Computerhardware: Netzwerk

Wie funktioniert ein Netzwerk?

Wenn Daten zu versenden sind, werden sie zunächst in Portionen aufgeteilt, meistens 1518 Byte pro Datenpaket. Jedes Datenpaket erhält einen Vorspann (den Kopf), Kontrollsummen und einen Nachspann. Im Kopf sind die MAC-Adressen von Absender und Empfänger enthalten. Die sendewillige Karte „horcht“ an der Netzwerkleitung, ob Datenpakete unterwegs sind. Sobald die Leitung frei ist, schickt die sendewillige Karte ein Datenpaket los. Sollten zufällig zwei Netzwerkkarten gleichzeitig mit Senden begonnen haben, gibt es eine „Kollision“. Beide Karten stellen sofort das Senden ein und versuchen es nach einer unterschiedlich langen Wartezeit wieder und wieder, bis die Sendung ohne Kollision beendet werden kann.

Dieses Übertragungsverfahren (jeder darf zu senden versuchen, wenn es keine Kollision gibt) heißt „Ethernet“. Es funktioniert wie in einer Besprechung: Wer etwas sagen will, wartet höflich ab, bis der Vorredner fertig ist. Falls zwei Leute gleichzeitig anfangen zu sprechen, verstummen beide und versuchen nach einer kurzen Zeit erneut, das Wort zu ergreifen.

Alle Netzwerkkarten eines Netzwerks sind mit Kabeln direkt oder über Koppelglieder, sogenannte Hubs oder Switches, miteinander verbunden. Wenn eine der Karten ein Signal sendet, wird es von allen Karten empfangen. So kann ein Rundruf gesendet werden, zum Beispiel ein Einschaltsignal an alle Computer einer Firma. Im Normalfall werden Nachrichten zwischen nur zwei PC ausgetauscht (oft zwischen Server und Client), wobei die anderen PC unbeteiligt bleiben. Wie werden die Nachrichten adressiert, damit sie der richtige PC annimmt?

Jedes Netzwerkgerät bekommt vom Hersteller eine weltweit eindeutige Adresse „eingebrannt“, die sogenannte MAC-Adresse (Media-Access-Control-Adresse, auch „Physikalische Adresse“ genannt. Dadurch sind alle Adressen innerhalb eines Netzwerks unterschiedlich. Jede Karte hört den gesamten Datenverkehr ab. Nur wenn sie die eigene MAC-Adresse im Kopf eines Datenpakets erkennt, werden die Daten angenommen, sonst ignoriert. Die Daten werden mit Hilfe der Kontrollsummen überprüft. Der Absender erhält nur dann eine Empfangsbestätigung, wenn das empfangene Paket fehlerfrei empfangen wurde.

Was passiert bei Übertragungsstörungen?

Die sendende Karte wiederholt die Sendung selbständig so oft, bis eine Empfangsbestätigung eintrifft. Dadurch werden gelegentliche Störungen abgefangen. Selbst wenn durchschnittlich nur jedes zehnte Datenpaket unbeschädigt „durchkommt“, kann das Netzwerk ohne Störungsmeldungen funktionieren, wenn auch schrecklich langsam. Nur wenn viele Dutzend Übertragungsversuche scheitern, wird der Benutzer über eine hartnäckige Störung informiert.