5 Grundlagen Netzwerk

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1 Netzwerktechnik Aachen, den Stephan Zielinski Dipl.Ing Elektrotechnik Horbacher Str. 116c Aachen Tel.: 0241 / zielinski@fh-aachen.de zielinski.isdrin.de 5 Grundlagen Netzwerk 5.1 Netzwerk Die Verbindung einzelner, räumlich getrennter Computer zu einem Rechnerverbund mittels entsprechender Datenübertragungsmedien, gegebenenfalls unter Einbeziehung entsprechender Steuereinheiten und peripheren Geräten, wie z.b. einem Drucker, wird als Netzwerk bezeichnet. Bei den sogenannten lokalen Netzen, die meist in Firmen eingesetzt werden, können so nur einmal vorhandene Ressourcen im Soft- wie im Hardwarebereich gemeinsam genutzt werden. Auch der Austausch jedweder Art von Informationen und Daten mit anderen Mitarbeitern des Unternehmens, wird durch die gemeinsame Nutzung des Netzes und eines einheitlichen Datenbestandes einfacher und zeitsparender. Ein nicht zu unterschätzender Effekt dabei ist, dass auf diese Weise je nach Größe des Unternehmens eine erhebliche Menge an Disketten, Bänder und so weiter eingespart werden können. Ein Netzwerk kann, wenn es richtig installiert und eingesetzt wird, die Produktivität des Unternehmens und die Effektivität des Handelns einzelner Mitarbeiter steigern. Dies bei gleichzeitiger Kostensenkung aufgrund gemeinsam genutzter Ressourcen, eingesparter Arbeitsmittel und schnellerem Austausch und Abgleich von Informationen. Je nachdem, ob das Netz nur einer geschlossenen Teilnehmergruppe vorbehalten oder für alle zugänglich ist, unterscheidet man geschlossene oder offene Netze. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind unter anderem: ihre Architektur ihre räumliche Ausdehnung die Art der Vernetzung und das verwendete Übertragungsmedium die Betriebsart das Zugriffsverfahren und das verwendete Protokoll 05_Grundlagen Netzwerk.doc Kapitel 5 Grundlagen Netzwerk Seite 1 von 6

2 5.2 Netzwerk-Abgrenzung Die räumliche Ausdehnung von Netzwerken ist ein wichtiges Unterscheidungskriterium. Generell gibt es vier Varianten, Global Area Network (GAN) das sich über nationale Grenzen hinweg ausdehnt und zur Übertragung der Daten neben den herkömmlichen erdgebundenen Medien auch Satellitenverbindungen und Überseekabel in Anspruch nimmt und dessen bekanntester Vertreter das Internet ist; Wide Area Network (WAN) das sich innerhalb nationaler Grenzen ausdehnt und über tausende Kilometer gehen kann, beispielsweise das Telefonnetz der Telekom usw.; Metropolitan Area Network (MAN) das wie der Name schon sagt, sich innerhalb der Grenzen eines Stadtbezirks bewegt und zunehmend an Bedeutung gewinnt; Local Area Network (LAN) das häufig auch als Inhouse Netz bezeichnet wird und sich auf ein oder mehrere Gebäude, jedoch maximal auf eine private Grundstücksfläche beschränkt 5.3 Benötigte Netzwerkkomponenten Um eine Kommunikation zwischen einzelnen Komponenten zu gewährleisten, benötigen wir immer einige Basisgeräte und Funktionen. 1) Die Netzwerkkarte 2) Das physikalische Medium, über das unser Daten von A nach B übertragen werden. (Netzwerkverkabelung) 3) Geräte zur Datenverteilung und Datenflussteuerung Die Netzwerkkarte Die Netzwerkkarte wurde in Computergrundlagen (Kap. 1) schon besprochen Netzwerkverkabelung Die physikalische Verbindung mehrerer PCs wird mit den verschiedensten Übertragungsmedien durchgeführt, vom einfach verdrillten Kupfer- bis zum Glasfaserkabel finden die unterschiedlichsten Verkabelungsarten Verwendung. Man kann sagen, es gibt so viele verschiedene Möglichkeiten Computer zu verbinden, wie es physikalische Möglichkeiten gibt. Dabei beschränkt sich die Wahl der Übertragungsmedien nicht nur auf greifbare Kabel, vielmehr werden verstärkt auch körperlose Medien wie Infrarotlicht, Radiosignale und Satellitenfunk 05_Grundlagen Netzwerk.doc Kapitel 5 Grundlagen Netzwerk Seite 2 von 6

