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Netzwerktopologien

Heiko Göltzer & Ronny Greifenhain

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Einleitung

•Unter Netzwerktopologie versteht man die logische oder physikalische Netzwerkstruktur

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Physikalische Netzwerkstruktur

•Ein Netz besteht im physikalischen Sinne aus Netzwerkknoten (nodes) und Verbindungen (connections)

•Die Konfiguration zwischen Netzwerkknoten und Verbindungen ergibt die physikalische Netzwerkstruktur, während die möglichen logischen Verbindungen verschiedener Netzwerkknoten die logische Struktur des Netzes darstellen

•Es gibt Netzwerke, in denen sich physikalische und logische Struktur deutlich unterscheiden

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Netzwerkknoten (nodes)

Netzwerkknoten sind z.B.:

•passive Vermittlungsknoten (z.B. passive HUBs)

•aktive Vermittlungsknoten (z.B. aktive HUBs, Bridges, Router, Gateways)

•Grossrechner, Server

•Netzwerkdrucker

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Verbindungen (connections)

Verbindungen sind die physikalische Verbindung zwischen den Netzwerkknoten.

Das können sein:

•Kabel

•Lichtwellenleiter (LWL)

•Laser

•Funk

•Infrarot

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Bustopologie

•Alle Knoten sind an einem Zentralkabel angeschlossen. Die Art des Anschlusses variiert je nach der verwendeten Netzwerkverkabelung. Die Bustopologie ist vor allem wegen des geringen Preises sehr verbreitet.

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Bustopologie

Vorteile:

•sehr preiswert, da kein zentraler Knoten benötigt wird

•der Ausfall einer Station beeinträchtigt die Funktion des Netzes nicht

•problemlos erweiterbar

•geringe Leitungsanzahl

Nachteile:

•ein Kabelfehler auf dem Zentralbus kann komplette Teile des Netzes lahmlegen

•häufig sind die Knoten passiv an das Netz angebunden, deswegen existiert keine aktive Aufbereitung des Signales (Beschränkung der maximalen Buslänge)

•ggf. müssen sehr viele Knoten durchlaufen werden (Übertragungsdauer)

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Ringtopologie

•Die Kommunikation findet in einer festgelegten Übertragungsrichtung seriell zwischen den Knoten statt. Die Übertragungsdauer steigt proportional mit der Anzahl der Knoten, da jedes Signal im ungünstigsten Fall den gesamten Ring durchlaufen muß.

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Ringtopologie (redundant)

•Fällt eine Station oder eine Verbindung aus, ist der gesamte Ring betroffen. Um dies zu vermeiden, gibt es die Möglichkeit, eine Ringtopologie redundant aufzubauen

•Der zweite, parallel angelegte Ring, springt im Fehlerfall ein und überbrückt den Ausfall einer Verbindung.

•Alternativ kann ein zweiter Ring nicht als Backup, sondern zur Steigerung der Bandbreite verwendet werden. Ein typischer Vertreter dieser Topologie ist FDDI.

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Ringtopologie

Vorteile:

•einfache Erweiterbarkeit

•kein Kollisionen

Nachteile:

•sehr geringe Ausfallsicherheit (bei der einfachen Variante)

•sehr teuer (Token Ring)

•ggf. müssen sehr viele Knoten durchlaufen werden (Übertragungsdauer)

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Sterntopologie

•Verbindung der Knoten mit einem zentralen Knotenpunkt. Dem zentralen Knotenpunkt kommt bei dieser Topologie größte Bedeutung zu. Er ist entscheidend für die Leistung des Netzes. Ein Ausfall hat zur Folge, daß das gesamte Netzt steht, deswegen bieten sich auch hier redundante Lösungen an.

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Sterntopologie

Vorteile:

•Signale müssen maximal einen Zwischenknotenpunkt durchlaufen

•hohe Ausfallsicherheit bei Kabelfehlern oder dem Ausfall von Stationen

•sehr übersichtlich einfachere Wartung

Nachteile:

•relativ kostenintensiv

•hoher Qualitätsanspruch an den zentralen Knoten

•Bündelung der Belastung an einem Punkt

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Baumstruktur

•Die Baumtopologie ist eigentlich eine Erweiterung der Sterntopologie. Ausgehend von der Wurzel existiert eine große Anzahl von Verzweigungen bis hin zu den Blättern. Besonders beliebt sind Baumstrukturen, weil sie eine strukturierte, jeweils gleich aufgebaute Organisation von großen Datenbeständen erlauben.

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Vermaschte Struktur

•Bei einer Vermaschten Struktur sind die Knoten teilweise über mehrere Wege verbunden, so daß bei Ausfällen eines Teilnetzes die alternative Verbindung benutzt werden kann. Diese Topologie wird häufig bei Weitverkehrsnetzen (z.B. unser Telefonnetz) verwendet. Welcher Weg benutzt wird entscheidet der Knoten. Er ist dafür mit einer Vermittlungsintelligenz ausgestattet. Theoretisch könnte man alle Knoten über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen miteinander verknüpfen. Dieses Modell bezeichnet man als Vollständigen Graph. Eine praktische Umsetzung gibt es jedoch nicht, da der Aufwand in keiner Relation zu dem zu erwartenden Ergebnis steht. Das Problem von Maschennetzen ist die optimale Verteilung auf die Wege, um einen optimalen Datenfluß, mit gleichzeitig akzeptablen Laufzeiten, zu erreichen.

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Übersicht

•In dieser Tabelle sind Beispiele für die verschiedenen Topologien

Bezeichnung IEEE-Norm max. Geschwindigkeit

Logische Topologie

Physikalische Topologie

Ethernet 10Base2, 10Base5

IEEE 802.3 10MBit/s Bus Bus

(Fast) Ethernet 10BaseT, 100BaseT

IEEE 802.3 100MBit/s Bus Stern oder Baum

Token Ring IEEE 802.5 16MBit/s Ring Ring

Token Ring (mit Hub)

IEEE 802.5 16MBit/s Ring Stern

Arcnet 2,5MBit/s Ring Bus

Mainframe Stern Stern

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Quiz

•Was ist der Unterschied zwischen logischer und physikalischer Topologie?

•Was ist eine Kollision?

Vielen Dank!

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