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Lokale und globale Netzwerke

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Präsentation zum Thema: "Lokale und globale Netzwerke"—  Präsentation transkript:

1 Lokale und globale Netzwerke
Topologie und LAN-Geräte

2 Statt „Aufbau der Verdrahtung“ sagt man auch „Topologie des Netzes“.
Physische Topologien Es gibt mehrere Möglichkeiten alle Rechner in einem „Local Area Network (LAN)“ zu verdrahten. Statt „Aufbau der Verdrahtung“ sagt man auch „Topologie des Netzes“.

3 Physische Topologien Sterntopologie Ringtopologie Bustopologie
Hierarchische Topologie Eine Bustopologie nutzt ein einzelnes Backbone-Segment (Kabelstrecke), an das alle Hosts direkt angeschlossen werden. Eine Ringtopologie verbindet einen Host mit dem nächsten Host und den letzten Host mit dem ersten Host. Dadurch wird ein physikalischer Kabelring geformt. Eine Sterntopologie verbindet alle Kabel mit einem zentralen Mittelpunkt. Diesen Punkt bildet in der Regel ein Hub oder Switch, die später in diesem Kapitel beschrieben werden. Eine hierarchische Topologie wird ähnlich wie eine erweiterte Sterntopologie erstellt. Anstatt jedoch die Hubs/Switches miteinander zu verknüpfen, wird das System an einen Computer gekoppelt, der den Verkehr innerhalb der Topologie steuert. Eine erweiterte Sterntopologie nutzt die zu erstellende Sterntopologie. Sie verknüpft einzelne Sterne über ihre Hubs/Switches miteinander. So lässt sich, wie Sie später in diesem Kapitel sehen werden, die Länge und Größe des Netzes erweitern. Eine vermaschte Topologie wird verwendet, wenn es absolut keine Unterbrechung der Kommunikation geben darf, z. B. bei den Steuerungssystemen eines Kernkraftwerks. Erweiterte Sterntopologie Vermaschte Topologie

4 Die meisten Netze werden heute mit einer Sterntopologie aufgebaut.
Physische Topologien Die meisten Netze werden heute mit einer Sterntopologie aufgebaut. Den zentralen Knotenpunkt bildet dabei in der Regel ein Hub(*) oder Switch(*). In der vermaschten Topologie hat jeder Host seine eigenen Verbindungen zu allen anderen Hosts. Darin spiegelt sich die Struktur des Internets wieder, in dem es auch viele verschiedene Wege zu einem Standort gibt.  (*) Begriff wird später noch erklärt

5 Physische Topologien Die vermaschte Topologie entspricht dem Aufbau des Internet. Jeder Rechner ist mit (fast) allen anderen verbunden. Dies bietet eine enorme Ausfallsicherheit. In der vermaschten Topologie hat jeder Host seine eigenen Verbindungen zu allen anderen Hosts. Darin spiegelt sich die Struktur des Internets wieder, in dem es auch viele verschiedene Wege zu einem Standort gibt. 

6 Das können Drucker, Rechner, Scanner, etc. sein.
LAN-Geräte Alle Geräte die direkt an der Netzwerkleitung hängen werden als „Host“ bezeichnet. Das können Drucker, Rechner, Scanner, etc. sein.

7 Die gängigsten Medien zur eigentlichen Signalübertragung sind:
LAN-Geräte Die gängigsten Medien zur eigentlichen Signalübertragung sind: Luft Koaxialkabel ungeschirmte paarweise verdrillte Adernpaare der Kategorie 5 (CAT 5 UTP) Glasfaserleitungen UTP: Unshielded Twisted Pair Koaxialkabel sterben langsam aus. Glasfaserleitungen werden meist für Backbones verwendet. Luft ist das Medium bei WLANs.

8 LAN-Geräte Das am häufigsten eingesetzte Medium (CAT 5 UTP Leitungen) hat den Nachteil, dass der maximale Abstand zwischen zwei Hosts nicht mehr als 100 Meter betragen darf. Bei zu großem Abstand verschlechtert sich die Signalqualität auf dem Medium wodurch der Durchsatz sinkt.

9 LAN-Geräte (Repeater)
Um dennoch größere Distanzen überbrücken zu können wurden spezielle Geräte entwickelt: „Repeater“ (sprich: Ripieter) Der Begriff "Repeater" (deutsch: Wiederholer) stammt noch aus den frühen Tagen der visuellen Kommunikation, als eine Person auf einem Hügel das Signal wiederholte, das sie von der Person auf dem Hügel links neben ihr empfangen hatte, um es an die Person auf dem Hügel rechts von ihr zu weiterzugeben. Bei Fernschreibern, Telefonen, Mikrowellen und der optischen Kommunikation werden Signale, die über weite Strecken übertragen werden, mithilfe von Repeatern verstärkt, um zu vermeiden, dass sie sich abschwächen oder ganz verloren gehen.

