Netzwerk-Topologie
Unter einer Netzwerk-Topologie versteht man die physikalische Anordnung von Netzwerk-Stationen, die über Netzwerkkabel miteinander verbunden sind. Die Netzwerk-Topologie bestimmt die einzusetzende Hardware, sowie die Zugriffsmethoden auf das Netzwerkkabel.
Die im folgenden beschriebenen Topologien beziehen sich auf paketvermittelnde Netzwerke.
Bus-Topologie (Bus, Chain)
Die Bus-Topologie, manchmal auch Ketten-Topologie genannt, besteht aus mehreren Stationen, die hintereinander geschaltet sind. Die Stationen sind über eine gemeinsame Leitung miteinander verbunden. Alle Stationen, die an dem Bus angeschlossen sind, haben Zugriff auf das Übertragungsmedium und die Daten, die darüber übertragen werden. Um Störungen auf der Leitung zu verhindern und die physikalischen Bedingungen zu verbessern, werden die beiden Kabelenden mit einem Abschlusswiderstand versehen.
Eine zentrale Netzwerkkomponente, die die Abläufe auf dem Bus regelt, gibt es nicht. Dafür ist ein Zugriffsverfahren für die Abläufe auf dem Bus verantwortlich, an dessen Regeln sich alle Stationen halten. Die Intelligenz sitzt in den Stationen und wird in der Regel durch ein komplexes Protokoll vorgegeben. Der Kabel-Bus selber ist nur ein passives Übertragungsmedium.
Den Daten wird die Adresse des Empfängers, des Senders und eine Fehlerbehandlung angehängt. Die Stationen, die nicht als Empfänger adressiert sind, ignorieren die Daten. Die Station, die adressiert ist, liest die Daten und schickt eine Bestätigung an den Sender.
Senden zwei Stationen gleichzeitig, dann überlagern sich die Signale. Es entsteht ein elektrisches Störsignal auf dem Bus. Die Übertragung wird unterbrochen. Nach einer gewissen Zeit, versuchen die Stationen wieder Daten zu senden. Der Vorgang wird so oft wiederholt, bis eine Station es schafft die Daten erfolgreich zu verschicken.
Soll der Bus erweitert werden oder Stationen hinzugefügt oder entfernt werden, dann fällt der Bus für die Zeit der Arbeiten aus.
Ring-Topologie (Ring)
Die Ring-Topologie ist eine geschlossene Kabelstrecke in der die Netzwerk-Stationen im Kreis angeordnet sind. Das bedeutet, dass an jeder Station ein Kabel ankommt und ein Kabel abgeht.
Im Ring befindet sich keine aktive Netzwerk-Komponente. Die Steuerung und der Zugriff auf das Übertragungsmedium regelt ein Protokoll, an das sich alle Stationen halten.
Wird die Kabelverbindung an einer Stelle unterbrochen fällt das Netzwerk aus, es sei denn die eingesetzte Übertragungstechnik kennt den Bus-Betrieb, auf den alle Stationen umschalten können.
Stern-Topologie (Star)
In der Stern-Topologie befindet sich eine zentrale Station, die eine Verbindung zu allen anderen Stationen unterhält. Jede Station ist über eine eigene Leitung mit der zentralen Station verbunden. Es handelt sich im Regelfall um einen Hub oder einen Switch. Der Hub oder Switch übernimmt die Verteilfunktion für die Datenpakete. Dazu werden die Datenpakete entgegen genommen und an das Ziel weitergeleitet.
Die Datenbelastung der zentralen Station ist sehr hoch, da alle Daten und Verbindungen darüber laufen. Das Netzwerk funktioniert nur so lange, bis die Zentralstation ausfällt. Die anderen Netzwerkstationen können jederzeit hinzugefügt oder entfernt werden. Sie haben keinen Einfluss auf den Betrieb des Netzwerks.
Ein Netzwerk mit Stern-Bus-Struktur ist ein Kombination aus Stern- und Bus-Topologie.
Über eine Sternstruktur sind die Stationen mit einem Hub verbunden. Mehrere Hubs sind über eine Busleitung miteinander verbunden.
Baum-Topologie (Tree)
Die Baum-Topologie ist eine erweiterte Stern-Topologie. Größere Netze haben diese Struktur. Vor allem dann, wenn mehrere Topologien miteinander kombiniert werden. Meist bildet ein übergeordnetes Netzwerk-Element, entweder ein Koppel-Element oder eine anderen Topologie, die Wurzel. Von dort bildet sich ein Stamm mit vielen Verästelungen und Verzweigungen.
Maschen-Topologie (Mesh)
Die Maschen-Topologie bzw. vermaschte Topologie ist ein dezentrales Netzwerk, das keinen verbindlichen Strukturen unterliegen muss. Allerdings sind alle Netzwerk-Stationen irgendwie miteinander verbunden. Häufig dient dieses Modell als perfektes Netzwerk in dem jede Netzwerk-Station mit allen anderen Stationen mit der vollen Bandbreite verbunden ist. Diese Maschen-Topologie wird zumindest virtuell mit jeder anderen Topologie realisierbar, wenn genug Bandbreite zur Verfügung steht und aktive Netzwerk-Komponenten das Routing der Datenpakete übernehmen.
Beim Ausfall einer Verbindung gibt es im Regelfall einige alternative Strecken, um den Datenverkehr unterbrechungsfrei fortzuführen.
Die Struktur des dezentralen Netzwerkes entspricht einem Chaos an verschiedenen Systemen und Übertragungsstrecken. Das Internet stellt ein solches Netzwerk dar.
Vorteile und Nachteile der Grundtopologien
| Topologie | Vorteile | Nachteile |
| Bus-Topologie |
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| Ring-Topologie |
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| Stern-Topologie |
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| Maschen-Topologie |
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Verkabelungsaufwand im Vergleich
Der hohe Verkabelungsaufwand der Bus- und Ring-Topologie ist nicht zu unterschätzen. Es mag zwar sein, dass die Kabelstrecke hier kürzer ist als zum Beispiel bei der Stern-Topologie. Bei der Bus- und Ring-Topologie muss man jedoch sehr häufig lange und ungewöhnlich verwinkelte Kabelstrecken wählen, weil man von Station zu Station verlegen muss. Muss man eine Station mal versetzen, dann geht das Kabelziehen wieder von vorne los.
Bei der Stern-Topologie ist es wesentlich einfacher. Zwar ist der Verkabelungsaufwand im ersten Schritt etwas aufwändiger. Dafür kann man die Leitungen der Stern-Topologie flexibel nutzen. So kann man unterschiedliche Netzwerk-Techniken oder andere Anwendungen auf den Kabelstrecken betreiben.