Netzwerke • Aufbau, Funktionen, Vorteile
Was ist ein Netzwerk?
Ein Netzwerk ist die Verbindung von mindestens zwei Computersystemen. Sie kann physikalisch oder logisch sein. Eine physikalische Verbindung erfolgt über Kabel, während eine logische Verbindung drahtlos über Funk funktioniert.
Zu den Hauptaufgaben von Netzwerken gehört die Datenkommunikation, wofür die Netzwerkteilnehmer gemeinsame Ressourcen , wie Speicherplatz, Programme und Drucker nutzen.
Das einfachste Netzwerk ist das Peer-to-Peer-Netzwerk (P2P). Hier werden zwei Computer per Kabel direkt miteinander verbunden und können so miteinander kommunizieren. Sollen jedoch mehr als zwei Geräte vernetzt werden, kommt das sogenannte Server-Client-Netzwerk zum Einsatz.
direkt ins Video springen LAN und WLAN
Bekannte Beispiele für ein solches Netzwerk sind das LAN (Local Area Network) und das WLAN (Wireless LAN) bei dir zu Hause. Verschiedene Geräte (Clients) sind über eine Funkverbindung oder per Kabel mit dem Router (Server) verbunden.
Der Router dient dabei als zentraler Knotenpunkt im Hausnetzwerk und ist mit dem Internet verbunden. Die Geräte können über den Router auf das Internet zugreifen und auch untereinander kommunizieren.
IT-Netzwerke
IT-Netzwerke
Das biologische Leben als Ganzes betrachtet stellt ganz sicher die höchste Form der Vernetzung dar. Darum wird es hier nicht gehen. Wir nutzen im täglichen Leben viele unterschiedliche technische Netze. In einer kleinen Auswahl elektrischer und elektronischer Netze sind Stromversorgungsnetze, leitungsvermittelte Telefonnetze, Radio-Fernseh-Funknetze, einschließlich Kabelbreitbandnetze und seit wenigen Jahrzehnten die Computernetze und Funktelefonnetze zu nennen. Weitere unter diesem Titel behandelte Themen sind:
In einem Netz oder Netzwerk sind viele Teilnehmer miteinander und/oder untereinander verbunden. Durch die Vernetzung besteht die Mölichkeit Informationen auszutauschen oder auf gemeinsame Einrichtungen, den Ressourcen zuzugreifen, die sich der Einzelne meistens nicht leisten kann. Dazu einige Beispiele:
Stromversorgung zu jeder Zeit, unabhängig vom Kraftwerkstyp und der Momentanleistung im Versorgungsnetz.
Schnelle und bequeme Kommunikation über Telefon- und Funknetze, E-Mails anstelle langsamer Briefpost.
Möglicher gemeinsamer Zugriff auf einmalig angeschaffte teure Hardware oder multisharing Softwarepakete.
Einfacher Zugriff auf spezielle Datenbanken, Warenverteilungssysteme, Kontennutzung über Geldautomaten.
Schneller Erwerb oder Vermittlung von Wissen durch Informationsforen oder Videokonferenzen.
Ausbau sozialer Netze, wie Facebook, Xinq, VZ-Netzwerke, Twitter.
Gleichzeitiges verteiltes Arbeiten auch bei räumlicher Trennung am gleichen Projekt.
Zusammenschalten kleinerer Rechnereinheiten zur schnelleren Lösung komplexer Probleme.
Fernwartung, Steuerung und Überwachung technisch-wissenschaftlicher Systeme.
Schon diese wenigen Beispiele lassen eine Vielzahl von Vernetzungstypen einschließlich unterschiedlicher Nutzungsregeln, den Protokollen erkennen. Die folgenden Ausführungen befassen sich in erster Linie mit Computernetzen. Wenn von Netzwerken die Rede ist, denkt man derzeit an sie zu erst.
Peer-to-Peer System
Die einfachste Zelle im Netzwerk ist die direkte Verbindung zwischen zwei Nutzern oder Knotenpunkten. Beide Knoten sind eigenständig und im Besitz aller notwendigen Hard- und Software (englisch peer, der Gleichrangige). Diese Anordnung ist eine in sich geschlossene Punkt zu Punkt Verbindung. Werden weitere Rechnerknoten zugeschaltet, so entsteht ein für die Knoten gleichberechtigtes Netzwerk. Jeder Knoten kann Dienste beanspruchen und zur Verfügung stellen. Das Peer-to-Peer-, P2P-Netz ist uneingeschränkt funktionstüchtig, wenn alle Knoten direkt und untereinander verbunden sind. Beim Abschalten oder dem Ausfall einzelner Netzknoten ist die volle Funktionalität eingeschränkt.
Ein P2P-Netz ist vielfältig hinsichtlich der Knotenverfügbarkeit, deren Bandbreite und Rechnerleistung.
Die Knotenpunkte, Peers arbeiten untereinander gleichberechtigt nach dem Client-Server Prinzip.
