Beim Entwerfen eines Netzwerks zu verwendende Netzwerktypen und -topologien

Alle Netzwerke basieren auf denselben Prinzipien. Sie können diese Prinzipien anwenden, wenn Sie lokale oder cloudbasierte Netzwerke für Ihre Organisation entwerfen und erstellen. Beim Aufbau eines Netzwerks müssen Sie die unterschiedlichen Typen von Netzwerken, ihre Topologien und ihre Verwendungsmöglichkeiten kennen.

In dieser Lerneinheit lernen Sie einige der gängigen Netzwerktopologietypen kennen, die zum Erstellen von internetbasierten Netzwerken verwendet werden.

Was ist ein Netzwerk?

Bei einem Netzwerk handelt es sich um mehrere netzwerkfähige Geräte, die in der Regel Computer, Switches, Router, Drucker und Server umfassen. Netzwerke sind ein essentieller Bestandteil des heutigen Alltags und sind bei uns Zuhause, an unseren Arbeitsplätzen und in öffentlichen Bereichen anzutreffen. Netzwerke ermöglichen die Kommunikation zwischen allen Arten von netzwerkfähigen Geräten.

Netzwerktypen

Netzwerke variieren in Größe, Form und Nutzung. Netzwerke fallen in eine der folgenden Kategorien, um sie besser voneinander unterscheiden zu können:

• Persönliche Netzwerke (Personal Area Networks, PANs)
• Lokale Netzwerke (Local Area Networks, LANs)
• Innerstädtische Netzwerke (Metropolitan Area Networks, MANs)
• Fernnetze (Wide Area Networks, WANs)

Was ist ein persönliches Netzwerk?

Ein persönliches Netzwerk (Personal Area Network, PAN) erfüllt die Netzwerkanforderungen einer Einzelperson. Ein Beispiel für ein PAN wäre Ihr Smartphone, Ihre Smartwatch, Ihr Tablet und Ihr Laptop, die alle miteinander verbunden sind und Daten gemeinsam nutzen, ohne dass eine Verbindung mit einem Zugriffspunkt oder anderen Netzwerkdiensten, die nicht von Microsoft bereitgestellt werden, erforderlich ist. PAN-Netzwerke verwenden in der Regel Bluetooth® zur Kommunikation, da diese Technologie stromsparenden Datenaustausch über kurze Distanzen ermöglicht. Die einem PAN zugeordneten Netzwerkstandards sind Bluetooth und IEEE 802.15.

Was ist ein lokales Netzwerk?

Ein lokales Netzwerk (LAN) dient der Vernetzung eines einzelnen Standorts, z. B. eines Büros, einer Schule, einer Universität, eines Krankenhauses oder eines Flughafens. Ein LAN befindet sich normalerweise in Privatbesitz und erfordert Authentifizierung und Autorisierung für den Zugriff. Basierend auf dieser Klassifizierung unterschiedlicher Netzwerktypen ist ein LAN der am häufigsten verwendete Typ.

Was ist ein innerstädtisches Netzwerk?

Das innerstädtische Netzwerk (Metropolitan Area Network, MAN) bietet Netzwerkfunktionen zwischen verschiedenen Standorten innerhalb einer Stadt oder eines Ballungsraums, um ein einziges umfangreiches Netzwerk bereitzustellen. Üblicherweise erfordert ein MAN eine dedizierte und sichere Verbindung zwischen jedem LAN, das mit dem MAN verbunden ist.

Was ist ein Fernnetz?

Ein Fernnetz (Wide Area Network, WAN) stellt Netzwerkfunktionen zwischen unterschiedlichen geografischen Standorten lokal oder weltweit bereit. Ein WAN wird beispielsweise verwendet, um den Hauptsitz einer Organisation mit Zweigstellen in der gesamten Region zu verbinden. Ein WAN verbindet mehrere LANs miteinander, um ein einziges Supernetzwerk zu erstellen. Mit einem WAN können Sie ein virtuelles privates Netzwerk (VPN) verwenden, um die Verbindung zwischen verschiedenen LANs zu verwalten.