3 eingesetzt. Grundsätzlich muss man sich darüber im klaren sein, dass die Verkabelung eine entscheidende Rolle spielt, was die Leistungs- und Erweiterungsmöglichkeiten des einzurichtenden Netzes betrifft. Auch unter Kosten- Nutzengesichtspunkten ist die Wahl des Übertragungsmediums nicht unerheblich für die späteren Gesamtkosten des Netzes. In der Praxis ist es so, dass man hinsichtlich der Wahl des zu verwendenden Übertragungsmediums nicht frei ist, vielmehr wird es in hohem Maße vom eingesetzten Netzwerktyp bestimmt. Grundsätzlich unterscheidet man alle in Frage kommenden Übertragungsmedien nach folgenden Kriterien: Übertragungsgeschwindigkeit, angegeben in Bit/s, Abschirmung, die Qualität der Abschirmung ist maßgeblich für die Anfälligkeit des Kabels auf äußere Störsignale, wie sie z.b. durch elektrische Apparaturen oder Röntgengeräte hervorgerufen werden, Dämpfung, unter ihr ist die Abschwächung der Signalstärke im Kabel zu verstehen, sie ist mithin das Maß für die maximale Kabellänge und sollte so gering wie möglich sein. Die Maßeinheit ist db/km, Kosten, gerade bei großen stockwerk- oder sogar gebäudeübergreifenden Netzwerken, bei denen oft mehrere hundert Kilometer Kabel gelegt werden, ist der Preis des Kabels pro Meter ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor. Ein Maß für den Preis/m ist dabei die Güte des verwendeten Kabels hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften. Wichtige heute verwendete Übertragungsmedien bzw. Kabelarten sind: Twisted Pair Kabel Koaxialkabel IBM-Token-Ring-Kabel Glasfaserkabel Richtfunk WLAN Weiter Informationen zu Netzwerkverkabelung folgen Geräte zur Datenflusssteuerung Ein Netzwerk kann man gut mit dem Straßenverkehr vergleichen. Im Straßenverkehr bewegen sich Menschen mit Autos von einer Stadt zur anderen. In einem Datennetz geschieht dies mit Daten, die von einem PC zu einem anderen PC übertragen werden. Je größer der Verkehr oder das Verkehrsnetz wird, um so mehr Verkehrsregeln und Verkehrssteuerungen, wie zum Beispiel Ampeln, müssen eingesetzt werden. Bei einem Datennetz ist es ähnlich, hier werden zur Ermöglichung und Steuerung des Datenfußes folgende Geräte verwendet:: Leitungen, Repeater, Hubs, Bridges, Switche, Router. 05_Grundlagen Netzwerk.doc Kapitel 5 Grundlagen Netzwerk Seite 3 von 6

4 5.4 Netzwerk Bandbreite /Durchsatz Durchsatz Nehmen wir einmal an, dass Sie gerade ein brandneues Kabelmodem installiert haben, Ihr Laden um die Ecke eine ISDN-Leitung bekommen hat oder Ihre Schule mit einem 10-Megabit-Ethernet LAN ausgerüstet wurde. Es dauert aber eine halbe Ewigkeit, um den Film, den Sie sich ansehen bzw. die Web-Seite oder die Software, die Sie herunterladen möchten, zu empfangen. Und Sie haben geglaubt, dass Sie die in der Werbung versprochene Bandbreite auch wirklich nutzen können? Wir müssen dazu einen anderen wichtigen Begriff einführen, den Sie hätten beachten sollen, den Durchsatz. Durchsatz bezeichnet normalerweise die tatsächlich gemessene Bandbreite, mit der Sie eine bestimmte Datei über bestimmte Internetverbindungen zu einer festgesetzten Tageszeit herunterladen können. Aufgrund verschiedener Ursachen liegt der Durchsatz in vielen Fällen jedoch unter der maximal möglichen digitalen Bandbreite des eingesetzten Mediums. Zu den Faktoren, die sich auf den Durchsatz und die Bandbreite auswirken, gehören: Netzkopplungselemente Typ der übertragenen Daten Topologie Anzahl der Benutzer Der Computer des jeweiligen Benutzers Server Unterbrechung der Energieversorgung Andere Gründe Beim Einrichten eines Netzwerks sollten Sie die theoretisch mögliche Bandbreite beachten. Die Geschwindigkeit Ihres Netzwerks wird nie höher sein, als die eingesetzten Medien es zulassen. Wenn Sie mit einem Netzwerk arbeiten, sollten Sie den Durchsatz ermitteln und entscheiden, ob dieser Durchsatz für die Benutzer ausreichend ist. Zu einer der wichtigsten Entscheidungen beim Einrichten eines Netzwerks gehört die, welches Medium verwendet werden soll. Daraus ergibt sich oft die Frage, welche Bandbreiten für die Anwendungen erforderlich sind, mit denen die Benutzer arbeiten. In der Grafik sehen Sie eine einfache Formel, die Ihnen bei dieser Entscheidung hilft. Die Formel lautet "Geschätzte Zeit = Dateigröße / Bandbreite". Das Ergebnis ist dann die theoretisch kürzestmögliche Zeit für die Übertragung der Datei. Die früher diskutierten Faktoren, die sich auf die Bandbreite auswirken können, sind hierbei nicht berücksichtigt. Sie erhalten jedoch eine grobe Vorstellung, wie lange es dauert, Daten mit einem bestimmten Medium zu übertragen. 05_Grundlagen Netzwerk.doc Kapitel 5 Grundlagen Netzwerk Seite 4 von 6

