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Rechnernetz

Ein Rechnernetz besteht aus mehreren autonomen Rechnern (Computern), welche zum Zweck des Datenaustauschs miteinander verbunden sind.

Ein Rechner kann dabei ein Supercomputer, ein Arbeitsplatzrechner oder ein eingebettetes System sein. Typischerweise besteht ein Rechner aus einem Prozessor, Hauptspeicher und Ein-/Ausgabe-Schnittstellen. Über eine spezielle Ein-/Ausgabe-Schnittstelle, der Netzschnittstelle, ist der Rechner mit dem physikalischen Übertragungsmedium (Kabel, Funk) verbunden.

Die beiden miteinander kommunizierenden Rechner werden dabei auch Endsysteme genannt. Eines oder mehrere Zwischensysteme stellen die Verbindung zwischen zwei nicht an dasselbe Übertragungsmedium angeschlossene Endsysteme her.

Netztopologien

Zwischen- und Endsysteme können in unterschiedlicher Weise miteinander verbunden werden. Aus der Struktur der Verbindungen entstehen Netztopologien. Man unterscheidet verschiedene Grundformen:

  • Bei einem Bus sind alle Systeme (Zwischen- oder Endsysteme) an ein gemeinsames Übertragungsmedium, z.B. ein Koaxialkabel oder ein Funkmedium, angeschlossen.
  • Ist jedes Endsystem mit jedem anderen verbunden, so spricht man von einer vollständigen Vermaschung.
  • Bei einem Stern sind alle Endsysteme an ein zentrales Zwischensystem angeschlossen. Die Kommunikation zwischen zwei Endsystemen erfolgt immer über dieses Zwischensystem. Dies muss daher ausfallsicher und leistungsfähig gestaltet werden.
  • Während ein Stern aus zwei Hierarchieebenen (zentrales Zwischensystem und Endsysteme) besteht, können in einer Baumstruktur mehrere Hierarchieebenen auftreten. Zwischen der Wurzel des Baums (höchste Ebene) und den Endsystemen existieren weitere Zwischensysteme.
  • Bei einem Ring bilden mehrere Systeme einen Kreis, d.h. jedes System kann ein anderes über zwei gegenläufige Wege erreichen. Ringstrukturen sind sehr ausfallsicher, da bei einem Ausfall einer Verbindung oder eines Systems die Kommunikation in der Gegenrichtung erfolgen kann.
  • Irreguläre Strukturen enthalten eine beliebige Kombination der oben genannten Grundformen. Sehr häufig werden mehrere Ringe kombiniert.

Bewertungskriterien

Die Eigenschaften der Grundtopologien sind sehr verschieden. Als Bewertungskriterium werden häufig der über alle Verbindungen aggregierte Durchsatz, die maximale Ende-zu-Ende-Verzögerung, die Redundanz, d.h. die Möglichkeit auf einen Verbindungsfehler oder auf den Ausfall eines Zwischensystems reagieren zu können, sowie der Realisierungsaufwand herangezogen.

Klassifikation

Rechnernetze werden häufig hinsichtlich ihrer geografischen Ausbreitung klassifiziert. Als Maß dient der Abstand zwischen den Prozessoren in den miteinander kommunizierenden Endsystemen. Häufig unterscheidet man zwischen

  • Persönlichen Netzen (Personal Area Networks, Distanzen im Bereich weniger Meter)
  • Lokalen Netzen (Local Area Networks, Distanzen unter einem Kilometer)
  • Regionalnetzen (Metropolitan Area Networks, Distanzen im Bereich weniger zehn Kilometer)
  • Weitverkehrsnetzen (Wide Area Networks, erstrecken sich ggf. über mehrere Kontinente)

Weltweite Netze bezeichnet man auch als globale Netze. Bei einer Kommunikation zwischen Planeten (z.B. zwischen Erde und Mars) spricht man auch von interplanetaren Netzen.

Literatur

Tanenbaum, A.; Wetherall, D..: Computer Networks, 5th edition, Prentice Hall, 2011

Peterson, L.; Davie, B.S.: Computer Networks – A Systems Approach, 5th edition, Morgan Kaufmann, 2011

Kurose, J.; Ross, K.: Computer Networking, 5th edition, Addison Wesley, 2010

 

Autor


 

Prof. Dr. Torsten Braun Rechnernetze und verteilte Systeme Institut für Informatik und angewandte Mathematik Universität Bern Neubrückstrase 10 3012 Bern Schweiz

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Zuletzt bearbeitet: 26.09.2014 13:06
Letzter Abruf: 24.01.2017 22:10
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