Netzwerkstruktur

Netzwerktopolgie

Unter Netzwerktopologie (Topologie = Struktur) versteht sich im allgemeinen die Anordnung und die physische Ausstattung von Rechnern, Kabeln und anderen Peripheriegeräten. Die jeweilige Topologie bestimmt also z.B. welches Medium (Kabel) und welches Protokoll benutzt wird um im Netzwerk das Kommunizieren zu ermöglichen. Die Netztopologie wirkt sich auf die Leistungsfähigkeit, die erforderliche Ausrüstung, das Wachstum und die Verwaltung des Netzwerkes aus

Standardtopologien

Alle Netztopologien basieren auf vier Grundtopologien:

Bustopologie
Alle Geräte sind an ein gemeinsam benutztes Kabel angeschlossen.

Sterntopologie
Alle Geräte werden mit je einem Kabelsegment von einem einzelnen Punkt (z.B. Hub) aus Sternförmig verzweigt.

Ringtopologie
Der Anschluß von Computern an ein Kabel, das eine Schleife bildet, wird als Ringtopologie bezeichnet.

Maschentopologie
Eine Maschentopologie verbindet alle Maschinen mit jeweils einem separatem Kabel miteinander.

Neben diesen 4 Haupttopologien, gibt es noch zahlreiche Hybridtopolgien, die sich
aus den Standardtopologien zusammen setzen.

 

Bustopologie

Die Bustopologie wird häufig als "linearer Bus" bezeichnet, da die Rechner in einer geraden Linie miteinander verbunden werden. Die Bustopologie besteht aus einem einzigen Strang (auch Backbone genannt), der alle Rechner im
Netztwerk miteinander in einer einzelnen Linie verbindet.

Die Kommunikation erfolgt, indem Daten an einen bestimmten Rechner adressiert und als elektronisches Signal über das Kabel gesendet wird. Die Daten durchfließen das gesamte Netz bis es von dem Rechner mit der richtigen Adresse angenommen wird - alle anderen Rechner lehnen die Daten ab. Es kann jeweils nur eine Maschine gleichzeitig Daten versenden. Desto mehr Rechner sich also im Netzwerk befinden, desto mehr Rechner warten darauf Daten auf dem Bus zu senden und das Netzwerk wird somit langsamer.
Weitere Ursachen für eine langsame Netzwerkverbindung sind unter anderem:

- Die Leistungsfähigkeit der Hardware
- Die Größe der in der Warteschlange auszuführenden Befehle
- Die Entfernung zwischen den einzelnen Rechner im Netzwerk
- Das verwendete Medium

Die einzelnen Rechner auf dem Bus warten auf Daten oder senden Daten d.h. sie sind nicht für das verschieben von Daten von einem Rechner zum Nächsten verantwortlich. Somit ist bei Ausfall eines Rechners das restliche Netzwerk nicht beeinträchtigt.

Da die Daten an das gesamte Netzwerk gesendet werden, prallen sie von einem Kabelende zum anderen und verhindern somit das senden neuer Daten. Damit dieses nicht passiert werden sogenannte Abschlußwiderstände auf die Kabelenden plaziert, welche das elektronische Signal absorbieren.

Bei Ausfall des Netzes, sind die Rechner jedoch weiterhin in der Lage als eigenständige Maschinen zu arbeiten.

Die Rechner werden mittels T - Stücken miteinander verbunden. Bei Netzwerkerweiterungen können mit einer sogenannten Kupplung die Kabelenden verbunden werden, was jedoch das zu übertragende Signal abschwächt. Alternativ können zwei Kabelsegmente auch mit einem Repeater verbunden werden, welcher das Signal wieder auffrischt und anschließend weiterleitet.

Sterntopologie

In der Sterntopologie werden alle Maschinen an einen zentralen Verbindungs - Rechner (Hub)mit je einem eigenem Kabelsegement angeschlossen. Bei dieser Topologie werden die Daten vom Sendenden Rechner über den Hub an alle Rechner im Netzwerk weitergeleitet.
Fällt ein Rechner aus oder ist ein Kabelsegment beschädigt, ist lediglich eine Maschine davon betroffen - das Netzwerk bleibt weiterhin Funktionstüchtig. Fällt jedoch der Verbindungsrechner (Hub) aus, somit ist das gesamte Netzwerk Außer Betrieb.
Die Sternverkabelung ist zudem aufwendiger zu Installieren als eine Busverkabelung und ist zudem Kostenintensiver, da für jeden Rechner ein einzelnes Kabelsegment zum Rechner geführt werden muß.

Ringtopologie

In der Ringtopologie werden alle Rechner Ringförmig miteinander verkabelt (keine Abgeschlossenen Enden - also keine Abschlußwiderstände erforderlich). Die Daten werden in einer Richtung über das Kabel an alle Rechner im Netzwerk gesendet. Jeder Rechner nimmt die Daten auf, erneuert (Repeaterfunktion) ihr elektronisches Signal und sendet die Daten dann an die nächste Maschine weiter.

Tokenpassing

Tokenpassing ist eine Methode um Daten in einem Ringnetzwerk zu versenden. Der Token wird von ersten bereiten Rechner im Netzwerk erstellt und zum nächsten Weitergegeben, bis ein Rechner Daten zu versenden hat. Es kann jeweils nur ein Token pro Netzwerk vorhanden sein.
Nur der Rechner der das Token in Besitz hat, darf auch Daten senden. Die Daten passieren jeden Rechner, bis der Zielrechner mit der passenden Adressierung die Daten empfängt. Der Zielrechner verschickt bei Erhalt der Daten eine Empfangsbestätigung an den Quellrechner zurück. Danach erstellt der sendende Rechner ein neues Token, welches er im Netzwerk frei gibt. Das Token bewegt sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit im Netzwerk.

Maschentopologie

In der Maschentopologie ist jeder Rechner mit je einem separatem Kabelsegment an jeden anderen Rechner im Netzwerk angeschlossen. Durch diese Art der Vernetzung, bietet die Maschentopologie eine hohe Redundanz. Fällt ein Kabelsegment aus, kann das Ziel über ein anderes Kabel erreicht werden. Diese Verkabelung ist jedoch Zeitaufwendig und sehr Kostenintensiv, da sehr viel Kabel erforderlich ist.

Hybridtopologien

Stern - Bus
In einer Stern - Bus Topologie sind mehrere Sternnetze in einer Bustopologie miteinander verbunden. Fällt ein Rechner aus, so ist das restliche Netz davon nicht beeinträchtig. Fällt jedoch ein Hub aus, so ist die Verbindung zu allen an diesem Hub angeschlossenen Maschinen unterbrochen.

Stern - Ring
Die Stern Ring Topologie sieht aus wie eine Stern Verkabelung, der Hub ist jedoch als logischer Ring Verkabelt. Dies ermöglicht ein logisches Token Ring Netzwerk aufzubauen und ist einfacher zu Installieren als ein physischer Token Ring. Fällt ein Rechner aus, ist das restliche Netzwerk davon nicht betroffen, fällt jedoch der Verbindungsrechner aus dann fällt der gesamte Ring aus.

Hybrid - Masche
In einem Hybrid - Maschen Netz werden nur die wichtigen Server in einer Maschen Topologie vernetzt. Das bietet für die wichtigen Komponenten im Netz eine hohe Redundanz und ist leichter zu Implementieren und zu Verwalten als ein reines Maschen Netzwerk. Zudem kommt das diese Mischform weitaus kostengünstiger ist.