Netzwerktopologien
Als Azubi in der IT-Welt begegnen dir früher oder später auch Netzwerktopologien. Doch was steckt hinter Begriffen wie Stern-, Ring- oder Baum-Topologie? Keine Sorge, ich erkläre es dir ganz einfach! In diesem Teil tauchen wir ein in die wichtigsten Netzwerkstrukturen und ich zeige dir, wie sie funktionieren, wo ihre Vor- und Nachteile liegen und wie du die passende Topologie für dein Netzwerk auswählst.
Was ist eine Netzwerktopologie?
Stell dir vor, du hast ein großes Haus mit vielen Zimmern. Die Netzwerktopologie ist wie ein Plan, der zeigt, wie die Zimmer (Computer, Smartphones, Drucker usw.) und die Flure (Kabel, WLAN) miteinander verbunden sind. Es gibt verschiedene Arten von Plänen (Topologien), die alle ihre eigenen Vor- und Nachteile haben.
Warum ist das wichtig?
Die Wahl der richtigen Netzwerktopologie ist entscheidend für die Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit eines Netzwerks. Stell dir vor, in deinem Haus gibt es nur einen einzigen Flur. Wenn dieser Flur blockiert ist, können alle anderen Zimmer nicht erreicht werden. So ähnlich ist es in einem Netzwerk: Eine ungünstige Topologie kann zu Engpässen und Ausfällen führen.
Arten von Netzwerktopologien?
Physische Topologie
Die physische Topologie beschreibt die räumliche Anordnung der Geräte in einem Netzwerk und die Art der Kabelverbindung zwischen ihnen. Stell dir vor, du schaust auf einen Schaltplan oder eine Karte, die zeigt, wo die Computer, Server, Router und Kabel in einem Gebäude oder einem Netzwerkraum platziert sind.
Beispiele dafür sind die Stern - Topologie, Bus - Topologie, Ring - Topologie.
Logische Topologie
Die logische Topologie hingegen beschreibt, wie die Daten im Netzwerk fließen, unabhängig von der physischen Anordnung der Kabel. Es geht darum, welchen Weg die Informationen nehmen, um von einem Gerät zum anderen zu gelangen.
Beispiel dafür wer ein oder einen .
Ethernet - Datenpaket In den meisten modernen Netzwerken, die eine Stern-Topologie verwenden, werden Datenpakete über Ethernet-Protokolle übertragen. Dabei werden die Daten direkt vom Absender zum Empfänger geschickt, obwohl die Kabel physisch zu einem zentralen Switch führen. Die logische Topologie ist hier also eher eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung.
Token Ring In älteren Netzwerken, die eine Ring-Topologie verwendeten, gab es ein "Token" (eine Art digitale Erlaubnis), das im Ring herumwanderte. Nur wer das Token hatte, durfte Daten senden. Die logische Topologie entsprach hier der physischen Ring-Topologie.
Zusammenhang / Unterschied
Unterschied:
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Physische Topologie ist die sichtbare, greifbare Anordnung der Geräte und Kabel
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Logische Topologie ist die unsichtbare Art und Weise, wie Daten fließen
Zusammenhang:
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Physische Topologie kann die logische Topologie beeinflussen, muss es aber nicht.
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Bei vielen modernen Netzwerken ist die logische Topologie flexibler und wird durch Protokolle und Software bestimmt.
Beispiel
Bürogebäude
In einem Bürogebäude sind die meisten Computer über eine Stern-Topologie mit einem zentralen Switch im Serverraum verbunden (physisch). Die Daten werden jedoch meist direkt von einem Computer zum anderen geschickt, ohne den Umweg über alle anderen Computer zu nehmen (logisch).
Grundlegende Konzepte für die Topologie
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Knoten: Das sind die Geräte im Netzwerk (Computer, Server, Drucker usw.).
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Verbindungen: Das sind die Wege, über die die Daten fließen (Kabel, WLAN).
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Übertragungsmedium: Das ist das Material, über das die Daten transportiert werden (Kupferkabel, Glasfaser, Funkwellen).
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Bandbreite: Wie viele Daten in einer bestimmten Zeit übertragen werden können (z.B. eine Autobahn mit vielen Spuren).
