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LAN-Topologien

Netzwerke müssen nach einem bestimmten Konzept aufgebaut werden. Genau diese Konzepte (und deren Unterschiede) sollen hier besprochen werden. Es werden Bus-, Ring- und Sterntopologie genauer definiert.


Autor: Oliver Bacun (Baol)
Datum: 30-01-2003, 16:48:37
Referenzen: keine
Schwierigkeit: Fortgeschrittene
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Einleitung
Mittels einer Netzwerk-Topologie beschreibt man den Aufbau eines Netzes. Die Datenleitungen und Netzwerkgeräte lassen sich nämlich in bestimmten Formen anordnen. Alle diese Formen haben ihre Vor- und Nachteile. Dieser Artikel befasst sich mit den wichtigsten Topologien in der Netzwerk-Welt.

Hier nun einmal eine Definition der Netztopologie:
Unter Netztopologie versteht man die Art und Weise, wie die Vermittlungsfunktionen im Netz abgewickelt werden. Diese hängt davon ab, wie die Endgeräte physisch miteinander verknüpft sind, also von der Netztopologie. Wie jedes Unternehmen eine Organisationsstruktur besitzt, muss diese auch jedes Netzwerk besitzen. Oft ähnelt die Organisationsstruktur des Firmennetzwerkes der des Unternehmens. Um die Topologien ausreichend beschreiben zu können, werden wir sie nach folgenden Kriterien beurteilen:
  • Modularität: Wie leicht können die Netze erweitert werden?
  • Modularität der Kosten: In welchem Verhältnis steigen die Kosten, wenn das Netz erweitert wird?
  • Stabilitäts- und Rekonfigurationsverhalten: Wie leicht kann das Netz ausfallen?
  • Logische Komplexität: Wie kompliziert sind die Übertragungswege?
  • Zusammenhangsgrad: n-zusammenhängend bedeutet, daß n-1 Rechner ausfallen können und trotzdem jeder mit jedem kommunizieren kann.
  • Durchsatzkapazität: Wie schnell können Daten übertragen werden?
Topologie-Arten
Bustopologie:


Beispiel: Ethernet

Die Bus- oder Linienstruktur ist die wohl bekannteste Netzwerkform der Welt. Sie ist mit der einfachen Straße (Abbildung 4) zu vergleichen. Die einzelnen Netzwerkgeräte hängen hier in einem Bus (oder Linie).

Der Vorteil ist, dass keine Verteiler oder Knoten benötigt werden. Diese Netzwerkart ist sehr billig. Ist die Leitung allerdings an irgendeiner Stelle defekt, so funktioniert das gesamte Netzwerk nicht mehr! Bei den Bus-Netzen unterscheiden wir 3 Zugriffsverfahren:
  • Random Access: Hier senden alle Stationen, wann sie wollen. Ein Mechanismus regelt die Steuerung bei Kollisionen.
    Das Ethernet (CSMA/CD) ist ein typischer Vertreter (und wohl auch der bekannteste) einer Bus-Struktur. Es ist aufgrund seiner kostengünstigen Art überall zu finden, wo Netzwerke nicht zu groß werden sollen und keine besondere Sicherheit verlangen.
  • Gesteuerte Zugriffe: Jeder Rechner bekommt einen Frequenzbereich oder eine Zeitscheibe, in der er senden darf.
  • Polling: Es wird der Reihe nach abgefragt, ob irgendein Rechner etwas tun möchte. Wenn Ja, erhält er einen gewissen Zeitraum zum Senden seiner Daten, danach wird in der Reihe weitergefragt.
Auch hier wieder die obligate Tabelle:
Modularität: gut
Modularität der Kosten: gut
Stabilitäts- und Rekonfigurationsverhalten: gut
Logische Komplexität: gering
Zusammenhangsgrad: 1
Durchsatzkapazität: schlecht

Ringtopologie:


Beispiel: Token Ring

Bei Ringen gibt es mehrere Möglichkeiten. Die Datenübertragung kann nur in eine Richtung oder in beide Richtungen laufen. Außerdem kann es einen zentralen Vermittler geben oder auch nicht. Hier existiert nur ein Datenpaket, das seine Runden macht. Dieses Datenpaket nennt man Token. Wie auch beim Kreisverkehr ist diese Netzwerkart sehr langsam, aber auch sehr sicher und leicht zu überwachen (allerdings nützt es hier nichts, wenn Sie sich in die Mitte des Netzwerkes stellen und die Kabel ansehen). Mit sicher ist hier allerdings nicht die Ununterbrechbarkeit von Verbindungen gemeint, sondern die Sicherheit gegen Datenspionage. Ein Datenpaket ist nun einmal sehr leicht zu überwachen. Es bereitet nicht viele Probleme, zu erfahren, wohin das Datenpaket gerade wandert. Auch hier kann man leicht unnötige Kabellängen einsparen.

Beachten Sie bitte, dass in der Praxis so ein Netzwerk nicht wirklich kreisförmig aussieht (dies wäre schon ein großer Zufall). Vielmehr kennzeichnet dieses Netz eine Kabelverbindung, die in sich geschlossen ist. Durch sogenannte Gateways oder Router kann man allerdings mehrere solcher Ring-Netzwerke zusammenhängen. Mehr über Gateways, Router und anderer Netzwerkgeräte erfahren Sie in einem anderen Artikel.

Auch das Ring-Netzwerk können wir nach bereits bekannten Kriterien beurteilen:
Modularität: schlechter als beim Stern
Modularität der Kosten: gut
Stabilitäts- und Rekonfigurationsverhalten: je nach Art schlecht bis sehr schlecht
logische Komplexität: gering
Zusammenhangsgrad: beide Richtungen: 2, eine Richtung: 1
Durchsatzkapazität: mittelmäßig

Stern-/Hubtopologie
Bei einer Stern-Struktur gibt es einen zentralen Server, an dem jedes andere Netzwerkgerät direkt mit einer eigenen Leitung hängt.



Sofern der Server leistungsfähig genug ist und die einzelnen Leitungen sehr hohe Datenübertragungsraten zulassen, wird man bei dieser Netzwerkstruktur wohl kaum Geschwindigkeitsprobleme bekommen. Auch wird der Defekt einer einzigen Leitung nur ein Netzwerkgerät lahmlegen. Der Nachteil ist natürlich, dass diese Art der Verbindung sehr teuer ist. Beachten Sie auch, dass nur in wenigen Fällen die einzelnen Netzwerkgeräte im gleichen Abstand zum Server, der sich am besten zentral in der Mitte befindet, stehen. Es können hier sehr leicht Kabellängen- und Kostenprobleme bei der Kabelverlegung entstehen.

Bewerten wir nun diese Topologie nach den oben angeführten Kriterien:
Modularität: hoch
Modularität der Kosten: sprungfixe Kosten
Stabilitäts- und Rekonfigurationsverhalten: Ausfall einer Station egal, bei Ausfall des zentralen Vermittlers ist das Netz kaputt
Logische Komplexität: sehr gering
Zusammenhangsgrad: 1
Durchsatzkapazität: der zentrale Vermittler ist ein Flaschenhals


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