Netzwerke
Netzwerke bestehen aus einer Gruppe von Computern die durch ein Kommunikationssystem miteinander verbunden sind. Es bestehen zwei Möglichkeiten zur Verbindung von Computern in Netzen.
Eine Möglichkeit ist die Standardleitung, welche die permanente Verbindung mehrerer Computern ermöglicht. Es könnte sich um ein fest installiertes Kabel oder eine dauerhaft gemietete „Telefonleitung“ handeln.
Die zweite Möglichkeit ist eine vorübergehende Verbindung, wobei es sich entweder um eine Telefonleitung, über die per Modem die Verbindung aufgebaut wird, oder um eine Satelliten- und Richtfunk-verbindung.
Ein Netzwerk kann ein weltumspannendes Netzwerk oder ein LAN (Local Area Network) sein.
Durch kleine und große Netzwerke werden den Computeranwendern Mittel zur elektronischen Kommunikation und Informationsübertragung zur Verfügung gestellt.
Es gibt Kommunikationsarten, die anbieten, einfache Mitteilungen von einem Anwender an einen anderen Anwender zu versenden. Bei anderen Systemen werden zahlreiche Computer für die Durchführung einer Aufgabe verwendet und verteilen damit die Arbeitslast oder führen verschiedene Teilleistungen zusammen.
LOKALES NETZWERK (LAN), ist eine Gruppe von Computern und anderen Geräten, die z.B. durch ein Großraumbüro verteilt und durch bestimmte Kommunikationskabel miteinander verbunden sind.
Innerhalb eines Netzwerkes kann jedes Gerät mit einem anderen Gerät Informationen austauschen. Es sind meist teure Mikrocomputer und gemeinsame oft teure Ressourcen wie z.B. Laserdrucker und große Festplatten enthalten. Eine Vielzahl von Geräten und Computern werden von modernen LANs unterstützt.
Zwei wichtige Dinge sind zu beachten, und zwar, dass jedes Gerät die passenden physikalischen und Daten übertragenen Protokolle verwenden muss und alle Geräte, die miteinander kommunizieren wollen, müssen die selben höheren Kommunikationsprotokolle verwenden.
Größere zusammengesetzte Netzwerke werden mehrere LANs durch Brücken (Bridges) verbunden, die als Übertragungspunkte zwischen den Einzelnetzwerken funktionieren. Gateways sind dazu da verschiedenartige LANs miteinander zu verknüpfen, die sowohl Daten übertragen als auch Konvertierung anhand der Protokolle des empfangenden Netzwerkes vornehmen. Auf diese Weise lassen sich LANs mit anderen öffentlichen oder privaten Netzen verbinden. Solche Anordnungen nennt man auch Globales Netz. Werden verschiedene LANs in einer Stadt zusammengeschlossen so entsteht ein MAN (Metropolitan Area Network)
Die Geräte in einem LAN werden auch als Knoten bezeichnet, die mit Kabel verbunden werden, und dadurch die Nachrichten übermittelt werden können. Es gibt eine Auswahl von Kabeltypen, wie z.
B. das Twisted-Pair-Kabel (verdrilltes Drahtpaar), Koaxialkabel und Glasfaserkabel.
Bei vielen Betrieben ist es günstiger, mehrere LANs zu installieren, da jede Abteilung andere Software haben muss. Deswegen ist ein großes Netz auch viel langsamer, weil alle Daten an alle geschickt würden. So werden aber nur die erforderlichen Informationen außerhalb des lokalen Netzes gebracht. Dies wird von verschiedenen Kopplungseinheiten verwirklicht (Repeater, Bridges, Router, Gateways,.
..).
Man kann lokale Netze aber auch über Standleitungen verbinden. Bevor eine Nachricht an eine Station in einem anderen Lokalen Netz geschickt wird, wird die Nachricht an einen Router gesendet, der die Weitergabe übernimmt. Falls das Zielnetz nicht direkt von Router durchführbar ist, wird die Nachricht an den nächstliegenden Router geschickt.
Ein Router muss die gesamte Topologie des Netzes kennen.
ARPANET (Advanced Research Projects Agency- Netzwerk) Das ARPANET
ist ein US- amerikanisches Netzwerk und besteht aus ca. 60 000 Computern mittlerer bis hoher Datentechnik. Es wurde 1990 eingestellt. Das ARPANET wurde von dem US- Verteidigungsministerium (DARPANET > Defense Advanced Research Projects Agency) ende der 60er Jahre entwickelt. Es liefert die Grundsteine für das heutige Internet.