Unterschiede zwischen LAN- und WAN-Netzwerken

Mehrere Dinge unterscheiden ein LAN von einem WAN. Wenn Sie diese Unterschiede kennen, können Sie die Dienste einfacher planen, die in diesen Netzwerken bereitgestellt werden sollen.

Netzwerktopologien

In einer Netzwerktopologie wird die physische Zusammensetzung eines Netzwerks beschrieben. Hier können Sie zwischen vier Topologien auswählen, wenn Sie ein LAN entwerfen. Es handelt sich hierbei um Folgende:

• Bus
• Ring
• Netz
• Stern

Bustopologie

In einer Bustopologie ist jedes Netzwerkgerät mit einem einzelnen Netzwerkkabel verbunden. Obwohl es sich um die einfachste Art von Netzwerk handelt, das implementiert werden kann, gelten Einschränkungen. Die erste Einschränkung ist die Länge des Hauptkabels oder des Bus. Je länger das Kabel ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Signal ausfällt. Diese Einschränkung wirkt sich auf das physische Layout des Netzwerks aus. Alle Geräte müssen sich physisch nah beieinander befinden, z. B. im gleichen Raum. Wenn das Buskabel unterbrochen wird, fällt das gesamte Netzwerk aus.

Ringtopologie

In einer Ringtopologie ist jedes Netzwerkgerät mit seinem Nachbarn verbunden, um einen Ring zu bilden. Diese Art von Netzwerk ist stabiler als die Bustopologie. Eine Unterbrechung im Kabelring wirkt sich jedoch trotzdem auf die Leistung des Netzwerks aus.

Maschentopologie

Die Maschentopologie kann entweder als physisches vermaschtes Netz oder als logisches vermaschtes Netz beschrieben werden.

In einem physischen vermaschten Netz wird jedes Netzwerkgerät mit allen anderen Netzwerkgeräten im Netzwerk verbunden. Dadurch wird die Resilienz des Netzwerks erheblich gesteigert, aber es fällt physischer Mehraufwand für das Verbinden aller Geräte an. Heutzutage werden nur wenige Netzwerke als vollständig vermaschtes Netz realisiert. In den meisten Netzwerken wird ein partielles vermaschtes Netz verwendet, bei dem einige Computer miteinander verbunden sind, andere jedoch über ein Gerät eine Verbindung herstellen.

Es gibt einen geringfügigen Unterschied zwischen einem physischen vermaschten Netz und einem logischen vermaschten Netz. Es entsteht der Eindruck, dass die meisten modernen Netzwerke auf vermaschten Netzen basieren, da jedes Gerät alle anderen Geräte im Netzwerk erkennen und mit diesen kommunizieren kann. Diese Topologie beschreibt jedoch ein logisches Meshnetzwerk und wird in erster Linie durch die Verwendung von Netzwerkprotokollen ermöglicht.

Sterntopologie

Die Sterntopologie ist die am häufigsten verwendete Netzwerktopologie. Jedes Netzwerkgerät stellt eine Verbindung mit einem zentralisierten Hub oder Switch her. Switches und Hubs können miteinander verbunden werden, um Netzwerke zu erweitern und umfangreichere Netzwerke zu erstellen. Diese Art von Typologie ist die bei weitem stabilste und skalierbarste.

Ethernet

Ethernet ist ein Netzwerkstandard, der synonym mit kabelbasierten LAN-Netzwerken ist und auch in MAN- und WAN-Netzwerken verwendet wird. Ethernet hat andere kabelbasierte LAN-Technologien (ARCNET und Token Ring) ersetzt und ist ein Branchenstandard.

Auch wenn Ethernet mit Kabelnetzwerken in Verbindung gebracht wird, müssen Sie bedenken, dass es keine Beschränkung auf Kabel gibt, da Ethernet auch mit Glasfaserverbindungen verwendet wird.

