Topologien

Rechner, die miteinander Daten austauschen können, nennt man zusammen ein Netz. (Die Bezeichnung „Netzwerk“ ist dafür ebenfalls gebräuchlich, aber der Wortteil „-werk“ ist nicht unterscheidungskräftig.) Die einzelnen Rechner im Netz heißen dann auch Netzrechner  oder Knoten.

In den folgenden Abbildungen sind Rechner durch Kreise "o" und die Verbindungen durch Linien oder andere Zeichen "|'-^+" dargestellt.

Einfache Strecken

Bei einer einfachen Verbindungsstrecke ist ein Rechner direkt mit einem anderen verbunden.

einfaches Netz

     o----------------------------o

Netzrechner 1                Netzrechner 2

Beispiel Ein Rechner mit einem Modem kann einen anderen Rechner über das Fernsprechnetz anrufen und eine direkte Verbindung herstellen.

Beispiel Sind zwei Rechner in einem Raum, können sie über die serielle Schnittstelle mit einem „Nullmodem“ verbunden werden. Die Verbindung kann auch über eine spezielle Netzkarte hergestellt werden.

Eine solche direkte Verbindung wird auch als „(physikalische) Punkt-zu-Punkt-Verbindung“ bezeichnet. Ein Vorteil ist eine vergleichsweise gute Abhörsicherheit und Effizienz (Geschwindigkeit) der Kommunikation, da die Verbindung nicht mit weiteren Netzrechnern geteilt werden muß.

Busse

Erweitert man die Verbindung so, daß mehr als zwei Rechner über ein Medium verbunden sind, so entsteht ein Bus, wie etwa das klassisches Ethernet  mit Koaxialkabel.

Bus

o      o      o      o      o      o      o      o 
|      |      |      |      |      |      |      | 
'------^------^------^------^------^------^------'

Wenn zwei Rechner gleichzeitig in das Medium sprechen, so kommt es zu einer Kollision, also einer gegenseitigen Störung. Diese wird von den eingesetzten Programmen erkannt und dadurch behoben, daß jeder der beiden Rechner den Vorgang abbricht und es nach einer Weile erneut versucht. Da die Wartezeiten in der Regel unterschiedlich sind, besteht dann Hoffnung darauf, daß es nicht wieder zu einer Kollision kommt.

Da jetzt jeder Rechner alle Daten empfangen kann, muß noch gekennzeichnet werden, für welchen Rechner  ausgesendete Daten bestimmt sind. Diese Information wird mit den Daten zusammen auf den Bus geschrieben. Jeder Recher hört das Medium ständig ab und kann so die für ihn bestimmten Daten erkennen und lesen.

Sterne, hub, switch

Ab drei Rechnern ist es nicht nötig, daß jeder Rechner mit jedem anderen direkt verbunden wird, mit dem er Daten austauschen soll. Wenn jeder Rechner empfangene Daten weiterleitet, dann kann ein Rechner auch Daten von Rechnern hören und an Rechner senden, mit denen er nicht direkt verbunden ist.

Ein Rechner sendet in solch einem Netz die Daten in einzelnen Paketen an einen Zielrechner. Dabei ist jedes Paket mit der Adresse des Absenders und Empfängers beschriftet, so wie ein normales Paket, das man der Post übergibt.

Stern mit Verteiler

                         Verteiler 
      o----------------------o----------------------o 
Netzrechner 1          Netzrechner 2          Netzrechner 3

Den Rechner in der Mitte eines Netzes, an die jeder andere Rechner angeschlossen ist, nennt man auch „Verteiler“ (oder „Nabe“, engl. “hub ”, auch: “multiport repeater ”). Es gibt spezielle Verteiler zur Verbindung mehrere Netzrechner zu kaufen.

Verteiler

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  |  ethernet hub                                 |   | 
  |  [==]  [==]  [==]  [==]  [==]  [##]  [==]     |   / 
  |                                ((             |  / 
  |  [==]  [==]  [==]  [##]  [==]   ))   [==]     | / 
  |____________________(( _________(( ____________|/ 
                        ))          ))

Weil Datenpakete von einer Nabe an alle  angeschlossenen Rechner weitergeleitet werden, wird das Netz (wie bei einem Bus) durch die Belastung mit vielen Paketen gebremst und es ist für einen Rechner möglich, die Kommunikation zwischen zwei anderen Rechnern im Netz mitzuhören. Diesen Mangel kann man beheben, wenn man in die Nabe eine Weiche (“switch ”, “multiport bridge ”) einbaut, die die Pakete untersucht und gezielt nur an den für sie bestimmten Zielrechner weiterleitet.

Stern mit Weiche

                           Weiche 
      o----------------------o----------------------o 
Netzrechner 1          Netzrechner 2          Netzrechner 3  

Weiche

     .----------------------------------------------. 
    /                                              /| 
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  /                                              /  | 
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|  ethernet switch                              |   | 
|  [==]  [==]  [==]  [==]  [==]  [##]  [==]     |   / 
|                                ((             |  / 
|  [==]  [==]  [==]  [##]  [==]   ))   [==]     | / 
|____________________(( _________(( ____________|/ 
                      ))          ))

Ringe

Bei einem Ring sind Rechner kreisförmig miteinander verbunden. Beim Token-Ring  mit gibt es beispielsweise ein „umlaufendes Token“ (eine Erlaubnis zu senden), das gegen ein Paket ausgetauscht werden kann. Der Ausfall eines Rechners stört allerdings das gesamte Netz. Bei dem Hochgeschwindigkeitsring FDDI  werden zwei  gegenläufigen Ringe zur Sicherung eingesetzt.

Ring

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o                           o 
|                           | 
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Bäume

Über Bridges und ein Rückgrat können Busnetze verschiedener Abteilungen in einem größeren Gebäude verbunden werden.

Baum

o      o      o      o      o      o      o      o 
|      |      |      |      |      |      |      | 
'------'------'      '------'------'      '------' 
              |             |             | 
              '-------------'-------------' 
              Rückgrat (backbone)

Bezeichnungen

Netze werden auch nach ihrer Fläche und dem Grad ihrer Verbundenheit bezeichnet.

SMP “symmetric multi processor”. Mehrere Prozessoren greifen auf denselben Speicher zu.

cluster Verbund mehrere Rechner zu einem „Großrechner“: Ein Rechner verteilt Teilaufgaben eines zu bearbeitenden Gesamtproblems auf weitere Rechner.

LAN “local area network”. Ein Netz innerhalb eines Gebäudes oder Grundstückes.

MAN “metropolian area network”. Ein Netz innerhalb einer Stadt.

WAN “wide area network”. Ein Netz zwischen Gebäuden oder Grundstücken.

GAN “global area network”. Ein Netz zwischen Kontinenten.