5 Nachdem Sie sich nun mit den Maßeinheiten für Information und Maßeinheiten für digitale Bandbreite befasst haben, können Sie versuchen, folgendes Problem zu lösen: Bandbreite Warum spielt die Bandbreite eine wichtige Rolle? 1. Zunächst handelt es sich hierbei um eine begrenzte Größe. Unabhängig von dem eingesetzten Medium ist die Bandbreite, bedingt durch die Naturgesetze, beschränkt. Beispielsweise ist die Bandbreite bzw. der Durchsatz eines konventionellen Modems aufgrund der physikalischen Eigenschaften der für Telefonleitungen in Wohnhäusern verwendeten verdrillten Paarkabel auf 56 Kbit/s beschränkt. Die Bandbreite des elektromagnetischen Spektrums ist begrenzt, da es nur eine beschränkte Anzahl von Radio- und Mikrowellenfrequenzen und Frequenzen im infraroten Bereich gibt. Aus diesem Grund wacht in Deutschland eine eigens dafür eingerichtete Behörde, die Regulierungsbehörde für Post und Telekommunikation, über die Vergabe von Frequenzen. Glasfasern bieten fast unbegrenzte Bandbreiten. Derzeit werden immer noch neue Technologien entwickelt und implementiert, mit denen das Bandbreitenpotential von Glasfaserverbindungen für Netzwerke voll ausgeschöpft werden kann. 2. Wenn Sie die Bedeutung von Bandbreite verstehen und sich mit ihren physikalischen Grenzen vertraut machen, können Sie sehr viel Geld sparen. Die Kosten, die die verschiedenen Internet-Provider für ihre Dienste berechnen, hängen teilweise davon ab, welche durchschnittliche und welche Spitzenbandbreite Sie benötigen. Von diesem Standpunkt aus betrachtet bezahlen Sie für die Bandbreite. 05_Grundlagen Netzwerk.doc Kapitel 5 Grundlagen Netzwerk Seite 5 von 6

6 3. Als Netzwerkspezialist müssen Sie sich mit Bandbreite und Durchsatz auskennen. Sie sind für die Analyse der Netzwerkleistung wesentlich. Auch beim Einrichten eines komplett neuen Netzwerks spielt die Bandbreite eine sehr wichtige Rolle. 4. Sie müssen im Zusammenhang mit der "Datenautobahn" zwei wesentliche Punkte beachten: 1. Alle Arten von Daten können als eine lange Folge von Bits gespeichert werden. 2. Dieses Verfahren ist zwar praktisch, aber keinesfalls revolutionär. Die Tatsache, dass wir Billionen von Bits in einer Sekunde verfügbar machen können, bedeutet, dass es nicht mehr lange dauern wird, bis ein Computer irgendwo auf dieser Welt oder im Weltall mit einem anderen Computer in nur ein paar Sekunden oder kürzer kommunizieren kann. 5. Die Ansprüche an die Bandbreite, die ein Benutzer oder ein Unternehmen bzw. eine Einrichtung an ein Netzwerk stellt, werden im Laufe der Zeit steigen. Neue Multimedia- Software benötigt eine höhere Bandbreite als die Anwendungen, mit denen Mitte der neunziger Jahre gearbeitet wurde. Findige Programmierer und Benutzer entwickeln ständig neue Anwendungen für immer komplexere Aufgaben, die wiederum immer höhere Bandbreiten erforderlich machen. 5.5 Netzwerksymbole Ethernet Serialeleitung Tokenring FDDI Repeater Hubs Bridges Switch Router 05_Grundlagen Netzwerk.doc Kapitel 5 Grundlagen Netzwerk Seite 6 von 6