Jeder Knotenpunkt bestimmt eigenverantwortlich seine Ressourcenfreigabe.
In Peer-to-Peer Netzen können Strukturen gebildet werden, wobei einzelne Knotenpunkte zusammengefasst bestimmte Aufgaben übernehmen. Es entstehen Overlay-Netze, die unabhängig vom restlichen P2P-Netz arbeiten. Sie können den angeschlossenen Knoten besondere Suchfunktionen und deren Auswertungen zur Verfügung stellen. Gnutella und Freenet nutzen ebenso wie das Bit-Torrent-Verfahren strukturierte Overlay-Netze, wobei letztlich eine direkte Verbindung zwischen zwei Peers zum Datenaustausch aufgebaut wird.
Client-Server System
In diesem Rechnerverbund sind viele verschiedene Client-Rechner mit einem Server-Rechner verbunden. Das System dient der Aufgabenverteilung und ist in vielen Anwendungsbereichen zu finden. Es beruht auf mindestens zwei getrennten Softwareprogrammen mit unterschiedlicher Aufgabenverteilung.
Der Server, englisch für Anbieter, Dienstleister, ist ein auf dem zentralen Server-Rechner installiertes, laufendes Computerprogramm und stellt einen bestimmten Dienst zur Verfügung. Der Server verhält sich passiv und wartet auf die Anfrage des Clients, englisch für Kunde. Ein auf dem Nutzer- oder Client-PC installiertes eigenständiges Clientprogramm fordert aktiv beim Server den Dienst zur Lösung bestimmter Aufgaben an. Das Serverprogramm reagiert auf das Clientprogramm und stellt den Dienst zur Verfügung. Die Ausführung des Dienstes oder ein angeforderter Datenaustausch läuft über ein für diesen Dienst erstelltes Protokoll ab. Es folgen einige Beispiele bekannter Client-Server Systeme und deren Protokolle.
Mailserver für das Versenden und den Empfang von E-Mails; SMTP-, POP3-, IMAP-Protokoll.
Internet Webserver zum Verwalten und Versenden von Websites; HTTP-, HTTPS-Protokoll.
Internet Namensserver zur Auflösung von Domainnamen in IP-Adressen; DNS-Protokoll.
Datenbankserver zum Verwalten und Nutzen großer Datenbestände; SQL-, Oracle-Protokoll.
DHCP-Server weist dem Client eine dynamische IP-Adresse zu; DHCP-Protokoll.
Dateiserver zur Übertragung digitaler Dateien; FTP-Protokoll.
Mit einfachen Terminalrechnern als Client-PCs, die mit einem Server zentral verbunden sind, lassen sich digitalisierte Bestandskataloge großer Bibliotheken abfragen. Geldautomaten und Kontodrucker arbeiten nach dem Client-Server System.
Netzwerktypen
Mit den Typen sind natürlich nicht die Individuen gemeint, die ein Netzwerk betreiben oder sich darin herumtreiben. Eine übergeordnete Typisierung wird nach der räumlichen Ausdehnung vorgenommen, in der das Netz betrieben wird. Netzwerkklassen ist eine in diesem Zusammenhang entsprechend verwendete Bezeichnung. Die folgende Aufzählung beschreibt eher stichpunkthaft die bekannteren Typen in freier Reihenfolge.
Die Kenntnis dieser verschiedenen Netzwerke ist insbesondere für Systemadministratoren wichtig, aber auch für Wirtschaftsinformatiker kann sich die Lektüre lohnen, denn mit einem Fernstudium Wirtschaftsinformatik zählt auch Netzwerkarchitektur zu den Aufgaben im späteren Berufsalltag.
Leitfaden für Campus Area Network (CAN)
Local Area Network, Wide Area Network, Campus Area Network und Metropolitan Area Network sind die gängigsten Netzwerktypen. Diese Netzwerke begrenzen den Umfang, in dem Nachrichten übertragen werden können, ihre Geschwindigkeit und viele andere Parameter, die die Kommunikation zwischen Geräten beeinflussen. Im Folgenden finden Sie einen Leitfaden zum Campus-Netzwerk und wie es sich von LAN und MAN unterscheidet.
Was ist ein Campus Area Network?
Im Allgemeinen steht CAN für Campus Area Network und beschreibt ein Netzwerk, das in einer begrenzten geografischen Region, z. B. einem Bildungscampus, einem Organisationscampus oder einer Militärbasis, miteinander verbunden ist. Ein perfektes Beispiel für ein CAN ist eine Universität, wo das Netzwerk die Verwaltung, die akademischen Gebäude, die Bibliothek und andere Gebäude der Einrichtung miteinander verbindet. Einfach ausgedrückt, ist die CAN-Definition dem Metropolitan Area Network sehr ähnlich, mit spezifischen Einstellungen für ein kleines Gebiet.
