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topologien

Begriff

Die Topologie bezeichnet bei einem Computernetz die Struktur der Verbindungen mehrerer Geräte untereinander, um einen gemeinsamen Datenaustausch zu gewährleisten.

Die Topologie eines Netzes ist entscheidend für seine Ausfallsicherheit: Nur wenn alternative Wege zwischen den Knoten existieren, bleibt bei Ausfällen einzelner Verbindungen die Funktionsfähigkeit erhalten. Es gibt dann neben dem Arbeitsweg einen oder mehrere Ersatzwege (oder auch Umleitungen).

Arten von Topologien

Stern-Topologie

:netzwerktopologie_stern.png Bei Netzen in Stern-Topologie sind an einen zentralen Teilnehmer alle anderen Teilnehmer mit einer Zweipunktverbindung angeschlossen. Der zentrale Teilnehmer muss nicht notwendigerweise über eine besondere Steuerungsintelligenz verfügen. In Transportnetzen ist das generell nicht der Fall. In Computernetzen kann es eine spezialisierte Einrichtung sein, zum Beispiel ein Hub oder Switch. Auch eine Nebenstellenanlage ist gewöhnlich als Sternnetz aufgebaut: Die Vermittlungsanlage ist der zentrale Knoten, apparate sternförmig angeschlossen sind. In jedem Fall bewirkt eine zentrale Komponente in einem Netz eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit für die an den die Teilnehmereinzelnen Verbindungen: ein Ausfall des zentralen Teilnehmers bewirkt unweigerlich den Ausfall aller Verbindungsmöglichkeiten zur gleichen Zeit. Eine geläufige Schutzmaßnahme bei Sternnetzen besteht darin, die zentrale Komponente zu doppeln.

Vorteile

  • Der Ausfall eines Endgerätes hat keine Auswirkung auf den Rest des Netzes.
  • Dieses Netz bietet hohe Übertragungsraten, wenn der Netzknoten ein Switch ist.
  • Leicht erweiterbar
  • Leicht verständlich
  • Leichte Fehlersuche
  • Kombinierte Telefon- / Rechnernetzverkabelung möglich
  • Sehr gute Eignung für Multicast-/Broadcastanwendungen
  • Kein Routing benötigt

Nachteile

  • Durch Ausfall des Verteilers wird Netzverkehr unmöglich

Ring-Topologie

:netzwerktopologie_ring.png Bei der Vernetzung in Ring-Topologie werden jeweils 2 Teilnehmer über Zweipunktverbindungen miteinander verbunden, so dass ein geschlossener Ring entsteht. Die zu übertragende Information wird von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergeleitet, bis sie ihren Bestimmungsort erreicht. Um Überschneidungen zu verhindern, sind bei dieser Art der Vernetzung besondere Adressierungsverfahren nötig. Da jeder Teilnehmer gleichzeitig als Repeater wirken kann (wenn keine Splitter eingesetzt werden) können auf diese Art große Entfernungen überbrückt werden.

Bei einem Ausfall einer der Teilnehmer bricht das gesamte Netz zusammen, es sei denn, die Teilnehmer beherrschen Protection-Umschaltung. In einem Ring mit Protection wird häufig der Arbeitsweg in einer bestimmten Drehrichtung um den Ring geführt (beispielsweise im Uhrzeigersinn), der Ersatzweg in der anderen Drehrichtung (im Beispiel gegen den Uhrzeigersinn).

Vorteile

  • Deterministische Rechnernetzkommunikation - Vorgänger und Nachfolger sind definiert
  • Alle Stationen arbeiten als Verstärker
  • Keine Kollisionen
  • Alle Rechner haben gleiche Zugriffsmöglichkeiten
  • Garantierte Übertragungsbandbreite

Nachteile

niedrige Konnektivität, d.h. dass der Ausfall eines Endgerätes dazu führt, dass die gesamte Netzkommunikation unterbrochen wird (Ausnahme bei Protection-Umschaltung - siehe: FDDI). Das stimmt bei neuen Karten allerdings nicht mehr, da jede Karte diese Protection-Umschaltung beherrscht. Andererseits gibt es wenig Alternativwege, was im Falle von hohen Lastzuständen auf einem Ringabschnitt zu Engpässen führen kann

  • Teure Komponenten
  • Darf/kann nicht für kombinierte Rechnernetz-/Telefonverkabelung eingesetzt werden
  • relativ hoher Durchmesser, d.h. hohe Latenzen zu entfernten Knoten
  • Hoher Verkabelungsaufwand

Bus-Topologie

:netzwerktopologie_bus.png Eine Bus-Topologie (Linien- oder Strangtopologie) besteht aus einem Hauptkabel, dem Bus, an das alle Geräte und zwei Endwiderstände angeschlossen sind. Diese Abschlusswiderstände mit dem Leitungswellenwiderstand (Z = 50 Ohm bei Koaxialkabel) dienen zu Verhinderung von Reflexionen. Der Anschluss zwischen den Geräten (also Netzkarten) und Hauptkabel erfolgt über T-Stücke.

Vorteile

  • Der Ausfall eines Rechners hat keine Konsequenzen
  • Nur geringe Kosten, da nur geringe Kabelmengen erforderlich sind
  • Einfache Verkabelung und Netzerweiterung
  • Es werden keine weiteren Rechner zur Übermittlung der Daten benötigt

Nachteile

  • Alle Daten werden über ein einziges Kabel übertragen
  • Datenübertragungen können leicht abgehört (Stichwort: Sniffer) werden
  • Eine Störung des Übertragungsmediums an einer einzigen Stelle im Bus (defektes Kabel) blockiert den gesamten Netzstrang
  • Es kann immer nur eine Station Daten senden. Während der Sendung sind alle anderen blockiert (Datenstau)
  • Aufgrund der Möglichkeit der Kollisionen sollte das Medium nur zu ca. 30% ausgelastet werden
topologien.txt · Zuletzt geändert: 2008/10/23 22:00 (Externe Bearbeitung)