei denen kein größerer Wert auf Sicherheit gelegt wird.

1.1.2 Client-Server

Aufgabenteilung der Computer

Bei einer Client-Server-Konzeption findet eine Aufgabenteilung statt. Ein oder mehrere Rechner stellen als Server zentral Ressourcen und Dienstleistungen zur Verfügung. Alle anderen Rechner können als Clients auf diese zugreifen.

Es besteht die Möglichkeit, alle gewünschten Dienste von einem einzigen Server anbieten zu lassen. Bei grö-

ßeren Netzen ist es aber üblich, die Dienste auf mehrere spezialisierte Server zu verteilen.

Der Vorteil dabei ist, daß jeder Server für seine spezielle Aufgabe optimal ausgerüstet werden kann. Mögliche Dienste sind:

6

1

Net zwerke - Grund agen

Typische Serverdienste

File-Server

Ein Rechner mit einer oder mehreren schnellen und großen Festplatten dient zum Speichern aller Daten, die von den Benutzern erstellt werden. An diesen Server kann ein Gerät zur regelmäßigen Datensicherung (z.B. ein Streamer) angeschlossen werden.

Print-Server

Dieser Rechner stellt zentral für alle am Netz Beteiligten Drucker zur Verfü-

gung und koordiniert die Druckaufträge. Dazu wird dieser Rechner mit mehreren Anschlußstellen für Drucker ausgerüstet.

Application-Server

Dieser Rechner stellt Anwendungsprogramme, die in der ganzen Firma ge-braucht werden, zentral zur Verfügung. Die Benutzer starten das gewünschte Programm nicht von einer lokalen Festplatte, sondern von dieser Zentrale aus.

Bei Programm-Updates muß die neue Version nur auf dem Server installiert werden und kann danach in dieser aktuellen Fassung in der ganzen Firma verwendet werden.

Weitere Serverdienste

Weitere Beispiele sind Mail-Server als Erweiterung zur Hauspost oder Web-Server, die im firmeneigenen Netzwerk ähnliche Funktionalitäten zur Verfügung stellen, wie sie viele bereits vom Internet gewohnt sind (z.B. Browser für Client-Zugriffe), oder auch ein Datenbank-Server, zu dem die Clients Anfragen schicken und von dem sie die angeforderten Daten als Antwort zurückbekommen.

Zentrale Benutzerverwaltung

Mit einem Client-Server-Konzept wird auch meist eine zentrale Benutzerverwaltung eingeführt, die Benutzer verschiedenen Gruppen zuordnet und diesen Gruppen bestimmte Rechte zuweist oder bestimmte Zugriffe verweigert. Einer der Vorteile davon ist, daß neue Benutzer schnell integriert werden können, indem sie einer passenden bestehenden Gruppe zugeordnet werden. Ein weiterer Vorteil für den Benutzer ist, daß er sich von jedem beliebigen Rechner aus unter seinem Namen am Netz anmelden und auf seine benötigten Ressourcen zugreifen kann.

Nachteile von Client-Server-Techniken

Als Nachteil muß man die höheren Kosten nennen, die für zusätzliche Rechner, die als Server dienen sollen, und für Betriebssysteme, die für diese Art Verwaltung geeignet sind, anfallen. Oft kommen noch Kosten für die Schulung von Mitarbeitern, die Verwaltungsaufgaben übernehmen sollen, hinzu.

Da bestehende Peer-to-Peer-Netze in Client-Server-Netze integriert werden können, können gerade kleinere Firmen zuerst mit Peer-to-Peer beginnen und später bei Bedarf das Netz mit einer Client-Server-Struktur erweitern

Notizen

7

Vorbemerkungen

1

1.1.3 Abgrenzung LAN I MAN I WAN

LAN

Das Local Area Network ist gekennzeichnet durch eine begrenzte geographische Ausdehnung auf ein Firmen-gelände. Im Normalfall werden keine Leitungen öffentlicher Anbieter genutzt, sondern das Netz unterliegt voll-kommen der Aufsicht der Firma. Eine Definition der ISO (International Standards Organization) beschreibt dies folgendermaßen:

&\/ Definition

Ein lokales Netzwerk dient der bitseriellen Informationsübertragung zwischen miteinander verbundenen unab-hängigen Geräten. Es befindet sich vollständig im rechtlichen Entscheidungsbereich des Benutzers und ist auf sein Gelände begrenzt.

