Netzwerktopologien. Unter Netzwerktopologie versteht man die Art und Weise (Struktur), in der die einzelnen Netzwerkelemente verbunden werden.

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Harald Berger
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1 Netzwerktopologien Folie: 1 Unter Netzwerktopologie versteht man die Art und Weise (Struktur), in der die einzelnen Netzwerkelemente verbunden werden. Unter physikalischer Topologie versteht man die räumliche Verbindung von Netzwerkkomponenten. Unter logischer Topologie versteht man die Organisation der Kommunikationswege zwischen den angeschlossenen Netzwerkstationen.

Bustopologie Folie: 2 Vor allem in kleinen lokalen Netzen war die Busstruktur weit verbreitet. Ein typisches Beispiel dieser Technik stellen ältere Standards des Ethernet dar.

2 Bustopologie Folie: 2 Vor allem in kleinen lokalen Netzen war die Busstruktur weit verbreitet. Ein typisches Beispiel dieser Technik stellen ältere Standards des Ethernet dar. Über eine gemeinsame Datenleitung (z. B. Koaxialkabel) können alle angeschlossenen Stationen gleichberechtigt miteinander kommunizieren. Die Enden der Busleitung sind durch Abschlusswiderstände zu terminieren, damit es nicht zu Signalreflexionen kommt. An einen Bus können Teilnehmer an beliebiger Stelle angekoppelt werden. Vorteile: einfache Installation einfache Erweiterbarkeit geringe Kosten Nachteile: hohe Störanfälligkeit des Mediums bei steigender Anzahl von Stationen hohe Anzahl von Kollisionen bei Zugriffen Probleme bei Fehlersuche und -analyse bei Störung des Übertragungsmediums Störung der gesamten Kommunikation Ethernet: Bezeichnung eines weit verbreiteten Netzwerkstandards. Ethernet Varianten wie 10Base-2 und 10Base-T sind für Bustopologien genormt.

Sterntopologie Folie: 3 Die typische Vernetzungsform der mittleren Datentechnik ist die Verwendung eines Zentralrechners mit sternförmig über Kabel angebundenen Terminals.

Neben der Vernetzung über einen Zentralrechner kann man auch die Verbindung über einen Hub oder Switch als physikalische Sterntopologie betrachten.

3 Sterntopologie Folie: 3 Die typische Vernetzungsform der mittleren Datentechnik ist die Verwendung eines Zentralrechners mit sternförmig über Kabel angebundenen Terminals. Eine Kommunikation zwischen den Terminals und Arbeitsstationen erfolgt ausschließlich über den Zentralrechner. Neben der Vernetzung über einen Zentralrechner kann man auch die Verbindung über einen Hub oder Switch als physikalische Sterntopologie betrachten. Moderne lokale Netze sind üblicherweise sternförmig angelegt. Bei der Sterntopologie sind alle angeschlossenen Stationen zentral mit einem Sternpunkt verbunden. Vorteile: hohe Übertragungssicherheit hohe Übertragungsbandbreite Nachteile: hoher Aufwand in der Installation anfällig gegen Störung oder Ausfall des Sternpunktes

4 Ringtopologie Folie: 4 In einem Ring wird jede Station mit einem Vorgänger und einem Nachfolger in Form eines geschlossenen Ringes verbunden. Nur eines der IT- Systeme kann eine umlaufende Nachricht bearbeiten. Ein typisches Beispiel ist der Token Ring. Moderne Ringnetze werden häufig als logische Ringe organisiert, sind jedoch physikalisch in Sternform ausgeführt. Auf diese Weise werden die Vorteile einer sternförmigen Verkabelung mit den Vorteilen einer Ringkommunikation verbunden. In einer Ringtopologie sind alle angeschlossenen Stationen nacheinander folgend in Form eines Ringes verbunden. Vorteile: hohe Ausfallsicherheit hohe Übertragungssicherheit garantierte Übertragungsbandbreite Nachteile: hohe Installationskosten hohe Komplexität

Baumtopologie Folie: 5 Aufbauend auf der Sternstruktur lassen sich größere Netze in Form einer Baumtopologie entwickeln. Durch die Verwendung von Hubs, Switches, Routern, Gateways usw.

5 Baumtopologie Folie: 5 Aufbauend auf der Sternstruktur lassen sich größere Netze in Form einer Baumtopologie entwickeln. Durch die Verwendung von Hubs, Switches, Routern, Gateways usw. können Netze entstehen, die sehr flexibel in ihrer Struktur sind. In der Praxis können durch die historische Entwicklung von Netzwerken in den Baumstrukturen durchaus auch Bus- und Ringtopologien enthalten sein. Durch die Zusammenführung unterschiedlicher Topologien und mehrerer Hierarchieebenen können Gesamtnetzwerke schnell eine große Komplexität erreichen. Baumtopologien sind typische Ergebnisse einer strukturierten Verkabelung. Eine Baumtopologie ist die hierarchische, sternförmige Verbindung mehrerer Sterntopologien.

