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Netzwerk

Ein Rechnernetz oder Netzwerk ist der Zusammenschluss verschiedener, in der Regel eigenständiger technischer Systeme. Meistens sind das Computer. In Zusammenhang mit einem Rechnernetz tauchen unterschiedliche Begriffe auf. Ein LAN (englisch: Local Area Network, lokales Netzwerk) ist ein kleines Rechnernetz.

Es wird in der Regel im Heimbereich oder kleineren Unternehmen eingesetzt, beschränkt sich also auf ein Gebäude oder ein abgrenzbares Gelände, z. B. ein Unternehmen oder eine Hochschule. Daneben gibt es noch Netze, die sich über den Bereich einer Stadt oder eines Stadtverbandes erstrecken, in der Regel von einer öffentlichen Institution betrieben und als MAN (Metropolitan Area Network) bezeichnet werden. Schließlich gibt es noch die Bezeichnungen WAN (Wide Area Network) für die Verknüpfung von Rechnern über große Entfernungen sowie GAN (englische für: Global Area Networks) für die unbegrenzte Entfernung.

Vorteil eines Netzwerks ist, dass sich mit ihm unterschiedliche Geräte wie Drucker, Laufwerke, Medienserver usw. von mehreren PCs und anderen netzwerkfähigen Geräten wie Medienserver, Tablets, aber auch der Zugang zum Internet über ein Modem und einen Router gemeinsam nutzen lassen. Zunehmend an Bedeutung gewinnt auch die direkte Kommunikation von Netzwerknutzern z.B. über die VoIP-Telefonie.

Klassische Netzwerke funktionieren in der Regel nach dem Client-Server-Prinzip. Hier wird eine Anzahl von Rechnern mit Netzwerkkarten bestückt und mit Kabeln miteinander verbunden. Es gibt einen Rechner, der den anderen Geräten seine Festplattenkapazität zur Verfügung stellt und z. B. mit leistungsfähigen Druckern verbunden ist. Dieser Rechner ist der Server. Über ihn werden die Massenspeicher sowie die Netzwerkdrucker verwaltet. Außerdem läuft auf dem Server das eigentliche Betriebssystem für das Netzwerk. In der Regel werden auch Anwendungsprogramme zentral auf dem Server installiert. Der Server wird von einem Systemadministrator verwaltet.

Damit nun nicht jeder auf diesem Rechner herummanipulieren kann, gibt es eine sehr ausgeklügelte Verwaltung von Rechten. Normalerweise hat lediglich der Systemadministrator alle Zugriffsrechte. Die einzelnen Anwender greifen über die angeschlossenen Rechner (Clients) auf den Server zu, werden also regelrecht von ihm bedient. Dabei haben die Benutzer nur sehr eingeschränkte Rechte, in dem sie je nach Aufgabengebiet nur auf bestimmte Programme, bestimmte Laufwerke usw. zugreifen können.

Lokale bzw. Heimnetzwerke können technisch unterschiedlich aufgebaut werden. Der am weitesten verbreitete Standard ist Ethernet. Dabei erfolgt die Übertragung der Daten meistens über sog. Twisted-Pair-Kabel. Dass sind Kabel, bei denen die Adern paarweise umeinander umwickelt („verdrillt“) sind. Mit Ethernet sind theoretische Datenübertragungsraten von bis zu 10 Gbit/s möglich.

Im Rahmen der Netzwerktechnologie spielt eine Reihe von Gerätetypen eine Rolle. Zunächst einmal müssen die in einem Netzwerk zu verbindenden Geräte selbst über einen Netzwerkanschluss verfügen. Der ist bei PCs entweder bereits auf dem Mainboard integriert oder wird über eine separate Steckkarte bzw. extern ausgeführte Anschlüsse bereitgestellt. Damit die Technik auch funktioniert, gibt es sog. Protokolle. Das sind Regeln und Formate, die das Kommunikationsverhalten im Netz regeln. Dazu gehören z.B. Informationen zu Absender und Empfänger von Daten, die Paketlänge, eine Prüfsumme usw.