MAN

Ein Metropolitan Area Network zeichnet sich durch die regionale Ausdehnung auf das Gebiet einer Stadt oder eines Ballungszentrums aus. Entfernungen bis circa 100 km sind möglich und ausreichend, um den Kommuni-kationsbedarf in dieser Fläche abzudecken.

WAN

Ein Wide Area Network, auch Weitverkehrsnetz genannt, zeichnet sich durch eine unbegrenzte geographische Ausdehnung aus. In seiner klassischen Form ist ein WAN ein Verbindungsnetzwerk für räumlich getrennte Re-chenanlagen. In bezug auf die Übertragungswege der Daten werden dabei öffentliche Leitungen herangezo-gen. Firmen können ein WAN als sichere Verbindung zwischen zwei oder mehr LANs nutzen.

GAN

Ab und zu taucht auch noch der Begriff Global Area Network auf. Er beschreibt im Grunde nur die Ausdehnung eines WAN auf eine weltweite, und damit globale Dimension.

1.2 Gründe und Ziele einer Vernetzung

Ein Netzwerk bietet einige Vorteile gegenüber einer Einzelplatzumgebung. Allerdings ist der Einsatz auch mit einigem Aufwand verbunden. Um so mehr muß vor der Entscheidung für ein Netzwerk der zu erwartende Nutzen analysiert werden.

Folgende Gründe sprechen für eine Vernetzung:

� Kommunikation

� Steigerung der Effektivität im Datenverbund

� Kostensenkung im Funktionsverbund

� Datensicherung

� Absicherung der Verfügbarkeit

� Optimierung der Rechnerverfügbarkeit

� Optimierung der Wartung

Kommunikation

Netzwerke dienen verstärkt dem Informationsaustausch, der Kommunikation. Im abgeschlossenen firmeneigenen Netzwerk werden Neuigkeiten veröffentlicht, die jeder berechtigte Mitarbeiter abrufen kann. Eine Anbindung an das öffentliche Internet kann erfolgen und stellt damit eine Plattform zum weltweiten Austausch von Informationen aller Art. Die Übermittlung von Mails (Nachrichten) an Postoffices (Postämter meist bei zentralen Rechnern) spezifischer Adressaten ermöglicht gezielte und schnelle Kommunikation.

8

1

Net zwerke - Grund agen

Steigerung der Effektivität im Datenverbund

Dies wird am deutlichsten, wenn mehrere Personen am gleichen Thema zusammenarbeiten. Früher war der Transport von Dateien über Disketten ein häufig benutzter Weg, heute können Daten über das Netzwerk von einem Rechner auf einen anderen Rechner kopiert werden. Als Alternative könnten die Daten auch zentral an einem Ort gespeichert werden, und alle Beteiligten erhalten die Erlaubnis, darauf zuzugreifen.

Allgemein spricht man hier von einem sogenannten Datenverbund. Dies bedeutet z.B. den Zugriff auf zentrale Datenbestände von jeder angeschlossenen Station aus. Dies ist ein grundlegendes Ziel jeder Vernetzung.

Es können aber auch Datenbestände, die räumlich getrennt auf verschiedenen Rechnern gespeichert sind, logisch so gekoppelt werden, daß sie einem Benutzer als ein einziger großer Datenpool erscheinen.

Die Effizienz des Netzes hängt stark von der durchdachten Konzeption der Datenablage ab. Das Suchen und Abspeichern der Daten muß einer Logik folgen, die für den Benutzer nachvollziehbar und verständlich ist.

Kostensenkung im Funktionsverbund

Am deutlichsten wird dies am Beispiel der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen. Wird z.B. ein hochwertiger Drucker angeschafft, kann dieser über das Netzwerk von allen Stationen verwendet werden. Wird z.B. ein neues Programm installiert, kann dies zentral auf einem Rechner geschehen und das Programm für die Nutzung durch angeschlossene Rechner freigegeben werden.

Allerdings ist es dabei oft sehr schwierig, die eingesparten Hardwarekosten mit den zu erwartenden Admini-strationskosten zu vergleichen.

Allgemein kann hier von einem sogenannten Funktionsverbund gesprochen werden. Dies bedeutet, daß verfügbare Ressourcen mit Hilfe eines Netzwerks allen Beteiligten zur Verfügung gestellt werden können. Mit dem Begriff "Ressourcen" ist dabei jede Komponente eines Computers gemeint, also z.B. die Festplatte, ein CD-ROM-Laufwerk oder ein Drucker. Diese Ressourcen können für den allgemeinen Einsatz im Netzwerk freigegeben und damit von anderen am Netz Beteiligten genutzt werden.

Datensicherung

Ein oftmals unterschätzter Grund ist die Datensicherung. Wenn alle Daten einer Firma mit einem durchdachten Schema im Netzwerk abgelegt werden, kann ein einfaches Konzept zur automatischen Sicherung (z.B. Sicherung auf Bänder) entwickelt werden. Da Daten nur auf wenigen Rechnern abgelegt werden, ist es einfacher, die Technologie hinter der Datensicherung auf dem aktuellen Stand zu halten.

Absicherung der Verfügbarkeit

Als Verfügbarkeitsverbund soll das Netz auch noch im Falle des Ausfalls einzelner Komponenten arbeitsfähig sein. Diese Anforderung an Netzwerke wird erweitert durch den Anspruch, daß bei Ausfall einzelner Komponenten andere Komponenten deren Funktion übernehmen. So ist es beispielsweise wichtig, daß bei Ausfall eines Arbeitsplatz-Rechners jederzeit ein anderer Computer mit den gleichen Programmen und Daten eingesetzt werden kann.

Notizen

9

Vorbemerkungen

1

Optimierung der Rechnerauslastung

Als Lastverbund sollen schwächer ausgelastete Rechner überlasteten Rechnern helfen.

Optimierung der Wartung

Je großflächiger und komplexer die Komponenten des Netzes verteilt sind, umso wichtiger wird es, Werkzeuge zu haben, die eine leichte Administration und Wartung des Netzes erlauben. Die Möglichkeit der Fern-diagnosen und Fernwartung über das Netz ermöglicht einen schnellen Service in dieser Richtung.

1.3 Vorstellung des Fallbeispiels

So wichtig die Theorie für die Vernetzung auch ist, so sehr steht und fällt das Thema mit praktischen Beispie-len. Im Rahmen dieses Handbuchs wird dazu eine Musterfirma eingeführt, die mit einem kleinen lokalen Netz beginnt, im Laufe der Zeit dies auf ein größeres zusammenhängendes Gelände ausdehnt und am Ende mehrere Filialen weltweit betreibt.

Am Anfang steht eine kurze Beschreibung dieser Firma. Eine Analyse der Ausgangssituation und das Formu-lieren der Ziele, die mit der Vernetzung erreicht werden sollen, folgt im ersten Praxisteil.

ABC GmbH

Die Firma namens "ABC GmbH" wurde 1990 gegründet und ist ein Dienstleistungsunternehmen mit Sitz in Deutschland. Für Büroräume wurde das gesamte erste Stockwerk eines zweistöckigen, freistehenden Hauses angemietet, das zusammen mit einem weiteren Gebäude auf einem Grundstück steht, das einer Privatbank gehört.

Die Firma beschäftigt inzwischen 14 Mitarbeiter, die alle täglich einen Großteil ihrer Tätigkeit am PC erledigen.

Da das Geschäft sehr gut läuft, ist im Laufe der nächsten 12 Monate mit einer Verdopplung der Mitarbeiter-zahl zu rechnen.

Räumliche Aufteilung

Der folgende Etagengrundriß schildert die aktuelle räumliche Situation der Firma: Abb 1 2 Grundr ß I Etagenplan

10

1

Net zwerke - Grund agen

Bevor eine Vernetzung in Angriff genommen werden kann, müssen noch etliche Grundlagen besprochen werden.

