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Was ist Netzwerktopologie?

Die Topologie definiert die Struktur des Netzwerks, wie alle Komponenten miteinander verbunden sind. Es gibt zwei Arten von Topologien: physikalische und logische Topologie.

Arten der Netzwerktopologie

Die physikalische Topologie ist die geometrische Darstellung aller Knoten in einem Netzwerk. Es gibt sechs Arten von Netzwerktopologien: Bustopologie, Ringtopologie, Baumtopologie, Sterntopologie, Mesh-Topologie und Hybridtopologie.

Computernetzwerktopologien

1) Bustopologie

Computernetzwerktopologien
  • Die Bustopologie ist so konzipiert, dass alle Stationen über ein einziges Kabel, das sogenannte Backbone-Kabel, verbunden sind.
  • Jeder Knoten ist entweder über ein Drop-Kabel mit dem Backbone-Kabel verbunden oder direkt mit dem Backbone-Kabel verbunden.
  • Wenn ein Knoten eine Nachricht über das Netzwerk senden möchte, sendet er eine Nachricht über das Netzwerk. Alle im Netzwerk verfügbaren Stationen erhalten die Nachricht, unabhängig davon, ob sie angesprochen wurde oder nicht.
  • Die Bustopologie wird hauptsächlich in 802.3- (Ethernet) und 802.4-Standardnetzwerken verwendet.
  • Die Konfiguration einer Bustopologie ist im Vergleich zu anderen Topologien deutlich einfacher.
  • Das Backbone-Kabel gilt als 'einspurig' über das die Nachricht an alle Sender gesendet wird.
  • Die gebräuchlichste Zugriffsmethode der Bustopologien ist CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

CSMA: Dabei handelt es sich um eine Medienzugriffskontrolle, mit der der Datenfluss so gesteuert wird, dass die Datenintegrität gewahrt bleibt, d. h. die Pakete nicht verloren gehen. Es gibt zwei alternative Möglichkeiten, mit den Problemen umzugehen, die auftreten, wenn zwei Knoten gleichzeitig Nachrichten senden.

    CSMA-CD:CSMA-CD ( Kollisionserkennung ) ist eine Zugriffsmethode zur Kollisionserkennung. Sobald die Kollision erkannt wird, stoppt der Sender die Übertragung der Daten. Daher funktioniert es auf ' Erholung nach der Kollision '.CSMA-CA: CSMA CA (Kollisionsvermeidung) ist eine Zugriffsmethode, mit der Kollisionen vermieden werden, indem überprüft wird, ob das Übertragungsmedium belegt ist oder nicht. Wenn es beschäftigt ist, wartet der Absender, bis das Medium inaktiv wird. Diese Technik reduziert effektiv die Möglichkeit einer Kollision. Es funktioniert nicht bei der Wiederherstellung nach der Kollision.

Vorteile der Bustopologie:

    Kostengünstiges Kabel:In der Bustopologie sind Knoten direkt mit dem Kabel verbunden, ohne einen Hub zu durchlaufen. Daher sind die anfänglichen Installationskosten gering.Moderate Datengeschwindigkeiten:Koaxial- oder Twisted-Pair-Kabel werden hauptsächlich in busbasierten Netzwerken verwendet, die bis zu 10 Mbit/s unterstützen.Bekannte Technologie:Die Bustopologie ist eine vertraute Technologie, da die Installations- und Fehlerbehebungstechniken bekannt sind und Hardwarekomponenten leicht verfügbar sind.Begrenzter Fehler:Ein Ausfall in einem Knoten hat keine Auswirkungen auf andere Knoten.

Nachteile der Bustopologie:

    Umfangreiche Verkabelung:Eine Bustopologie ist deutlich einfacher, erfordert aber dennoch einen hohen Verkabelungsaufwand.Schwierige Fehlerbehebung:Zur Feststellung der Kabelfehler sind spezielle Prüfgeräte erforderlich. Tritt ein Fehler im Kabel auf, würde dies die Kommunikation für alle Knoten unterbrechen.Signalstörungen:Wenn zwei Knoten gleichzeitig Nachrichten senden, kollidieren die Signale beider Knoten miteinander.Rekonfiguration schwierig:Das Hinzufügen neuer Geräte zum Netzwerk würde das Netzwerk verlangsamen.Dämpfung:Dämpfung ist ein Signalverlust, der zu Kommunikationsproblemen führt. Zur Regeneration des Signals werden Repeater eingesetzt.

