Netzwerktechnik: Topologien

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Topologie ist die Lehre von der Struktur geometrischer Figuren. Das Wort Topologie kommt aus dem griechischen und setzt sich zusammen aus topos = Ort, Stelle und logos = Lehre, Wissen, Wort

Die Topologie bezeichnet bei einem Computernetzwerk die Struktur der Verbindungen mehrerer Geräte zueinander für einen gemeinsamen Datenaustausch.

Die Kenntnis der Topologie eines Netzwerkes ist nützlich zur Bewertung seiner Performance und Ausfallsicherheit, aber auch für die Investitionskosten und Auswahl geeigneter Hardware für ein Netzwerk.

Die Topologie eines Netzes ist entscheidend für seine Ausfallsicherheit: Nur wenn alternative Wege zwischen den Knoten existieren, bleibt bei Ausfällen einzelner Verbindungen die Verbindungsmöglichkeit erhalten. Es gibt dann neben dem Arbeitsweg einen oder mehrere Ersatzwege (oder auch Umleitungen).

Physikalisch[Bearbeiten]

Eine physikalische Topologie bezeichnet den physikalischen Aufbau der Topologie. Eine Logische hingegen nur den Weg der Daten, somit kann eine logische Topologie anders Aufgebaut sein als eine physikalische. Z.b. Token Ring: physikalisch kann es wie ein Stern aufgebaut sein, logisch hingegen wie ein Ring.

Stern[Bearbeiten]

Bei Netzen in Sterntopologie sind an einen zentralen Teilnehmer alle anderen Teilnehmer mit einer Zweipunktverbindung angeschlossen. Der zentrale Teilnehmer muss nicht notwendigerweise über eine besondere Steuerungsintelligenz verfügen. In Transportnetzen ist das generell nicht der Fall. In Computernetzwerken kann es eine spezialisierte Einrichtung sein, zum Beispiel ein Sternkoppler, Hub oder Switch. Auch eine Nebenstellenanlage ist gewöhnlich als Sternnetz aufgebaut: Die Vermittlungsanlage ist der zentrale Knoten an den die Teilnehmerapparate sternförmig angeschlossen sind.

In jedem Fall bewirkt eine zentrale Komponente in einem Netz eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit für die einzelnen Verbindungen: ein Ausfall des zentralen Teilnehmers bewirkt unweigerlich den Ausfall aller Verbindungsmöglichkeiten zur gleichen Zeit. Eine geläufige Schutzmaßnahme bei Sternnetzen besteht darin, die zentrale Komponente zu doppeln (Redundanz).

Stern topologie.GIF

BUS[Bearbeiten]

Eine Bus-Topologie besteht aus einem Hauptkabel, dem Bus, an das alle Geräte angeschlossen sind. Der Anschluss zwischen den Geräten (also Netzwerkkarten) und Hauptkabel erfolgt über T-Stücke.

Zugriffsverfahren (wie zum Beispiel 20px CSMA/CD) verhindern, dass sich die Teilnehmer gegenseitig stören. Sie regeln, welcher Teilnehmer die gemeinsame Leitung – den Bus – zu welchem Zeitpunkt zur Verfügung hat.

Da diese Topologie jedoch große Nachteile beinhaltet, wie zum Beispiel die geringe Netzausdehnung und die Gefahr das bei einem Problem oder einer Beschädigung der Hauptleitung das gesamte Netz lahm gelegt wird, wird sie kaum noch verwendet.

Bus topologie.gif

Ring[Bearbeiten]

Bei der Vernetzung in Ringtopologie werden jeweils 2 Teilnehmer über Zweipunktverbindungen miteinander verbunden, so dass ein geschlossener Ring entsteht. Die zu übertragende Information wird von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergeleitet, bis sie ihren Bestimmungsort erreicht. Dies kann gegebenenfalls zu Geschwindigkeitsproblemen führen, wenn die Zielstation nicht direkt neben der Ausgangsstation liegt.

Um Überschneidungen zu verhindern, sind bei dieser Art der Vernetzung Adressierungsverfahren für die Information nötig. Da jeder Teilnehmer gleichzeitig als Repeater wirken kann (wenn keine Splitter eingesetzt werden) können auf diese Art große Entfernungen überbrückt werden (bei Verwendung von Lichtwellenleitern (LWL) im Kilometerbereich).

Ring topologie.gif

Mischformen[Bearbeiten]

Eine Mischform wäre zum Beispiel eine Kombination aus mehreren Sternen wo die Switche mit einem Bus verbunden sind.

Vor- und Nachteile[Bearbeiten]

Topologie Vorteile Nachteile
Stern
  • einfache Vernetzung
  • einfache Erweiterung
  • hohe Übertragungsraten
  • hohe Ausfallsicherheit
  • hoher Verkabelungsaufwand
  • Netzausfall bei Problemen mit dem Switch
Bus
  • einfach erweiterbar
  • geringer Leitungsbedarf
  • geringe Belastung wegen Kollisionsgefahr
  • begrenzte Netzausdehnung
Ring
  • große Netzausdehnung
  • Netzausfall bei Leitungsproblemen

Logisch[Bearbeiten]

Die logische Topologie von Rechnernetzen kann von der physischen abweichen. So kann Ethernet physisch als Stern oder als Bus aufgebaut sein - logisch gesehen ist es eine Bustopologie. Token Ring wird physisch als Stern über einen Ringleitungsverteiler (MSAU) realisiert; ist jedoch eine logische Ring-Topologie, da der Datenfluss logisch gesehen von Endgerät zu Endgerät läuft. ARCNET wird physisch als Baum über mehrere aktive und passive Hubs aufgebaut; der Datenfluss erfolgt aber ebenfalls von Endgerät zu Endgerät und ist somit logisch ein Ring. Die logische Topologie eines WLANs ist die Bustopologie.

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