Die ersten wichtigen Fragen werden sein: wie werden die nötigen Kabel verlegt, welche Art von Kabel soll es überhaupt sein, wie sollen die Daten über diese Kabel transportiert werden, wie hängen alle Bestandteile eines Netzwerks zusammen und mit welchem Betriebssystem wird gearbeitet?

Um all diese Fragen auch zukunftsträchtig beantworten zu können, ist solides Basiswissen nötig, das in den nächsten Kapiteln vorgestellt wird.

Es geht los...

Notizen

11

Physika ische Topo ogien

2

2

Physikalische Topologien

Am Beginn des Aufbaus einer Netzwerkarchitektur für ein kleines LAN steht die Auswahl der geeigneten physikalischen Topologie. Sie beschreibt den physikalischen Aufbau eines Netzes, d.h. wie die einzelnen Netz-werkkomponenten miteinander verbunden sind oder, einfacher ausgedrückt, in welcher Form die Kabel verlegt werden.

Die physikalische Topologie ist vergleichbar mit einer Landkarte, auf der die verfügbaren Straßen (Verkehrs-wege) aufgezeichnet sind.

Daneben gibt es auch verschiedene logische Topologien, die beschreiben, auf welche Art und Weise die physikalischen Verbindungen genutzt werden. Die logische Topologie ist also vergleichbar mit den grundlegenden Verkehrsregeln, die auf den Straßen gelten. Dies wird im Kapitel "Zugriffsverfahren" thematisiert.

Physikalische und logische Topologie müssen nicht identisch sein.

Die Auswahl der Topologie ist sehr wichtig, da sie Konsequenzen für etliche weitere Bereiche nach sich zieht, wie z.B. die Verkabelung, die verwendete Zugriffsmethode, flexible Erweiterbarkeit, Ausfallsicherheit, Geschwindigkeit des Netzwerks und nicht zuletzt die anfallenden Kosten. Diese Punkte werden in den nächsten Kapiteln geklärt.

Die drei Grundformen physikalischer Topologien sind Bus, Stern und Ring.

2.1 Bus

Die Bus-Topologie ist gekennzeichnet durch ein einzelnes, zentrales Kabel. Dieses Kabel wird als sogenannter Bus bezeichnet. An diesen Bus werden alle Geräte angeschlossen und müssen sich dieses Medium teilen (sha-red media). Die Bus-Topologie wird auch als Linien- oder Reihennetzwerk bezeichnet.

Abb 2 1

Bus-Topo og e

Die Bus-Topologie ist eine passive Topologie, d.h. die angeschlossenen Stationen führen keine Wiederaufbe-reitung des Signals durch. Sie greifen die Signale vom Kabel ab oder senden auf das Kabel, wo sich das Signal dann in beide Richtungen ausbreitet. Man spricht von einem Diffusionsnetz.

12

2

Net zwerke - Grund agen

Auf dem Weg über die Kabel werden die Signale gedämpft und schwächer, so daß die mögliche Länge des Busses beschränkt ist. Durch den Einsatz von Signalverstärkern (Repeater, siehe dort) kann die Länge erweitert werden.

Die Busenden müssen über Abschlußwiderstände terminiert werden, da ansonsten die Signale reflektiert werden und wieder in das Kabel zurücklaufen. Dort könnten diese Signale mit anderen kollidieren und dadurch Daten zerstört werden.

Vorteile der Bus-Topologie:

� Relativ niedrige Kosten, da die geringsten Kabelmengen benötigt werden.

� Der komplette Ausfall einer einzelnen Station führt zu keinen Störungen im übrigen Netz.

Nachteile der Bus-Topologie:

�

Eine Störung des Übertragungsmediums an einer einzigen Stelle im Bus (defektes Kabel, lockere Steck-verbindung, defekte Netzwerkkarte) blockiert diesen gesamten Netzstrang.

� Die Suche nach der Fehlerquelle ist dann oft sehr aufwendig.

�

Ein weiterer Nachteil ist der hohe Datenverkehr, da eine Station eine Nachricht an alle anderen Stationen sendet.

