Netzwerk Topologien

Die Topologie eines Netzwerkes ist die Art der Leitungs- bzw. Kabelführung. Bei der Planung eines Netzwerkes gibt es viele unterschiedliche Möglichkeiten, die Rechner miteinander zu verbinden. Es gibt Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, dazu gehören die Stern-, Ring-, und die Vollvermaschungstopologie. Hier verbindet das Kabel je zwei Knoten miteinander und kann von diesen exklusiv benutzt werden.

Die Bus- und die Zelltopologie sind Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen. Hier müssen sich mehrere Knoten ein Übertragungsmedium teilen.

Zelltopologie

Die Zelltopologie findet man bei drahtlosen Netzen. Der Vorteil liegt klar auf der Hand: hier werden keine Kabel benötigt und Wände und Decken stellen kein Hindernis für die Übertragung von Daten dar. Allerdings muss bei Funknetzen sehr stark auf die Sicherheit geachtet werden, da Funknetze oft auch vor Gebäuden noch empfangbar sind.

Die Zell-Topologie findet vorwiegend bei Funk-Netzwerken Verwendung. Bei einer Zelle handelt es sich um den Bereich rund um die Basisstation (Access Point, Mobilfunk Mast)

Vorteile:

• kabellos
•Teilnehmerausfall stört Funktion nicht
• leicht erweiterbar

Nachteile:

• störanfällig (von außen)
• begrenzte Reichweite
• sehr unsicher - Verschlüsselung notwendig

Bustopologie

Diese Variante ist eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung und wurde in der Vergangenheit viel verwendet. Sie besteht aus einer Hauptleitung (dem Bus) an der alle anderen Rechner und Geräte hängen und die an den Enden durch Abschlusswiderstände begrenzt ist (z.B. CAN BUS im Auto.  CAN ist nach ISO 11898 international standardisiert und definiert die Layer 1 (physikalische Schicht) und 2 (Datensicherungsschicht) im ISO/OSI-Referenzmodell.).

Vorteile:
•    Ausfall eines Rechners hat keine Auswirkungen auf die anderen Rechner innerhalb des Netzwerkes
•    Kürzeste und sehr einfache Verkabelung

Nachteile:
•    Alle Daten werden über ein Kabel gesendet. Bei Beschädigung des einen Kabels fällt das gesamte Netzwerk aus.
•    Nicht alle Stationen können gleichzeitig senden. Während ein Rechner sendet, sind die anderen Stationen blockiert. Das macht das Netz sehr langsam.

Ringtopologie

Hier werden die Rechner ringförmig miteinander verbunden. Der Ring erfordert zwar geringe Kabelmengen, hat aber den Nachteil, dass bei Ausfall eines Gerätes das komplette Netzwerk zusammenbricht.

Vorteile

• hohe Ausfallsicherheit
• keine Datenkollision
• keine Beschränkung der Gesamtlänge

Nachteile

• hoher Verkabelungsaufwand
• teure Komponenten
• keine Koppelung von Telefon und Rechnerdaten

Vollvermaschung

Die größte Ausfallsicherheit bietet die Vollvermaschung. Hier ist jede Station mit den anderen Stationen verbunden. 

Vorteile:

• ausfallsicherste Topologie (Ausfall eines Teilnehmers beeinflusst Netzwerk nicht)
• hohe Datenübertragungsrate
• geringe Latenz bei Vollvermaschung

Nachteile:

• hoher Verkabelungsaufwand
• großer Energieverbrauch
• komplexe Datenweiterleitung für nicht vollvermaschte Netze
• teuer

Mesh

In einem vermaschten Netz (engl. Mesh) ist jeder Netzwerkknoten mit einem oder mehreren anderen verbunden. Die Informationen werden von Knoten zu Knoten weitergereicht, bis sie das Ziel erreichen. Wenn jeder Teilnehmer mit jedem anderen Teilnehmer verbunden ist, spricht man von einem vollständig vermaschten Netz.

Vermaschte Netze sind im Regelfall selbstheilend und dadurch sehr zuverlässig: Wenn ein Knoten oder eine Verbindung blockiert ist oder ausfällt, kann sich das Netz darum herum neu stricken. Die Daten werden umgeleitet und das Netzwerk ist nach wie vor betriebsfähig.

Sterntopologie

Im Stern hängen alle Endsysteme an einem Übertragungsgerät (Hub) bzw. Server. Dieser ist mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit den Endgeräten verbunden.

Vorteile:
•    Weder der Ausfall eines Endsystemes, noch die Beschädigung eines Kabels hat Auswirkungen auf das restliche Netzwerk
•    Das Netzwerk kann leicht erweitert werden
•   Schnelle Datenübertragung möglich, da sich die Endstationen kein Kabelteilen müssen und somit die ganze Bandbreite für sich alleine beanspruchen können.

Nachteile:
•    Bei Ausfall des Übertragungsgerätes (Switch) oder des Servers bricht das Netz zusammen.
•    Es wird viel Kabel benötigt
•    Begrenzte Buslänge