Obwohl das ARPANET dem US- Verteidigungsministerium unterstand, wurde es nicht nur zu militärischen Zwecken genutzt. Dieses diskrete Forschungswerk sollte u.a. auch Universitäten und Forschungsorganisationen die Möglichkeit zum freien Informationstausch geben.
Damit das Netz auch funktionsfähig bleibt, wenn eine oder mehrere Leitung durch Krieg oder Unfälle zerstört sind, muss das System automatisch auf andere umschalten und auf diese Weise selbständig eine funktionierende Verbindung zwischen zwei Orten herstellen können. Die Funktionstüchtigkeit bleibt durch „Dynamisches Umleiten“ erhalten.
Der zuleitende Computer versendet die betreffenden Daten in Form eines besonderen Pakets, in dem die Empfängeradresse beinhaltet ist, ähnlich wie bei dem Internet Protokoll. Beim Ausfall von Verbindungen gewährleistet der sendende Computer die Umleitung über andere, noch bestehende Verbindungen, um so die Daten fehlerfrei zum Endempfänger gelangen.
Das TCP/IP ist ein systemunabhängiges Protokoll, das auf allen am Netz angeschlossenen Rechnern installiert ist. Ein Protokoll beinhaltet einige Regeln, die festlegen, wie bei der Übertragung eventuell aufgetretene Fehler beseitigt werden und Daten zwischen zwei Computern ausgetauscht werden können. Bei den im Internet verwendeten Protokolle werden alle Daten in Blöcken (Packets) aufgeteilt und verschickt. Falls Leitungsstörungen auftreten werden verloren gegangene Packets automatisch neu angefordert.
Im Internet gibt es zwei grundliegende Protokolle: Bei dem Internet Protokoll (IP) werden die Daten in einzelne Pakete aufgeteilt, die alle mit einem sogenannten „Header“ versehen sind, in dem die Adresse des Empfängers vermerkt ist. Für die korrekte Zustellung dieser Pakete ist allerdings ein anderes Protokoll verantwortlich. Dieses Protokoll nennt sich Transmission Control Protocol (TCP).
Grundsätzlich werden die Pakete über verschiedene Leitungen und Netzwerke verschickt, da das Netz bei jedem neuen Packet die Route entsprechend der geringsten Auslastung neu bestimmt.
Client- Server- Netzwerk:
Das Client- Server- Netzwerk ist eine typische Art des LANs. Der Server (Hauptcomputer) übernimmt die administrativen Aufgaben des Netzwerkes: Er verwaltet Anfragen des Clients („Gäste“), stellt Ressourcen zur Verfügung und regelt ihre Freigabe.
Peer- To- Peer:
Das Peer To Peer Netzwerk wird vor allem in kleineren Unternehmen bevorzugt, weil es wegen der kleinen Zahl der angeschlossenen Rechner keinen so hohen administrativen Aufwand benötigt wie ein großes Firmennetzwerk in Client- Server- Struktur
Sternstruktur
Baumstruktur
Ringstruktur
Busstruktur
Man kann eine Sternstruktur mit einer Telefonzelle vergleichen, da im Zentrum die Zentrale (FileServer) steht, von der aus alle Anschlüsse sternförmig zu den einzelnen Computern oder angeschlossenen Peripheriegeräten weggehen. Nur PCs können als Einzelplatzsysteme weiterarbeiten, soweit sie nicht auf zentrale Datenbestände oder Programme zugreifen müssen. Das System ist auf das Potential des
Zentralrechners angewiesen. Ein sogenanntes Zugriffsverfahren ist dazu nicht notwendig.
Die Baumstruktur ähnelt der Sternstruktur. Sie besitzt einen Zentralrechner, über den alle Aktivitäten ausgeführt werden.
Die Anschlüsse weiten sich wie die Äste eines Baumes, die alle vom Stamm aus wachsen. Auch bei dieser Struktur können am Endpunkt Computer, Drucker etc. stehen. Sie sind allerdings alle abhängig von der Funktionstüchtigkeit des Zentralrechners abhängig: Es wird ein CSMA/CD- Zugriffsverfahren verwendet. Derzeit sind als lokale Netzwerke allerdings Ring- und Busstrukturen am ehesten anzutreffen. Der Vorteil besteht darin das sie keinen zentralen FileServer besitzen.
Alle angeschlossenen Einheiten können miteinander kommunizieren, Signale empfangen und senden. Ring- und Busstrukturen differenzieren sich meistens im Zugriffsverfahren.
Die Ringstruktur ist eine abgeriegelte Riege mit einer Verbindung von Punkt zu Punkt, wobei die Daten in einer bestimmten Richtung durch den Ring zirkulieren. Von einer Station die nicht für den Empfang bestimmt ist, werden die übertragenen Signale verstärkt und zur nächsten Station weitergeleitet. Ringnetze können über weite Strecke ausgelegt werden, wobei die Signale nicht schwächer werden. Wenn eine Station ausfällt, bricht das ganze Netz zusammen.
