Technische Grundlagen von Netzwerken

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1 Technische Grundlagen von Netzwerken Definition des Begriffes Rechnernetz Ein Netzwerk ist ein räumlich verteiltes System von Rechnern, die miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine gemeinsame Nutzung von Daten und Geräten möglich. Warum vernetzt man Computer? Gründe und Ziele der Vernetzung von Computern Austausch von Dokumenten, Informationen, Zugriff auf zentrale Datenbestände von jedem angeschlossenen Rechner Kostensenkung durch gemeinsame Nutzung von Geräten Erleichterung der Datensicherung (z.b. Streamerlaufwerk im Server) Erhöhung der Verfügbarkeit bei Ausfall von Geräten (z.b. RAID-System im Server) Optimierung der Rechnerauslastung (Rechner mit Spezialaufgaben Serverdienste) Optimierung der Wartung (z.b. Fernwartung) Probleme/Nachteile von Rechnernetzen kostenintensiv (spezielle Hardware- und Softwarekomponenten sind erforderlich, Einsatz von Fachpersonal) Probleme mit Datenschutz und Datensicherheit (unberechtigtes Ausspähen von sensiblen Daten, Manipulation von Daten durch Viren, Hacker etc.) Unterscheidung von Netzwerken nach ihrer räumlichen Ausdehnung (LAN, WAN) LAN: Das Local Area Network ist gekennzeichnet durch eine begrenzte geografische Ausdehnung z.b. auf ein Firmengelände. Im Normalfall werden keine Leitungen öffentlicher Anbieter genutzt. WAN: Das Wide Area Network zeichnet sich durch eine unbegrenzte geografische Ausdehnung aus. Für die Übertragungswege der Daten werden dabei öffentliche Leitungen benutzt. Grundkonzepte der Vernetzung (Peer to Peer und Client-Server) Peer-to-Peer: Alle Computer sind gleichberechtigt. Die Ressourcen im gesamten Netz sind alle auf die beteiligten Rechner verteilt. Jeder Benutzer ist lokal selbst für die Sicherheit und Freigabe der Ressourcen verantwortlich. (Bsp.: FileSharing-Netze) Keine Extrakosten für Server kostengünstig Kein spezielles Serverbetriebssystem erforderlich Nachteile: Keine zentrale Verwaltung Ab einer bestimmten Größe ist das Netzwerk kaum noch zu koordinieren Probleme mit Datenschutz und Datensicherheit (Jeder Nutzer ist für sich selbst verantwortlich!) technische_grundlagen.rtf - 1 -

2 Client-Server: Es findet eine Aufgabenteilung statt. Ein oder mehrere Rechner stellen zentral als Server Ressourcen und Dienstleistungen zur Verfügung. Die übrigen Rechner (Clients) können nach erfolgreicher Anmeldung auf diese Dienstleistungen zugreifen. Beispiele für Server- Dienste: File Server, Print Server, Mail Server, Web Server, Datenbank Server, Proxy Server Zentrale Verwaltung von Nutzern, Daten und Geräten Nachteile: Hohe Kosten für Server, spezielles Betriebssystem und hochqualifiziertes Personal Printserver Fileserver der Universität Erlangen technische_grundlagen.rtf - 2 -

3 Beispiele für Server: Server des Rechenzentrums der Universität Jena: technische_grundlagen.rtf - 3 -

4 Serverfarmen: unterschiedliche Arten der Vernetzung (Topologien) z.b. Bus, Baum- und Sterntopologie Topologie kennzeichnet die Struktur der Verbindungen von Geräten in einem Rechnernetz Bus Topologie: Alle Rechner sind nacheinander an einem Strang angeschlossen. Es genügt ein einziges Kabel. Die Kabelenden sind jeweils mit einem Widerstand abgeschlossen, so dass keine Signalreflexionen entstehen können. Geringe Kabelmengen niedrige Kosten Keine Störungen im Netz beim Ausfall einer Station Nachteil: Hoher Datenverkehr, da eine Station an alle anderen Stationen sendet Störung des Übertragungsmediums (Kabel, Stecker, Netzwerkkarte) blockiert den gesamten Netzwerkstrang aufwändige Fehlersuche Stern Topologie: Alle Rechner sind über ein Kabel mit einem zentralen Verteiler (Switch) verbunden Verteiler wirkt gleichzeitig als Verstärker Defektes Kabel oder defekte Station hat keine Auswirkungen auf das restliche Netz Problemloses Erweitern des Netzes möglich Nachteile: Hohe Kabelmengen relativ hohe Kosten Bei Ausfall des zentralen Verteilers ist kein Netzwerkverkehr mehr möglich technische_grundlagen.rtf - 4 -

5 Baumtopologie: verbindet mittels eines Uplinks der Verteiler hierarchisch mehrere Netze der Sterntopologie; wird häufig in großen Gebäuden eingesetzt Vorteile einfache Erweiterbarkeit übersichtlich Nachteile Ausfall / Überlastung eines übergeordneten Verteilers hat die Beeinträchtigung aller nachgeordneten Verteiler Computer zur Folge Ausfall der Wurzel führt zum Totalausfall des Netzwerkes Datenübertragungsmedien, die in Rechnernetzen verwendet werden (Kabel, Funk, Lichtwellenleiter)! Kupferkabel Funk (WLAN) Lichtwellenleiter technische_grundlagen.rtf - 5 -

6 Geräte, die benötigt werden um Computer miteinander zu vernetzen Netzwerkkarte Switch DSL-Modem Sky-DSL Powerline technische_grundlagen.rtf - 6 -