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Latenz: Die Verzögerung, bis Daten ihr Ziel erreichen (z.B. eine lange Schlange auf der Autobahn).
Client - Server - Modell vs. Peer - to - Peer Modell
Client - Server Modell:
Ein zentraler Server (wie ein "Chef") stellt Dienste für die Clients (die "Mitarbeiter") bereit.
Peer to Peer Modell:
Alle Computer sind gleichberechtigt und können Daten direkt miteinander austauschen (wie eine Gruppe von Freunden, die sich gegenseitig helfen).
Netzwerktopologien im Überblick
Bus-Topologie
Definition: Bei der Bus-Topologie sind alle Geräte an einem einzigen Kabelstrang (dem "Bus") miteinander verbunden. Daten werden in beide Richtungen übertragen und von allen Geräten empfangen.
Vorteile
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Einfache Installation und geringe Kosten, da wenig Kabel benötigt werden.
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Gut geeignet für kleine Netzwerke.
Nachteile
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Bei einem Kabelbruch fällt das gesamte Netzwerk aus.
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Die Leistung nimmt mit zunehmender Anzahl von Geräten ab.
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Fehler schwer zu lokalisieren.
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Veraltete Technologie, in modernen Netzwerken kaum noch anzutreffen.
Ring-Topologie
Definition: Bei der Ring-Topologie sind alle Geräte in einem geschlossenen Ring miteinander verbunden. Daten werden von Gerät zu Gerät weitergeleitet, bis sie ihr Ziel erreichen.
Vorteile
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Gute Leistung bei geringer bis mittlerer Netzwerkauslastung.
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Relativ einfache Fehlererkennung.
Nachteile
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Bei einem Kabelbruch fällt das gesamte Netzwerk aus.
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Aufwendige Installation und Konfiguration.
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Ineffizient bei hoher Netzwerkauslastung.
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Ebenfalls eine veraltete Technologie, die in modernen Netzwerken kaum noch verwendet wird.
Stern Topologie
Definition: Bei der Stern-Topologie sind alle Geräte mit einem zentralen Knotenpunkt (Hub oder Switch) verbunden. Daten werden vom zentralen Knotenpunkt an das Zielgerät weitergeleitet.
Vorteile
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Hohe Ausfallsicherheit: Fällt eine Verbindung aus, sind nur die betroffenen Geräte betroffen.
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Einfache Erweiterung des Netzwerks.
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Leichte Fehlerlokalisierung.
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Die am häufigsten verwendete Topologie in modernen Netzwerken.
Nachteile
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Der zentrale Knotenpunkt (Hub oder Switch) ist ein Single Point of Failure (fällt er aus, ist das gesamte Netzwerk betroffen).
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Höherer Verkabelungsaufwand als bei Bus- oder Ring-Topologie.
Baum-Topologie
Definition: Die Baum-Topologie ist eine Kombination aus Stern- und Bus-Topologie. Mehrere Stern-Topologien sind über einen Bus miteinander verbunden.
Vorteile
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Gute Skalierbarkeit und Flexibilität.
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Kombination aus den Vorteilen von Stern- und Bus-Topologie.
Nachteile
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Komplexere Installation und Konfiguration.
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Ausfall des zentralen Bussegments kann das gesamte Netzwerk beeinträchtigen.
Maschen-Topologie
Definition: Bei der Maschen-Topologie sind alle Geräte miteinander verbunden. Es gibt mehrere Wege, um Daten von einem Gerät zum anderen zu übertragen.
Vorteile
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Sehr hohe Ausfallsicherheit, da es immer alternative Wege gibt.
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Ideal für kritische Anwendungen, bei denen Ausfälle inakzeptabel sind.
Nachteile
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Sehr hoher Verkabelungsaufwand und hohe Kosten.
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Komplexe Installation und Wartung.
Links / Quellen
-> SimpleClub.com - Client-Server-Modell einfach erklärt - Zugriff am 02.02.2025
-> ComputerWeekly.de - Logische vs. physische Netzwerktopologie: Unterschiede - Zugriff am 02.02.2025
-> Elektronik-Kompendium - Netzwerk-Topologie - Zugriff am 02.02.2025
-> Norbert Kreidt - Netzwerktopologien - Zugriff am 04.02.2025