2) Ringtopologie

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  • Die Ringtopologie ähnelt einer Bustopologie, jedoch mit verbundenen Enden.
  • Der Knoten, der die Nachricht vom vorherigen Computer empfängt, überträgt sie erneut an den nächsten Knoten.
  • Die Daten fließen in eine Richtung, d. h. sie sind unidirektional.
  • Die Daten fließen kontinuierlich in einer einzigen Schleife, die als Endlosschleife bezeichnet wird.
  • Es hat keine abgeschlossenen Enden, d. h. jeder Knoten ist mit einem anderen Knoten verbunden und hat keinen Endpunkt.
  • Die Daten in einer Ringtopologie fließen im Uhrzeigersinn.
  • Die gebräuchlichste Zugriffsmethode der Ringtopologie ist Token-Passing .
      Token-Übergabe:Es handelt sich um eine Netzwerkzugriffsmethode, bei der Token von einem Knoten an einen anderen Knoten weitergegeben werden.
  • Zeichen:Es handelt sich um einen Rahmen, der im Netzwerk zirkuliert.

Funktionsweise der Token-Übergabe

  • Ein Token bewegt sich im Netzwerk und wird von Computer zu Computer weitergegeben, bis es das Ziel erreicht.
  • Der Absender ändert das Token, indem er die Adresse zusammen mit den Daten einfügt.
  • Die Daten werden von einem Gerät an ein anderes Gerät weitergegeben, bis die Zieladresse übereinstimmt. Sobald das Token vom Zielgerät empfangen wurde, sendet es die Bestätigung an den Absender.
  • In einer Ringtopologie wird ein Token als Träger verwendet.

Vorteile der Ringtopologie:

    Netzwerk Management:Fehlerhafte Geräte können aus dem Netzwerk entfernt werden, ohne dass das Netzwerk heruntergefahren wird.Produktverfügbarkeit:Es stehen zahlreiche Hardware- und Softwaretools für den Netzwerkbetrieb und die Netzwerküberwachung zur Verfügung.Kosten:Twisted-Pair-Verkabelung ist kostengünstig und leicht verfügbar. Daher sind die Installationskosten sehr gering.Zuverlässig:Es handelt sich um ein zuverlässigeres Netzwerk, da das Kommunikationssystem nicht von einem einzelnen Host-Computer abhängig ist.

Nachteile der Ringtopologie:

    Schwierige Fehlerbehebung:Zur Feststellung der Kabelfehler sind spezielle Prüfgeräte erforderlich. Tritt ein Fehler im Kabel auf, würde dies die Kommunikation für alle Knoten unterbrechen.Versagen:Der Ausfall einer Station führt zum Ausfall des gesamten Netzwerkes.Rekonfiguration schwierig:Das Hinzufügen neuer Geräte zum Netzwerk würde das Netzwerk verlangsamen.Verzögerung:Die Kommunikationsverzögerung ist direkt proportional zur Anzahl der Knoten. Durch das Hinzufügen neuer Geräte erhöht sich die Kommunikationsverzögerung.

3) Sterntopologie

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  • Bei der Sterntopologie handelt es sich um eine Anordnung des Netzwerks, bei der jeder Knoten mit dem zentralen Hub, Switch oder einem zentralen Computer verbunden ist.
  • Der Zentralrechner wird als a bezeichnet Server , und die an den Server angeschlossenen Peripheriegeräte werden als bezeichnet Kunden .
  • Zur Verbindung der Computer werden Koaxialkabel oder RJ-45-Kabel verwendet.
  • Hubs oder Switches werden hauptsächlich als Verbindungsgeräte in einem verwendet physikalische Sterntopologie .
  • Die Sterntopologie ist die beliebteste Topologie bei der Netzwerkimplementierung.

Vorteile der Sterntopologie

    Effiziente Fehlerbehebung:Die Fehlerbehebung ist in einer Sterntopologie im Vergleich zur Bustopologie recht effizient. In einer Bustopologie muss der Manager die Kabelkilometer überprüfen. Bei einer Sterntopologie sind alle Stationen an das zentrale Netzwerk angeschlossen. Daher muss der Netzwerkadministrator zur Einzelstation gehen, um das Problem zu beheben.Netzwerksteuerung:Komplexe Netzwerksteuerungsfunktionen können in der Sterntopologie einfach implementiert werden. Alle in der Sterntopologie vorgenommenen Änderungen werden automatisch übernommen.Begrenzter Fehler:Da jede Station über ein eigenes Kabel mit dem zentralen Hub verbunden ist, hat der Ausfall eines Kabels keine Auswirkungen auf das gesamte Netzwerk.Bekannte Technologie:Die Sterntopologie ist eine bekannte Technologie, da ihre Werkzeuge kostengünstig sind.Leicht erweiterbar:Es ist leicht erweiterbar, da neue Stationen zu den offenen Ports am Hub hinzugefügt werden können.Kosteneffizient:Netzwerke mit Sterntopologie sind kostengünstig, da kostengünstige Koaxialkabel verwendet werden.Hohe Datengeschwindigkeiten:Es unterstützt eine Bandbreite von ca. 100 Mbit/s. Ethernet 100BaseT ist eines der beliebtesten Netzwerke mit Sterntopologie.