Ein System kann einfach aus einem Ringnetz herausgenommen werden indem seine Verbindung an den nächsten Rechner angeschlossen wird. Als Zugriffsverfahren benutzt man die Token- Passing- Methode.
4. Die Busstruktur ähnelt einer Hauptstraße, die auf beiden Seiten abzweigenden Sackgassen hat, wobei über die Sackgassen die Stationen mit der Hauptstraße verbunden sind. Die Daten werden von der sendenden Station aus in beide Richtungen übertragen. Wird die Hauptstraße beschädigt, so funktioniert nur noch der Teil auf der Seite des Hauptrechners.
Durch die Beschädigung der Sackgasse, wird die Arbeitsfähigkeit des Rechners in diesem Punkt beeinträchtigt. Als Zugriffsverfahren verwendet man meist Verfahren mit Kollisionserkennung (Datenzusammenstöße werden erkannt). Das bekannteste ist das CSMA-CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection)
Die IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers; große herstellerneutrale Vereinigung die probiert, die Wünsche und Interessen der User umzusetzen) hat mit ihrem Standard IEEE 802 die zu große Anzahl an LAN – Systemen auf einige Grundsysteme reduziert.
Ethernet
Das Ethernet ist der am meisten benutzte LAN – Standard. Die Kosten halten sich in Grenzen und es bietet ein hohe Betriebssicherheit. Der passive Basisbandbus, den das Ethernet verwendet, ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von 10Mbit/s.
Das Zugangsprotokoll ist CSMA/CD. Die Netzwerklänge von 2500m kann nicht überschritten werden. Es ist möglich bis zu 1024 Stationen anzuschliessen.
Wenn an ein LAN mehrere Stationen angeschlossen sind, benutzen sie alle das gleiche Übertragungsmedium. Technisch besteht es aus Kupferleitungen, Koaxialkabeln oder Glasfaserleitungen. Für welchen Kabeltyp man sich entscheidet, hängt von der Teilnehmerzahl, verlangter Übertragungsrate und Preisvorstellungen ab.
Die Verlegbarkeit (Durchmesser und Biegsamkeit), die Dämpfung bei bestimmten Länge, die Anfälligkeit auf äußerliche Störeinflüsse, die Höhe der Übertragungsraten und die Anschaffungskosten sind die Faktoren die die genannten Kabeltypen unterscheiden. Zum Beispiel die verdrillte Zweidrahtleitung (Telefonleitung) ist störanfällig, hat eine Übertragungsrate von 9,6 Kbit – 19,2 Kbit pro Sekunde und liegt in der mittleren Preisklasse. Die teuere verdrillte Vierdrahtleitung ist nur gering störanfällig und erreicht eine Übertragungsrate von 16Mbit/s. Das Koaxialkabel hat eine Übertragungsrate von 50Mbit, ist sehr gering störanfällig und liegt in der mittleren Preisklasse.
Das Glasfaserkabel überträgt Bits im Giga Bereich und ist somit das schnellste Übertragungsmedium. Zusätzlich Besitz es fast keine Störanfälligkeit und liegt (trotzdem) in der mittleren Preisklasse.
NetBEUI
Der Name NetBeui steht für NetBios ( Programminterface für Applikationen) Extented User Interface. Dieses Netzwerkprotokoll wird von allen Microsoft- Netzwerk- Systemen und IBM LAN- Server- basierten Systemen verwendet.
TCP/IP
Transmission Control Protocol/ Internet Protocol. Auf diesem Protokoll ruhen FTP und http im Internet. Unter anderem ist es auch der De-facto-Standard im Ethernet- Systemen. Es wurde von der Darpa entwickelt.
TCP und IP sind zwei eigenständige Protokolle. Das TCP ist das komplette Protokollpaket. Beim IP werden die Daten in Pakete aufgeteilt und dann versandt. Das TCP/IP hat die Aufgabe beim Zielrechner die Pakete wieder richtig zusammenzusetzen.
C) IPXSPX Internetwork Packet Exchange. Es ist in von Xerox entwickeltes Protokoll, und wurde von Novel verbreitet.
Es stellt das Basisprotokoll von NetWare da. Ein IPX- Router verbindet LANs. So ist eine Kommunikation zwischen den einzelnen Networkstations möglich. Als Aufsatz auf IPX läuft SPX ( Sequenced Packet Exchange). Es wird für NetWare als Kommunikationssystem für Client- Server eingesetzt.
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