Grundlagen und Netzwerk-Topologien
Was ist ein Computernetzwerk?
Ein Computernetzwerk ist eine Verbindung mehrerer Computer, die es ermöglicht, Daten untereinander auszutauschen. Die Vernetzung bringt viele Vorteile: Ressourcen wie Drucker oder Dateien können gemeinsam genutzt werden, Kommunikation zwischen den Nutzern wird ermöglicht und zentrale Dienste wie Webserver oder Datenbanken werden für alle zugänglich gemacht. Ohne Netzwerke wäre unsere moderne, vernetzte Welt undenkbar.
Peer-to-Peer (P2P) vs. Client-Server
Bei der Organisation von Netzwerken gibt es zwei grundlegende Ansätze, die sich fundamental unterscheiden.
Peer-to-Peer (P2P) bedeutet, dass alle Computer im Netzwerk gleichberechtigt sind. Jeder Computer kann sowohl Daten bereitstellen als auch empfangen, ohne dass es eine zentrale Stelle gibt. Stell dir vor, du tauschst Dateien direkt mit einem Freund aus - genau so funktioniert P2P. Der große Vorteil liegt in der Einfachheit: Es wird kein spezieller Server benötigt. Allerdings wird dieses Modell schnell unübersichtlich, wenn viele Computer beteiligt sind, da jeder mit jedem kommunizieren muss.
Das Client-Server-Modell verfolgt einen anderen Ansatz: Ein zentraler Server stellt Dienste bereit, und die Clients (also die Arbeitsplatzrechner) greifen auf diese Dienste zu. Wenn du eine Webseite aufrufst, ist dein Browser der Client und der Webserver stellt die Webseite bereit. Dieser Ansatz bietet eine zentrale Verwaltung und bessere Kontrolle über die Dienste. Der Nachteil ist allerdings, dass der Server zu einem kritischen Punkt wird - fällt er aus, können die Clients nicht mehr auf die Dienste zugreifen.
Netzwerk-Topologien
Die Topologie beschreibt die Struktur eines Netzwerks - also wie die Computer physisch oder logisch miteinander verbunden sind.
Die Stern-Topologie ist heute die am häufigsten verwendete Form. Alle Computer sind mit einem zentralen Gerät verbunden, typischerweise einem Switch oder Router. Diese Struktur bietet einen entscheidenden Vorteil: Fällt ein einzelner Computer aus, funktioniert der Rest des Netzwerks weiter. Der zentrale Punkt ist allerdings auch die Schwachstelle - fällt das zentrale Gerät aus, ist das gesamte Netzwerk betroffen.
Bei der Bus-Topologie hängen alle Computer an einem gemeinsamen Kabel, dem Bus. Diese Struktur wurde früher häufig mit Koaxialkabeln eingesetzt, hat sich aber nicht durchgesetzt, weil eine einzige Unterbrechung des Kabels das gesamte Netzwerk lahmlegt.
Die Ring-Topologie verbindet Computer ringförmig, sodass die Daten im Kreis herumlaufen. Diese Struktur wurde bei Token Ring-Netzwerken verwendet, spielt heute aber kaum noch eine Rolle.
Eine Mesh-Topologie verbindet jeden Computer mit mehreren anderen Computern. Dadurch entsteht ein sehr ausfallsicheres Netzwerk, weil die Daten verschiedene Wege nehmen können. Diese Struktur findet man heute bei WLAN-Mesh-Systemen oder im Backbone des Internets.
LAN, WAN und Internet
Netzwerke werden auch nach ihrer geografischen Ausdehnung unterschieden.
Ein LAN (Local Area Network) ist ein lokales Netzwerk, das auf ein Gebäude oder Gelände begrenzt ist. Typische Beispiele sind Schulnetzwerke oder Heimnetzwerke. LANs zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit und geringe Latenz aus, weil die Entfernungen kurz sind.
Ein WAN (Wide Area Network) ist ein Weitverkehrsnetzwerk, das LANs über große Entfernungen verbindet. Unternehmen nutzen WANs beispielsweise, um ihre verschiedenen Standorte miteinander zu vernetzen.
Das Internet ist das größte Netzwerk überhaupt - ein weltweites "Netzwerk der Netzwerke", das unzählige LANs und WANs miteinander verbindet.
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Wichtige Netzwerkgeräte
Ein Switch verbindet mehrere Geräte innerhalb eines LANs und leitet Datenpakete gezielt zum richtigen Empfänger weiter. Der Switch arbeitet mit MAC-Adressen und sorgt dafür, dass jedes Datenpaket nur an den Port geschickt wird, an dem der Empfänger angeschlossen ist.
Ein Router hat eine andere Aufgabe: Er verbindet verschiedene Netzwerke miteinander und entscheidet, welchen Weg die Datenpakete durch das Netzwerk nehmen sollen. Router arbeiten mit IP-Adressen und sind die Vermittler zwischen verschiedenen Netzwerken.
Ein Gateway ist die Verbindungsstelle zwischen zwei unterschiedlichen Netzwerken. In Heimnetzwerken ist der Router oft gleichzeitig das Gateway zum Internet.