10 LAN-Geräte (Repeater)
Repeater haben in der einfachsten Form einen Signaleingang und einen Ausgang. Auf der einen Seite kommt das schwache Signal an, wird intern verstärkt und auf der anderen Seite wieder als starkes Signal ausgegeben. Der Begriff "Repeater" (deutsch: Wiederholer) stammt noch aus den frühen Tagen der visuellen Kommunikation, als eine Person auf einem Hügel das Signal wiederholte, das sie von der Person auf dem Hügel links neben ihr empfangen hatte, um es an die Person auf dem Hügel rechts von ihr zu weiterzugeben. Bei Fernschreibern, Telefonen, Mikrowellen und der optischen Kommunikation werden Signale, die über weite Strecken übertragen werden, mithilfe von Repeatern verstärkt, um zu vermeiden, dass sie sich abschwächen oder ganz verloren gehen. neu ausgesandtes Signal abgeschwächtes Signal nach 50 m schwaches Signal nach 100 m aufgefrischtes Signal

11 LAN-Geräte (Hubs) Um neben der reinen Signalauffrischung auch noch eine höhere Netzwerksicherheit zu erreichen führte man so genannte „Hubs“ (sprich: Habs) ein. Ein Hub ist für das Auffrischen und Takten von Netzsignalen verantwortlich.

12 LAN-Geräte (Hubs) Diese empfangen an einem Eingang ein schwaches Signal, frischen es intern auf und leiten es an alle Ausgänge als starkes Signal weiter. Ein Hub ist für das Auffrischen und Takten von Netzsignalen verantwortlich.

13 LAN-Geräte (Hubs) Die zusätzliche Sicherheit wird dadurch erreicht, dass im Fall eines Aderbruchs nur die Rechner vom Netz getrennt sind, welche am entsprechenden Strang hängen. Ein Hub ist für das Auffrischen und Takten von Netzsignalen verantwortlich. Im schlimmsten Fall ist das Netz in zwei gleich große Segmente unterteilt. Im schlimmsten Fall sind sechs Rechner vom Netz getrennt.

14 Im Extremfall hängt an jedem Ausgang nur ein Host.
LAN-Geräte (Hubs) Die Ausfallsicherheit wird umso höher, je weniger Hosts an einem Ausgang des Hubs hängen. Im Extremfall hängt an jedem Ausgang nur ein Host. Hängt an jedem Ausgang des Hub nur ein Host, so ist eine Sterntopologie entstanden.

15 LAN-Geräte (Router) Als weiteres wichtiges Element gibt es noch die „Router“. (sprich: Rauter oder Ruuter) Auch sie haben mehrere Anschlüsse, die sowohl als Eingang, als auch als Ausgang dienen können. Router stellen derzeit das Rückgrat des Internet dar. Ein Router überprüft ankommende Datenpakete (Schicht 3-Daten), wählt den besten Pfad innerhalb des Netzes und leitet sie dann zum richtigen Ausgangsport weiter. Router sind die wichtigsten Geräte zur Regulierung des Datenverkehrs in großen Netzen.

16 LAN-Geräte (Router) Kommt ein Datenpaket am Router an, so leitet er es nur an den Ausgang weiter, über welchen der Zielrechner auf dem kürzesten Weg erreichbar ist.

17 LAN-Geräte (Router) Wie beim Hub erreicht man durch die getrennten LAN-Segmente eine erhöhte Sicherheit. Daneben steigert sich aber auch der Durchsatz des gesamten Netzwerkes, da keine „unnötigen“ Datenpakete in einem Segment unterwegs sind.

18 Ein weiteres LAN-Gerät ist der Switch (sprich: Switsch).
LAN-Geräte (Switch) Ein weiteres LAN-Gerät ist der Switch (sprich: Switsch). Betrachtet man nur das Resultat, dann arbeitet ein Switch ähnlich wie ein Router. Eine genauere Unterscheidung würde jedoch den erforderlichen Lernumfang an dieser Stelle deutlich überschreiten. Der Router arbeitet in Schicht 3 (Vermittlungsschicht) des OSI-Modells. Er filtert die Datenpakete anhand der Netzadressengruppen (Klassen), die in der IP-Adresse stecken. Ein Switch filtert auf der Schicht 2 (Sicherungsschicht) die Datenpakete anhand ihrer MAC-Adresse.

19 Quiz Nennen Sie drei LAN-Geräte.
Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Repeaters. Welche sechs Möglichkeiten gibt es um ein Netzwerk zu verdrahten? (1) Repeater, Hub, Router Er bekommt ein schwaches Signal am Eingang, frischt es intern auf und gibt es am Ausgang wieder aus. (3) Bus-, Ring-, Sterntopologie, Hierarchische Topologie, Erweiterte Sterntopologie, Vermaschte Topologie (4) Topologie (5) Ein Hub sendet die an einem Eingang empfangenen Daten an allen zur Verfügung stehenden Ausgängen wieder aus. Der Router weiß an welchem Ausgang der Zielrechner für die Daten angeschlossen ist und sendet die Pakete nur an diesem Ausgang wieder raus. Mit welchem Fremdwort wird der „Aufbau der Verdrahtung“ in einem Netzwerk bezeichnet? Was ist der Unterschied zwischen einem Hub und einem Router?

20 Quiz Welche Topologie bietet die höchste Ausfallsicherheit?
Warum wird trotz erhöhter Ausfallsicherheit meist die Sterntopologie statt einer vermaschten Topologie eingesetzt? Was bedeutet die Abkürzung „CAT 5 UTP“? (1) Die vermaschte Topologie Die vermaschte Topologie ist aufwändiger und kostenintensiver im Aufbau und der Wartung, da sie dezentral organisiert ist. (3) Es handelt sich um eine ungeschirmte, paarweise verdrillte Aderleitung der Kategorie 5 (Unshielded Twisted Pair) (4) 100m Wie weit dürfen in einem LAN (Verdrahtung mit CAT 5 UTP) die Hosts maximal voneinander entfernt sein, falls kein Repeater, Hub oder Router eingesetzt wird?

21 -- Ende --


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