Einführung in die Computernetzwerktopologie

Sind Heimnetzwerke Sterntopologie?

In Computernetzwerken bezieht sich Topologie auf das Layout der angeschlossenen Geräte. Dieser Artikel beschreibt die Standardtopologien des Netzwerks.

Topologie im Netzwerkdesign

Stellen Sie sich eine Topologie als virtuelle Form oder Struktur eines Netzwerks vor. Diese Form entspricht nicht unbedingt der tatsächlichen physischen Anordnung der Geräte im Netzwerk. Beispielsweise können die Computer in einem Heimnetzwerk in einem Kreis in einem Familienzimmer angeordnet sein, es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, dass dort eine Ringtopologie gefunden wird.

Netzwerktopologien werden in die folgenden Grundtypen unterteilt:

  • Bus
  • Ring
  • Star
  • Baum
  • Mesh

Komplexere Netzwerke können als Hybride aus zwei oder mehr dieser Grundtopologien aufgebaut werden.

Bus-Topologie

Bus-Netzwerke (nicht zu verwechseln mit dem Systembus eines Computers) verwenden ein gemeinsames Backbone, um alle Geräte zu verbinden. Das Backbone ist ein einzelnes Kabel, das als gemeinsames Kommunikationsmedium fungiert und an das Geräte angeschlossen oder über einen Schnittstellenanschluss angeschlossen werden. Ein Gerät, das mit einem anderen Gerät im Netzwerk kommunizieren möchte, sendet eine Broadcast-Nachricht an die Leitung, die die anderen Geräte sehen, aber nur der beabsichtigte Empfänger kann die Nachricht annehmen und verarbeiten.

Ethernet-Bustopologien sind relativ einfach zu installieren und erfordern im Vergleich zu den Alternativen nicht viel Verkabelung. 10Base-2 (ThinNet) und 10Base-5 (ThickNet) waren beliebte Ethernet-Verkabelungsoptionen für Bustopologien. Busnetzwerke funktionieren jedoch am besten mit einer begrenzten Anzahl von Geräten. Wenn mehr als ein paar Dutzend Computer zu einem Netzwerkbus hinzugefügt werden, ergeben sich Leistungsprobleme. Wenn das Backbone-Kabel ausfällt, ist das Netzwerk nicht mehr verwendbar.

Ringtopologie

In einem Ringnetz hat jedes Gerät genau zwei Nachbarn für Kommunikationszwecke. Alle Nachrichten durchlaufen einen Ring in derselben Richtung (entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn). Ein Fehler in einem Kabel oder Gerät unterbricht die Schleife und kann das Netzwerk stören.

Ringnetzwerke werden mit FDDI-, SONET- oder Token Ring-Technologie implementiert. Ringtopologien sind in Bürogebäuden und Schulgeländen zu finden.

Sterntopologie

Viele Heimnetzwerke verwenden Sterntopologie. Ein Sternnetz verfügt über einen zentralen Verbindungspunkt, der als Hub-Knoten bezeichnet wird und entweder ein Netzwerk-Hub, ein Switch oder ein Router ist. Geräte werden normalerweise über UTP-Ethernet (Unshielded Twisted Pair) mit dem Hub verbunden.

Verglichen mit der Bustopologie erfordert ein Sternnetzwerk im Allgemeinen mehr Kabel. Ein Fehler in einem Sternnetzwerkkabel führt jedoch dazu, dass der Netzwerkzugriff nur für einen Computer und nicht für das gesamte LAN unterbrochen wird. Wenn der Hub jedoch ausfällt, fällt das gesamte Netzwerk aus.

Baumstruktur

Eine Baumtopologie verbindet mehrere Sterntopologien zu einem Bus. In der einfachsten Form stellen nur Hub-Geräte eine Verbindung zum Baumbus her, und jeder Hub fungiert als Stamm eines Baums von Geräten. Dieser Bus / Stern-Hybridansatz unterstützt die zukünftige Erweiterung des Netzwerks besser als ein Bus (begrenzt in der Anzahl der Geräte aufgrund des von ihm erzeugten Broadcast-Verkehrs) oder ein Stern (begrenzt durch die Anzahl der Hub-Verbindungspunkte).

Mesh-Topologie

Die Maschentopologie führt in das Konzept der Routen ein. Im Gegensatz zu den anderen Topologien können Nachrichten, die in einem Mesh-Netzwerk gesendet werden, einen von mehreren möglichen Pfaden von der Quelle zum Ziel nehmen. (In einem Ring werden Nachrichten, obwohl zwei Kabelpfade vorhanden sind, nur in eine Richtung übertragen.) Einige WANs, insbesondere das Internet, verwenden Mesh-Routing.

Ein Mesh-Netzwerk, in dem jedes Gerät eine Verbindung miteinander herstellt, wird als vollständiges Mesh bezeichnet. Es gibt auch partielle Maschennetze, in denen einige Geräte nur indirekt mit anderen verbunden sind.

Zusammenfassung

Die Topologie bleibt ein wichtiger Bestandteil der Netzwerktheorie. Es ist möglich, ein Heimcomputernetzwerk oder ein Computernetzwerk für kleine Unternehmen zu erstellen, ohne den Unterschied zwischen einem Busdesign und einem Sterndesign zu kennen. Wenn Sie sich jedoch mit den Standardtopologien vertraut machen, können Sie Netzwerkkonzepte wie Hubs, Broadcasts und Routen besser verstehen.