� Alle Daten werden über ein Kabel (einen Leiter) übertragen.

Die effektive Leistung einer Bus-Topologie ist abhängig von der Anzahl der Computer, die gleichzeitig Daten versenden wollen. Wird tatsächlich gleichzeitig gesendet, überschreiben sich die Daten gegenseitig (Kollision), und die Sendungen werden automatisch entsprechend zeitversetzt wiederholt. Je häufiger das passiert, desto niedriger werden die effektiven Datendurchsatzraten.

Trotz der Nachteile ist die Bus-Topologie bei kleineren lokalen Netzen eine der am häufigsten verwendeten Technologien und ist eng verbunden mit dem Begriff Ethernet in den Formen 10Base5 und 10Base2 (vgl. Kapitel 5). Sie wird zunehmend von einer physikalischen Sternstruktur verdrängt.

Im Privatbereich stellt die Bus-Topologie die einfachste, schnellste und billigste Möglichkeit dar, Computer zu vernetzen.

2.2 Stern

Bei einer Stern-Topologie wird jede einzelne Station über je ein eigenes Kabel mit einem zentralen Verteiler verbunden. Es existiert eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen dieser Zentrale und jedem angeschlossenen Gerät.

Notizen

13

Physika ische Topo ogien

2

Hub

Die zentrale Komponente wird heute allgemein als "Hub" (englisch Nabe, Mittelpunkt) bezeichnet. Weitere Bezeichnungen wie Kabelkonzentrator oder Sternverteiler machen deutlich, daß die grundlegende Aufgabe dieses Gerätes nur darin besteht, eine Zentrale zur Verfügung zu stellen, an der mehrere Anschlußmöglichkeiten für Stationen existieren. Das Thema Hub ist inzwischen so wichtig geworden, daß ihm ein eigenes Kapitel gewidmet ist.

Abb 2 2

Stern-Topo og e

Vorteile der Stern-Topologie:

� Der Ausfall einer Station oder eines Kabels hat keine Auswirkungen auf das restliche Netz.

� Aktive Verteiler wirken gleichzeitig als Signalverstärker.

�

Bei entsprechender Funktionalität der Sternverteilers müssen sich einzelne Rechner für die Datenübertragung kein Kabel teilen. Das heißt, sie können die volle Bandbreite für sich beanspruchen, wodurch diese physikalische Topologie an sich höhere Datendurchsatzraten erlaubt.

� Weitere Stationen und/oder Verteiler können relativ problemlos hinzugefügt werden.

Nachteile der Stern-Topologie:

� Große Kabelmengen.

� Beim Ausfall des Verteilers ist kein Netzverkehr mehr möglich.

Physikalische Stern-Topologien werden logisch oft wie eine Bus-Topologie abgearbeitet. Das bedeutet, daß wieder jedes Datensignal über jedes Kabel läuft. Der Weg, den die Daten wirklich vom Sender zum Empfänger gehen, kann durch die Konfiguration des Verteilers beeinflußt werden.

Im praktischen Einsatz bei lokalen Netzen gehören zur Stern-Topologie z.B. die Stichwörter 10BaseT, 10BaseF oder 100BaseX (siehe dort).

Bei Neuinstallation auf Stockwerks- oder Gebäude-Ebene wird heute überwiegend diese Form der Verkabelung genutzt.

2.3 Ring

Bei einer Ring-Topologie bilden die Kabel eine geschlossene Form. Es gibt keinen Kabelanfang und kein Kabel-ende. Alle Stationen werden als Elemente in diesen Ring aufgenommen, verarbeiten und verstärken die Signale, die auf dem Kabel ankommen, und schicken sie weiter. Man spricht von einem Teilstreckennetz. Auch hier handelt es sich um eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den nebeneinander liegenden Rechnern.

Jede Station hat einen eindeutigen Vorgänger und einen eindeutigen Nachfolger. Datenverkehr findet immer nur in eine Richtung statt.

14

2

Net zwerke - Grund agen

Abb 2 3

R ng-Topo og e

Als physikalische Topologie erscheint dieser Netzentwurf selten, da der Aufwand bei der Kabelverlegung sehr hoch ist. Als logische Topologie dagegen findet der Ring durchaus Niederschlag in der Praxis und wird häufig in einem zentralen Gerät (Ringleitungsverteiler) realisiert.

Der Hauptnachteil ist, daß der Ausfall einer Station oder eines Kabelteils das ganze Netz lahmlegt. Möglichkeiten der Ausfallsicherung bei einer Ring-Topologie werden weiter hinten genauer erläutert.

2.4 Mischformen

Selbstverständlich ist es auch möglich, Mischformen aus den drei Grundformen zu entwickeln. Ein Grund da-für kann sein, daß, je größer ein Firmennetz wird, die Wahrscheinlichkeit desto höher ist, daß alle verschiedenen Topologien vertreten sind. Ein weiterer Grund ist, daß durch die Mischung von Topologien ein sogenannter Backbone aufgebaut werden kann.

Backbone

Unter einem Backbone versteht man die physikalische Verbindung mehrerer Teilnetze, z.B. die Verbindung verschiedener Gebäude und deren jeweiliger Einzelnetze.

Notizen

15

Physika ische Topo ogien

2

Stern-Bus-Netz

Ein Stern-Bus-Netz entsteht, wenn verschiedene Hubs jeweils das Zentrum eines Sterns bilden, diese Hubs aber über ein Bus-Kabel miteinander verbunden sind.

Ein einfaches Beispiel soll dies verdeutlichen. In einem dreistöckigen Büro-Gebäude ist jedes Stockwerk in Stern-Topologie verkabelt. Die drei Stockwerke, genauer: die Hubs untereinander, werden über ein einzelnes Buskabel miteinander verbunden.

Abb 2 4

Stern-Bus-Netz

Fällt hier das Bus-Kabel aus, können die Stockwerke nicht mehr miteinander kommunizieren. Fällt ein Hub aus, ist die Kommunikation der Stockwerke untereinander und im entsprechenden Stock unterbunden.

Stern-Stern-Netz

Ein Stern-Stern-Netz entsteht, wenn verschiedene Hubs jeweils das Zentrum eines Sterns bilden und diese Hubs wiederum über eigene Kabel mit einem Haupt-Hub verbunden sind.

Auch hier ein einfaches Beispiel: In einem dreistöckigen Bürogebäude ist jedes Stockwerk in Stern-Topologie verkabelt. Die drei Stockwerke, genauer gesagt, die Hubs untereinander, werden über je ein Kabel mit einem Zentral-Hub verbunden.

Abb 2 5

Stern-Stern-Netz

Fällt der Zentral-Hub aus, ist Kommunikation nur noch innerhalb einzelner Stockwerke möglich. Fällt ein Kabel vom Zentral-Hub zu einem Stockwerks-Hub aus, kann dieses Stockwerk nicht mehr mit den anderen Stock-werken kommunizieren.

In manchen Beschreibungen (Microsoft) findet sich für diese Topologie auch der Ausdruck "Stern-Ring-Topologie".

16

2

Net zwerke - Grund agen

2.5 Weitere Topologien

Weitere Formen wie z.B. Baum- oder Maschennetz werden in diesem Kapitel zwar beschrieben, spielen aber für kleine lokale Netze normalerweise noch keine Rolle.

Baum

Eine Baum-Topologie wird so aufgebaut, daß, ausgehend von einer Wurzel, eine Menge von Verzweigungen zu weiteren Verteilungsstellen existiert. Die Baumstruktur eignet sich gut für die Vernetzung eines Firmenge-ländes, bei dem von einem zentralen Rechnenzentrum aus die verschiedenen Gebäude miteinander verbunden werden.

Abb 2

B um-Topo og e

Abb 2 ? M schennetz

Maschennetz

In einem vermaschten Netz existieren zwischen den einzelnen Netzknoten jeweils mehrere Verbindungen.

Sinn dieser Vernetzung ist es, bei Ausfall einer Verbindung auf eine zweite, redundante Verbindung zurück-greifen zu können. Häufig ist diese Art des Netzaufbaus in Weitverkehrsnetzen zu finden Notizen

17