Folgende Komponenten haben in einem Netzwerk eine zentrale Bedeutung:
Hub/Switch
In der Regel ist es so, dass man mehr als zwei Rechner in einem Netzwerk betreibt. Um die zu verbinden, benötigt man einen Hub. Ein Hub ist ein Verteilerknoten innerhalb eines Netzwerks. Die PCs werden jeweils über ein Netzwerkkabel mit einem Hub verbunden. Sind mehrere PCs über ein Hub verbunden, sieht die schematische Darstellung dieses Netzwerks wie ein Stern aus. Daher wird dieser Aufbau auch als „Sterntopologie“ bezeichnet. Vorteil eines Hubs ist der einfache Aufbau. Nachteil eines Hubs ist, dass er im Halbduplexbetrieb arbeitet, d.h., die Daten können nur jeweils abwechselnd in beide Richtungen fließen. Werden zwei Datenpakete gesendet, kommt es zu einer Kollision und ein Datenpaket geht verloren. Da der Hub empfangene Datenpakete an alle möglichen Empfänger sendet, passiert das nicht gerade selten. Die Daten müssen dann erneut gesendet werden, was zu Lasten der Datenübertragungsgeschwindigkeit geht.

Dieser Nachteil wird beim Switch beseitigt. Die Geräte verfügen über gewisse Logikfunktionen, in dem sie die Daten lediglich an einen Empfänger senden und die Kommunikation dabei nur auf Sender und Empfänger beschränken. Der Datenstrom wird folglich „geswitcht“. Die Leitungen zu den übrigen Teilnehmern bleiben frei. Kollisionen von Datenpaketen werden mit dieser Technologie vermieden, so dass eine hohe Datenübertragungsrate erreicht werden kann. Daher finden in der modernen Netzwerktechnik nur noch Switches Verwendung.

Router
Ein Router verfügt über noch mehr Intelligenz. Diese Geräte ermöglichen es, Netzwerke mit unterschiedlichen Protokollen miteinander zu verbinden. Daher werden Router eingesetzt, um Netzwerke mit der Außenwelt, z.B. dem Internet oder einem anderen Netzwerk, zu verbinden.

WLAN
WLAN ist die Abkürzung für „Wireless LAN (drahtloses lokales Netzwerk)“. Es handelt sich, wie der Name schon sagt, um Funknetze, die zum kabelgebundenen Ethernet weitgehend kompatibel sind. Vorteil eines Funknetzes ist die relativ problemlose Verbindung zwischen Geräten, die sich in unterschiedlichen Räumen oder Stockwerken befinden. Das lästige Verlegen von Kabeln durch Decken oder Wände entfällt.
Im Gegensatz zu kabelgebundenen Netzen, die in sich geschlossene Systeme darstellen, sind Funknetze zumindest in einem gewissen räumlichen Bereich offen. Die über ein WLAN übertragenen Daten sind damit frei zugänglich. Eine besondere Bedeutung kommt beim WLAN folglich der Verschlüsselungstechnik zu. Die anfänglich eingesetzten Standards nach WEP und WPA gelten als unsicher und sollten nicht mehr genutzt werden. Als sicher wird der neuere WPA2-Standard bezeichnet.

dLan, das Netzwerk aus der Steckdose
Beim dLAN (steht für: direct LAN), andere Bezeichnung ist „PowerLAN“, werden die in einem Haushalt vorhandenen elektrischen 230V-Leitungen zusätzlich auch zur Übertragung von Daten benutzt. Vorteil dieser Technik: Eine zusätzliche Verkabelung erübrigt sich. Von der technisch Seite her gesehen ist dLAN eine Trägerfrequenzanlage, die über Adapter realisiert wird. Die werden in eine Steckdose gesteckt und über eine eingebaute Ethernet-Schnittstelle mit einem beliebigen Endgerät (PC, Notebook, Drucker, Spielekonsole usw.) verbunden. Die Datensignale werden vom sendenden Adapter auf die Stromleitung moduliert und vom empfangenden Adapter wieder demoduliert. Vom Funktionsprinzip her ist ein dLAN-Adapter praktisch ein Modem.

Aufgrund der Übertragungstechnik können von einem dLAN Störungen anderer Dienste ausgehen. Die Hersteller der entsprechenden Adapter versuchen das durch Anpassung der Sendeleistung zu vermeiden. Daneben können Dämpfungseffekte und Störeinflüsse die Reichweite und Übertragungsleistung im dLAN negativ beeinflussen. Ähnlich wie beim WLAN sind beim dLAN die Daten innerhalb des jeweiligen Stromnetzes frei verfügbar. Daher ist auch beim dLAN die Datensicherheit durch Verschlüsselungstechniken sicherzustellen.

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