Allerdings ist das Campus Area Network größer als ein lokales Netz, aber kleiner als ein Weitverkehrsnetz. Organisationen oder Institutionen, die Eigentümer des Campus sind, besitzen und betreiben in der Regel auch die Campus Area Networking-Ausrüstung und -Infrastruktur. Die meisten CANs bestehen aus mehreren LANs, die über Router und Switches miteinander verbunden sind und ein einziges Netz bilden.
Dennoch funktionieren sie genauso wie LANs, da die Benutzer, die drahtlos oder kabelgebunden auf das Netzwerk zugreifen, direkt mit anderen Systemen im Netzwerk kommunizieren können. Das Campus-Netz hat also zwei wesentliche Vorteile. Diese sind:
Mehr Sicherheit
Im Gegensatz zu anderen Netzwerktypen wird das Campus Area Network von einer einzigen Stelle gewartet und verwaltet, in den meisten Fällen von der IT-Abteilung des Campus. Die Netzwerkadministratoren können den Zugang zum Netz leicht überwachen, regeln und erlauben. Das Team installiert auch Firewalls zwischen CAN und Internet-Providern, um unbefugten Zugriff zu verhindern. Sie können auch Proxy-Server einsetzen, um Internet-Ports oder Websites zu begrenzen, auf die Benutzer zugreifen können.
Hohe Geschwindigkeit
Wie in der CAN-Netzwerkdefinition beschrieben, erfolgt die Kommunikation innerhalb von CAN über ein lokales Netzwerk. Daher ist die Datenübertragungsgeschwindigkeit innerhalb des Netzwerks ununterbrochen und höher als die typische Internetgeschwindigkeit. Dadurch können Benutzer große Dateien schnell austauschen. So kann es beispielsweise mehrere Stunden dauern, ein langes Video erfolgreich hochzuladen, wenn man mit dem Internet verbunden ist. Die Übertragung solcher Videos über CAN dauert jedoch nur wenige Minuten.
CAN vs. LAN vs. MAN
Die Unterschiede zwischen CAN, LAN und MAN liegen in ihren Definitionen. Während viele erraten können, was ein Campus-Netzwerk ist, kann nicht jeder den Unterschied zu anderen Netzwerktypen buchstabieren. Unabhängig davon ist CAN, wie oben erwähnt, ein zusammenhängendes Netzwerk innerhalb eines Universitäts- oder Organisationsgeländes oder einer Militärbasis.
Andererseits bezieht sich LAN, auch als Local Area Network bezeichnet, auf Computernetzwerke, die einen kleinen geografischen Bereich abdecken, der oft zwischen 1 und 5 km liegt. Ein LAN kann eine Gruppe von Gebäuden, eine Schule, ein Haus oder ein Büro umfassen. In den meisten Fällen werden LAN-Verbindungen über Ethernet-Kabel hergestellt, obwohl Endbenutzergeräte auch über drahtlose Verbindungen kommunizieren können.
MAN oder Metropolitan Area Network ist ein Computernetzwerk, das innerhalb einer Stadt oder eines geografischen Ortes verwendet wird und einen großen Bereich abdeckt, oft zwischen 50 und 60 km. Im Gegensatz zu LAN und CAN handelt es sich bei MAN um ein Hochgeschwindigkeitsnetz, das mehrere lokale Netze über eine gemeinsame Brücke zu einem umfassenden Netz verbindet. In den meisten Fällen verwendet die Brücke, die als Backbone-Leitungen bezeichnet werden, optische Fasern, um die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Nachfolgend ein Vergleich der drei Netzwerktypen
Parameter LAN CAN MAN Eigentum am Netz Privat Privat Privat oder Öffentlich Erfasstes geografisches Gebiet Klein Moderat Sehr groß Gestaltung und Wartung Einfach Mäßig bis schwierig Schwierig Bandwidth Niedrig Moderat Hoch Datenraten Hoch Moderat Niedrig Staus Weniger Staus Mittlere Staus Starke Staus Anwendung Schule, Krankenhäuser Universitäten, Militärlager Städte, Gemeinden
Was die Anwendung betrifft, so kann ein LAN von Unternehmen eingerichtet werden, die illegalen Nutzern den Zugang verweigern und gleichzeitig die Sicherheit des Unternehmens gewährleisten wollen. Eine weithin bekannte Anwendung von MAN ist das in vielen Städten verwendete Kabelfernsehnetz. MAN-Netze werden von staatlichen Stellen und privaten Unternehmen genutzt, um Abteilungen an verschiedenen Standorten miteinander zu verbinden.
Fazit
Campus Area Networks sind im Allgemeinen wirtschaftlich, einfach zu implementieren und vorteilhaft. Sie sind hilfreich in Universitäten und Unternehmen, die über mehrere Gebäudekomplexe hinweg arbeiten, indem sie ein gemeinsames Netzwerk zwischen Verwaltungsbüros, Personalräumen, Gemeinschaftsräumen, Konferenzsälen, Wohnheimen, Sporthallen und anderen Bereichen bereitstellen.
