In Computernetzwerken Topologie bezieht sich auf das Layout der angeschlossenen Geräte. In diesem Artikel werden die Standardtopologien für Netzwerke beschrieben.
Topologie im Netzwerkdesign
Stellen Sie sich eine Topologie als virtuelle Form oder Struktur eines Netzwerks vor. Diese Form entspricht nicht unbedingt dem tatsächlichen physischen Layout der Geräte im Netzwerk. Beispielsweise können die Computer in einem Heimnetzwerk in einem Familienzimmer in einem Kreis angeordnet sein, es ist jedoch höchst unwahrscheinlich, dass dort eine Ringtopologie gefunden wird.
Netzwerktopologien werden in folgende Grundtypen unterteilt:
- Bus
- Ring
- Star
- Baum
- Mesh
Komplexere Netzwerke können als Hybride aus zwei oder mehr der oben genannten Basistopologien aufgebaut werden.
Bus-Topologie
Bus-Netzwerke (nicht zu verwechseln mit dem Systembus eines Computers) verwenden ein gemeinsames Backbone, um alle Geräte anzuschließen. Ein Backbone ist ein einzelnes Kabel, das als gemeinsames Kommunikationsmedium fungiert, das Geräte mit einem Schnittstellenanschluss anschließen oder abnehmen. Ein Gerät, das mit einem anderen Gerät im Netzwerk kommunizieren möchte, sendet eine Broadcast-Nachricht an die Leitung, die alle anderen Geräte sehen, aber nur der beabsichtigte Empfänger akzeptiert und verarbeitet die Nachricht tatsächlich.
Ethernet-Bus-Topologien sind relativ einfach zu installieren und erfordern im Vergleich zu den Alternativen keine große Verkabelung. 10Base-2 ("ThinNet") und 10Base-5 ("ThickNet") waren beide vor vielen Jahren beliebte Ethernet-Verkabelungsoptionen für Bustopologien. Bus-Netzwerke funktionieren jedoch am besten mit einer begrenzten Anzahl von Geräten. Wenn einem Netzwerkbus mehr als ein Dutzend Computer hinzugefügt werden, kann dies zu Leistungsproblemen führen. Wenn das Backbone-Kabel ausfällt, wird darüber hinaus das gesamte Netzwerk unbrauchbar.
Ringtopologie
In einem Ringnetzwerk hat jedes Gerät genau zwei Nachbarn für Kommunikationszwecke. Alle Nachrichten laufen durch einen Ring in dieselbe Richtung (entweder "im Uhrzeigersinn" oder "gegen den Uhrzeigersinn"). Ein Ausfall eines Kabels oder Geräts unterbricht die Schleife und kann das gesamte Netzwerk beeinträchtigen.
Um ein Ringnetzwerk zu implementieren, verwendet man normalerweise die FDDI-, SONET- oder Token Ring-Technologie. In einigen Bürogebäuden oder Schulgeländen gibt es Ringtopologien.
Sterntopologie
Viele Heimnetzwerke verwenden die Sterntopologie. Ein Sternnetzwerk verfügt über einen zentralen Verbindungspunkt, der als "Hubknoten" bezeichnet wird. Dies kann ein Netzwerkhub, ein Switch oder ein Router sein. 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 Ausfall eines Sternnetzkabels führt jedoch nur zu einem Netzwerkzugriff eines Computers und nicht zu einem kompletten LAN. (Wenn der Hub jedoch ausfällt, fällt auch das gesamte Netzwerk aus.)
Baum-Topologie
Eine Baumtopologie verbindet mehrere Sterntopologien mit einem Bus. In seiner einfachsten Form sind nur Hub-Geräte direkt mit dem Tree-Bus verbunden, und jeder Hub fungiert als Stamm einer Baumstruktur von Geräten. Dieser Bus / Stern-Hybridansatz unterstützt die zukünftige Erweiterung des Netzwerks wesentlich besser als ein Bus (der aufgrund des von ihm erzeugten Broadcast-Datenverkehrs begrenzt ist) oder einen Stern (der durch die Anzahl der Hub-Anschlusspunkte begrenzt ist) allein.
Mesh-Topologie
Die Maschentopologie führt das Konzept der Routen ein. Im Gegensatz zu jeder der vorherigen Topologien können Nachrichten, die in einem Maschennetzwerk gesendet werden, verschiedene mögliche Pfade von der Quelle zum Ziel annehmen. (Denken Sie daran, dass Nachrichten auch in einem Ring, obwohl zwei Kabelpfade vorhanden sind, nur in eine Richtung übertragen werden können.) Einige WANs, insbesondere das Internet, verwenden Mesh-Routing.
Ein Mesh-Netzwerk, in dem sich jedes Gerät mit jedem anderen verbindet, wird als Full-Mesh bezeichnet. Wie in der Abbildung unten gezeigt, gibt es auch teilweise Maschennetzwerke, bei denen sich einige Geräte nur indirekt mit anderen verbinden.
Zusammenfassung
Die Topologie bleibt ein wichtiger Teil der Theorie des Netzwerkdesigns. Sie können wahrscheinlich ein Heimnetzwerk oder ein kleines Business-Computernetzwerk aufbauen, ohne den Unterschied zwischen einem Busdesign und einem Sterndesign zu verstehen. Wenn Sie sich jedoch mit den Standardtopologien vertraut machen, können Sie wichtige Netzwerkkonzepte wie Hubs, Broadcasts und Routen besser verstehen.