Der Ethernetstandard definiert ein Framework für Datenübertragung, Fehlerbehandlung und Leistungsschwellenwerte. Er beschreibt die Regeln für die Konfiguration eines Ethernet-Netzwerks und die Interaktion der einzelnen Elemente im Netzwerk.

Ethernet wird im OSI-Modell in der Netzzugangsschicht und der Bitübertragungsschicht verwendet. Außerdem ist es die Grundlage für den IEEE 802.3-Standard. Dieser Standard hat bei der Vereinheitlichung der Netzwerk- und Hardwareentwicklung geholfen.

Ethernet ist ein Standard, der ständig weiterentwickelt wird. Die ursprüngliche Version unterstützte eine Datenübertragungsrate von gerade einmal 2,94 MBit/s. In den vergangenen Jahren wurden mehrere Iterationen veröffentlicht, um mit den Anforderungen immer höherer Geschwindigkeiten Schritt halten zu können. Heute werden Datenübertragungsraten von bis zu 400 GBit/S verwendet.

Fast Ethernet

Fast Ethernet (IEEE 802.3u) wurde entwickelt, um Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 MBit/s zu unterstützen. Fast Ethernet wird auch als 100BASE-TX-Standard bezeichnet.

Gigabit-Ethernet

Gigabit-Ethernet (IEEE 802.3ab) wurde entwickelt, um schnellere Kommunikationsnetzwerke zu unterstützen, die Dienste wie das Streamen von Multimediainhalten und Voice over IP (VoIP) unterstützen können. Der 1000BASE-T-Standard wird zehn Mal schneller ausgeführt als der 100BASE-TX-Standard. Gigabit-Ethernet ist nun in den 802.3-Standards enthalten und wird für Unternehmensnetzwerke empfohlen. Der neue Standard ist abwärtskompatibel mit dem 100BASE-T- und den älteren 10BASE-T-Standards.

10-Gigabit-Ethernet

Der 10-Gigabit-Ethernet-Standard (IEEE 802.3ae) verfügt über eine nominelle Datenübertragungsgeschwindigkeit von 10 GBit/s, was zehn Mal schneller im Vergleich zum Vorgänger ist. Diese Geschwindigkeitsverbesserung wird nur durch die Verwendung von Glasfasertechnologie ermöglicht. Der Standard erfordert nun, dass 10-Gigabit-Ethernet-Netzwerke bereichsbasiertes Routing verwenden, anstatt Daten an alle Knoten zu senden. So können Netzwerkrauschen und Datenverkehr verringert werden.

Terabit-Ethernet

Terabit-Ethernet bietet Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 200 GBit/s und 400 GBit/s. Wir erwarten, dass Terabit-Ethernet in Zukunft Geschwindigkeiten von 800 GBit/s und 1,6 TBit/s bieten wird.

Netzwerke in Azure

Azure verfügt über mehrere Netzwerktools und -dienste.

Virtuelles Azure-Netzwerk

Mithilfe von Azure Virtual Network können Sie komplexe virtuelle Netzwerke erstellen, die die Struktur Ihrer eigentlichen lokalen Netzwerke emulieren. Sie können Ihre cloudbasierten virtuellen Netzwerke bereitstellen und verwalten. Mit Azure Virtual Network können Sie auch hybride virtuelle Netzwerke erstellen, die in Ihre lokalen Netzwerke integriert werden.

Konnektivitätsdienste

Wenn Sie eine Verbindung mit hoher Bandbreite und geringer Latenz zwischen dem lokalen Netzwerk und Ihrer Azure Virtual Network-Instanz benötigen, haben Sie zwei Optionen:

• Eine VPN-Verbindung über ein Azure-Gateway
• Eine dedizierte Verbindung über Azure ExpressRoute

ExpressRoute ist ein sicherer Punkt-zu-Punkt-Dienst. Sie verwenden für diesen Dienst nicht-Microsoft-Konnektivitätspartner, der die ExpressRoute-Verbindungen für Sie bereitstellen und hosten kann.