Vermaschte Topologie Folie: 6 Bestehen zwischen zwei Rechnern oder Netzen zwei oder mehr Verbindungen, so spricht man von einer vermaschten Topologie.

6 Vermaschte Topologie Folie: 6 Bestehen zwischen zwei Rechnern oder Netzen zwei oder mehr Verbindungen, so spricht man von einer vermaschten Topologie. Im Extremfall ist jede Station mit jeder anderen verbunden. Es wird dann auch von einer vollständigen Vermaschung gesprochen. Mit dieser Struktur sind ein sehr hoher Aufwand an Verkabelung und Verwaltung und damit hohe Kosten verbunden. In einer vermaschten Topologie ist ein angeschlossenes System über mehrere physikalische Verbindungen mit anderen Systemen verbunden. Anwendung findet diese Form der Vernetzung dann, wenn eine sehr schnelle, direkte und ausfallsichere Kommunikation zwischen den einzelnen Stationen erforderlich ist. Dies ist zum Beispiel in der Steuerung und Uberwachung von Produktionsprozessen der Fall. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Erzeugung eines Rechnerverbundes, welcher nach ausen hin als ein einziger Zentralrechner in Erscheinung tritt (z. B. als Rechnercluster). Hierzu werden dann auch z.t. Grosrechner mit eingebunden. Vorteile: hohe Ausfallsicherheit hohe Übertragungssicherheit hohe Übertragungsbandbreite Nachteile: hohe Installationskosten hohe Komplexität

7 Backbone-Netze (1) Folie: 7 Die Betrachtung von Backbone-Netzen ist eigentlich nicht zwingend unter dem Gesichtspunkt der Topologie einzuordnen, sondern eher unter ihrer Funktion. An dieser Stelle sind sie deshalb aufgeführt, weil sie als Rückgrat einzelne Netze leistungsfähig verbinden. Folgende Kriterien sind für die Auswahl und Beurteilung von Backbone Netzen wichtig: Hohe Ausfallsicherheit Hohe Übertragungsbandbreite Große Wartungsfreundlichkeit Leistungsfähige Anbindung von Netzen Ausgeführt werden Backbone Netze häufig als Lichtwellenleiter-Ringnetze. Der dazu verwendete Standard ist der FDDI-Standard. Auf der Basis von Kupferleitungen (Twisted-Pair) werden aber auch ATM-Netze genutzt. Backbone Netze verbinden einzelne Netze zu einem Gesamtnetz. Backbone: engl. Rückgrat FDDI: Fibre Distributed Data Interface, engl. verteilte Daten- Schnittstelle für (Lichtwellen-)Fasern ATM: Asynchronous Transfer Mode, engl. Asynchroner Übertragungsmodus

8 Backbone-Netze (2) Folie: 8

9 Räumliche Ausdehnung von Netzwerken Folie: 9 Einhergehend mit der Topologie werden Netzwerke häufig auch unter dem Gesichtspunkt ihrer räumlichen Ausdehnung eingeordnet. Die Anzahl der im Netzwerk verbundenen Rechner spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Eine präzise Abgrenzung ist hier nicht immer möglich. CAN: Ein Controller Area Network (CAN, früher auch Car Area Network) umfasst die Verbindung einzelner einfacher IT-Komponenten innerhalb eines sehr begrenzten Bereiches (wenige Meter). FAN: Die Vernetzung von Automatisierungskomponenten z. B. in der Produktionstechnik kann durch ein Field Area Network (FAN) organisiert werden (mehrere 100 Meter). PAN: Das Personal Area Network (PAN) umfasst die Vernetzung des häuslichen Bereiches (bis ca. 100 Meter). LAN: Unter einem Local Area Network (LAN) versteht man ein auf einen Raum, ein Gebäude oder ein Firmengelände begrenztes privates Netzwerk (bis mehrere 100 Meter). MAN: Metropolitan Area Networks (MAN) sind in der Struktur und Technik den LANs sehr ähnlich. Sie decken den Bereich mehrerer Firmengebäude oder einer Stadt ab (bis ca. 100 km). Diese Definition findet kaum noch Verwendung, da eine Abgrenzung zum WAN kaum möglich ist. WAN: Ein Wide Area Network (WAN) umfasst den Bereich eines Landes oder Kontinentes (bis mehrere 1000 km). GAN: Geht die geographische Ausdehnung über einen Kontinent hinaus und umfasst möglicherweise den gesamten Planeten, so spricht man von einem Global Area Network (GAN). Auch dieser Begriff wird in der Abgrenzung zum WAN kaum noch verwendet.

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