Grundlagen Computernetzwerke

Was ist ein Netzwerk?

Video https://studyflix.de/informatik/netzwerke-5498

Ein Computernetzwerk ist Gruppe miteinander verbundener Systeme, die in der Lage sind, untereinander zu kommunizieren. Sobald auch nur zwei Computersysteme miteinander verbunden sind und Daten austauschen können, spricht man bereits von einem Computernetzwerk in der kleinsten Variante.

Welche Aufgaben und Vorteile haben Netzwerke?

Nutzung gemeinsamer Daten und Ressourcen über große räumliche Entfernungen

Zentrale Steuerung von Programmen und Daten

Zentrales Speichern und Sichern von Daten

Teilen von Rechenleistung und Speicherkapazität

Einfache Verwaltung von Berechtigungen und Zuständigkeiten

Netzwerkkomponenten

Geräte in Netzwerken nennt man Netzwerkkomponenten. Hier einige Beispiele:

PC bzw. Laptop

PCs oder Laptops sind Endgeräte im Netzwerk durch die ein Nutzer mit anderen Geräten im Netzwerk kommunizieren kann. Die Verbindung zum Netzwerk wird meistens über einen Wlan- oder Lanadapter hergestellt.

Modem

Ein Modem (Modulator-Demodulator) ist ein Gerät, welches analoge Signale in digitale Signale und umgekehrt umwandeln kann. Früher wurde der Internetzugang über Signale aus der Telefonleitung hergestellt. Für die Umwandlung war ein Modem verantwortlich. Das war sehr langsam. Auch heute braucht man für bestimmte Signale, die den Internetzugang herstellen, Modems: DSL-Modem, Kabelmodem, Glasfasermodem.

Router

Ein Router sorgt dafür, dass die Daten zwischen zwei Netzwerken (Internet und Heimnetz) an die richtigen Adressen weitergeleitet werden.

Switch

Um mehrere Geräte mit Lan-Kabeln mit einem Netzwerk zu verbinden, benötigt man einen Switch. Der Switch regelt hie die richtige Weiterleitung der Daten von einem Endgerät zum anderen.

Accespoint

Ein Accespoint ist ein Gerät, das in einem drahtlosen Netzwerk eine Verbindung zwischen Geräten und dem Internet oder einem lokalen Netzwerk ermöglicht.

1) Quelle: https://www.privateinternetaccess.com/blog/wp-content/uploads/2017/10/wpa2-krack.jpg

Repeater

Ein Repeater ist ein Gerät, welches das Signal in einem Netzwerk verstärkt.

2)https://cdn4.iconfinder.com/data/icons/wireless-routers-ui/134/wireless_repeater-1024.png

Kombigeräte

Meist wird die Funktionalität von Modem, Router, Switch und Accespoint, sowie weitere Funktionalitäten in einem Gerät kombiniert.

Übertragungsmedien

Daten werden in Netzwerken über verschiedene Übertragungsmedien transportiert. Übertragungsmedien kann man grundsätzlich in die folgenden beiden Gruppen einteilen.

Kabelgebundene Medien Glasfaserkabel Kupferkabel	Kabellose Medien Wlan Mobilfunk/mobiles Internet Bluetooth

Einteilung von Netzwerken nach ihrer Größe

-> Siehe Klasse 8

Netzwerktopologien

Topologien für kabelgebundene Netzwerke

Topologie	Vorteile	Nachteile
Kostengünstig Leicht erweiterbar Kabelaufwand gering	Leicht abhörbar Token notwendig Ausfall eines Geräts problematisch
Kostengünstig Leicht erweiterbar Kabelaufwand gering Ausfall eines Geräts unproblematisch	Leicht abhörbar Token notwendig Steuerung des zentralen Daten-trägers (Bus, Ether) notwendig Ausfall des Datenträgers führt zum Totalausfall des Netzwerks
Direktes Senden an Empfänger (abhörsicher) Ausfall eines Geräts unproblematisch	Schwer erweiterbar Hoher Kabelaufwand bei n Teilnehmern Energieineffizient
Leicht erweiterbar Kostengünstig Ausfall eines Rechners unproblematisch	Vermittlungsgerät notwendig Totalausfall des Netzwerks bei Ausfall des Vermittlungsgeräts
Ähnlich wie vollvermascht, aber keine Verbindung zwischen allen Geräten

Topologie für kabellose Netzwerke

Topologie	Vorteile	Nachteile
keine Kabel notwendig leicht erweiterbar	Leicht abhörbar begrenzte Reichweite

Vermittlungsverfahren

Kanalvermittlung: Es wird ein Kanal zur Endstelle zwischen zwei Endpunkten erzeugt. Andere Verbindungen werden blockiert.

Nachrichtenvermittlung: Die Verbindung steht so lange, wie eine Nachricht geschickt wird. Es kommt zu Wartezeiten.

Paketvermittlung: Eine Nachricht wird in kleine Pakete zerlegt, die unterschiedliche Wege durchs Netz nehmen können.

Im Internet ist die Paketvermittlung das dominierende Vermittlungsverfahren. Hier wird erklärt, wie Paketvermittlung grundsätzlich funktioniert: