Netzwerke

Topologien

Netzwerke werden nach bestimmten Formen (Topologien) aufgebaut und konfiguriert. Dabei unterscheidet man zwischen logischen und physischen Topologien.

 

Physische Topologien  Logische Topologien
Unter physischen Topologien verstehen wir die reale physische Verkabelung der Komponenten. Hier werden die Netzelemente so dargestellt, wie sie auch in real mit einander verbunden sind. Bei einer logischen Topologie wird gezeigt, wie die Pakete durch das Netzwerk versendet werden. Sie ist rein logisch vorhanden und daher nicht real. Es wird keine Verkabelung der Hosts gezeigt, sondern wie Pakete im Netzwerk verschickt werden.

 

Logische Topologien können von der physischen Topologie abweichen. D.h. das sich die logischen und physischen Topologien im Aufbau und Aussehen unterscheiden. So kann z.B. eine logische Ring Verkabelung auch auf einer physischen Stern Verkabelung arbeiten.

 

Punkt-zu-Punkt/Point-to-Point Verbindung 

Bei einer Punkt-zu-Punkt oder englisch Point-to-Point (PtP) Verbindung handelt es sich um eine Verbindung zwischen nur zwei Netzelementen oder Hosts.

PtP Verbindungen können physisch oder logisch existieren.

Point-to-Point

Bei einer physischen PtP Verbindung wird eine feste und direkte Anbindung der Hosts untereinander vorgenommen. Als Beispiel kann man sich hier die Verbindung von zwei PC's über ein Netzwerkkabel vor Augen führen.

Wenn wir von einer logischen PtP Verbindung sprechen, handelt es sich zwar immer noch um eine Verbindung, welche zwischen zwei Hosts aufgebaut wird, aber dazwischen muss keine direkte Verbindung herrschen. Zwischen beiden Teilnehmern kann sich ein LAN oder WAN verbergen über das dann die Verbindung läuft. Ein Beispiel wären zwei Computer, die über das Internet miteinander verbunden sind. Physisch liegen sie zwar weit auseinander, aber logisch besteht zwischen beiden eine Verbindung.


Stern/Star - Erweiterter Stern/Extended Star

Bei einer Stern-Topologie handelt es sich um eine häufig im LAN, aber auch im WAN Bereich angetroffene Topologie. Im Englischen spricht man auch von einer Star Topologie.

Markant bei der Stern Topologie ist die Verbindung aller Hosts mit einem Zentralen Host. Als Beispiel: Mehrere Computer sind an einem Switch angeschlossen und können über diesen miteinander kommunizieren.

Neben der Stern Topologie gibt es noch den erweiterten Stern bzw. Extended Star. Bei dieser Topologie werden Sterne bzw. auch andere Topologien miteinander verbunden.

Stern / Star Topologie

Als Beispiel: Die beiden Switche der Sterne werden über einen Trunk miteinander verbunden. Somit können die Hosts beider Sterne miteinander kommunizieren.

Ein erweiterter Stern kann auch die Form eines Baumes besitzen, indem er sich von einem Startknoten aus immer weiter aufteilt und verzweigt. Hier spricht man von einer Baum Topologie.

Vorteile  Nachteile
  • jeder Host muss mit dem zentralen Knoten verbunden werden
  • fällt der Zentrale Knoten aus, funktioniert das Netzwerk nicht mehr
  • hohe Übertragungsraten möglich
  • über Switche können mehrere Verbindungen hergestellt werden
  • fällt ein Computer aus, funktioniert das Netzwerk weiter
  • defekte Verbindungen betreffen nur die jeweilige PtP Verbindung
  • zentrale Bündelung der Verbindungen

Vollvermascht/Full mesh

Bei einer vollvermaschten Topologie wird jeder Host mit jedem anderem Host im Netzwerk verbunden. Es findet also eine Vermaschung der Hosts untereinander statt.

Diese Technik wird meist, bzw. i.d.R. nur im WAN oder MAN Bereich eingesetzt, um eine hohe Ausfallsicherheit, Redundanz und Bandbreite zu gewährleisten.

Vollvermascht / Full mesh

In dieser Konstellation könnten wichtige Netzknoten wie Router miteinander vernetzt werden. Falls ein Router ausfällt, können die anderen ohne Probleme weiter arbeiten und das Netz fängt durch die vielen Verbindungen den Ausfall ab.

Neben der Vollvermaschung gibt es auch die einfache Vermaschung, bei der nicht jeder Host mit jedem anderen Host verbunden wird.

Vorteile  Nachteile
 
  • hohe Ausfallsicherheit durch viele mögliche Redundanzen
  • hohe Bandbreiten möglich
  • viele mögliche Wege, die ein Paket durchlaufen kann
 
  • jeder Host muss mit jedem anderen verbunden werden
  • viele Verbindungen
  • kein zentrales Management

Bus Topologie

Bei einer Bus-Topologie handelt es sich um eine einzige Leitung, an der alle Teilnehmer durch Stiche angeschlossen sind. Bei einem Stich handelt es sich um einen Abzweig am Kabel zum Endgerät. Man kann es sich wie eine T-Kreuzung im Straßenverkehr vorstellen. Das Medium wird an den Enden mit Abschlusswiderständen terminiert um Signalreflexionen zu verhindern.

Bus Topologie

Da das Medium mit allen anderen geteilt wird, kann immer nur ein Host senden und alle anderen empfangen und werten die Daten aus und schauen, ob sie für sich bestimmt sind.

Vorteile  Nachteile
 
  • wenig Administration            
  • günstig einzurichten
 
  • geringe Bandbreite
  • wenige Anwendungen zeitgleich
  • mögliche Kollisionen auf dem Medium
  • bei Kabelbruch bricht das Netzwerk zusammen

Ring - Doppel Ring

Bei einer Ring Topologie werden die Hosts untereinander ringförmig verbunden, d.h. jeder Host hat genau 2 Nachbarn mit denen er verbunden ist. Pakete werden in einer Richtung von Host zu Host weitergereicht bis sie seinen Ziel Host erreicht haben.

Ring / doppel Ring Topologie

Eine Ring Topologie kann physisch als auch logisch vorhanden sein. Bei einer logischen Ring Topologie liegt ein physischer Stern zugrunde, bei dem am Knotenpunkt ein Verteiler den Ring simuliert, indem er von einem Port zum nächsten weiterleitet.

Sofern der Ring unterbrochen wird kann über bestimmte Protokolle in eine Art Bus-Topologie betrieb umgeschaltet werden bzw. Pakete werden dann in die andere Richtung übertragen.

Bei einem Doppel Ring wird ein zweiter Ring räumlich getrennt, vom anderen Ring aufgebaut. Die räumliche Trennung ist sinnvoll, um bei einer Unterbrechung durch äußere Einflüsse den Schaden auf einen Ring zu beschränken. Als Beispiel: Eine Doppel Ring Verkabelung wird in zwei verschiedenen Kabeltrögen verlegt, um im Falle einer Beschädigung weiterhin die Kommunikation auf der anderen Leitung zu gewährleisten.

Vorteile  Nachteile
 
  • wenig Administration
  • Redundanz bei Doppel Ring oder einfachem Ring mit Protokollen
  • Hosts wirken wie Verstärker
  • einfache Erweiterbarkeit
  • keine Kollisionen im Ring
 
  • sofern keine Protokolle beim einfachen Ring eingesetzt werden, führt Unterbrechung zu komplettem Ausfall
  • keine Möglichkeit der Zugriffsrechte im Netzwerk


 

 

 

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