Nachteile der Sterntopologie

    Ein zentraler Fehlerpunkt:Fällt der zentrale Hub oder Switch aus, können alle angeschlossenen Knoten nicht mehr miteinander kommunizieren.Kabel:Manchmal wird die Kabelführung schwierig, wenn ein erheblicher Verlegungsaufwand erforderlich ist.

4) Baumtopologie

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  • Die Baumtopologie vereint die Merkmale der Bustopologie und der Sterntopologie.
  • Eine Baumtopologie ist eine Art Struktur, in der alle Computer hierarchisch miteinander verbunden sind.
  • Der oberste Knoten in der Baumtopologie wird als Wurzelknoten bezeichnet, und alle anderen Knoten sind die Nachkommen des Wurzelknotens.
  • Für die Datenübertragung existiert nur ein Pfad zwischen zwei Knoten. Somit bildet es eine Eltern-Kind-Hierarchie.

Vorteile der Baumtopologie

    Unterstützung für Breitbandübertragung:Die Baumtopologie wird hauptsächlich für die Breitbandübertragung verwendet, d. h. Signale werden ungedämpft über große Entfernungen gesendet.Leicht erweiterbar:Wir können das neue Gerät zum bestehenden Netzwerk hinzufügen. Daher können wir sagen, dass die Baumtopologie leicht erweiterbar ist.Leicht zu verwalten:In der Baumtopologie ist das gesamte Netzwerk in Segmente unterteilt, die als Sternnetzwerke bezeichnet werden und einfach verwaltet und gewartet werden können.Fehlererkennung:Fehlererkennung und Fehlerkorrektur sind in einer Baumtopologie sehr einfach.Begrenzter Fehler:Der Ausfall einer Station hat keine Auswirkungen auf das gesamte Netzwerk.Punkt-zu-Punkt-Verkabelung:Es verfügt über eine Punkt-zu-Punkt-Verkabelung für einzelne Segmente.

Nachteile der Baumtopologie

    Schwierige Fehlerbehebung:Wenn im Knoten ein Fehler auftritt, wird es schwierig, das Problem zu beheben.Hohe Kosten:Die für die Breitbandübertragung erforderlichen Geräte sind sehr kostspielig.Versagen:Eine Baumtopologie ist hauptsächlich auf das Hauptbuskabel angewiesen, und ein Ausfall des Hauptbuskabels führt zu Schäden im gesamten Netzwerk.Rekonfiguration schwierig:Wenn neue Geräte hinzukommen, wird es schwierig, sie neu zu konfigurieren.

5) Mesh-Topologie

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  • Bei der Mesh-Technologie handelt es sich um eine Anordnung des Netzwerks, bei der Computer über verschiedene redundante Verbindungen miteinander verbunden sind.
  • Es gibt mehrere Pfade von einem Computer zu einem anderen Computer.
  • Es enthält keinen Switch, Hub oder einen zentralen Computer, der als zentraler Kommunikationspunkt fungiert.
  • Das Internet ist ein Beispiel für die Mesh-Topologie.
  • Die Mesh-Topologie wird hauptsächlich für WAN-Implementierungen verwendet, bei denen Kommunikationsfehler ein kritisches Problem darstellen.
  • Die Mesh-Topologie wird hauptsächlich für drahtlose Netzwerke verwendet.
  • Die Netztopologie kann mithilfe der Formel gebildet werden:
    Anzahl der Kabel = (n*(n-1))/2;

Dabei ist n die Anzahl der Knoten, die das Netzwerk darstellen.

Die Mesh-Topologie ist in zwei Kategorien unterteilt:

  • Vollständig verbundene Mesh-Topologie
  • Teilweise verbundene Mesh-Topologie
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    Full-Mesh-Topologie:In einer Full-Mesh-Topologie ist jeder Computer mit allen im Netzwerk verfügbaren Computern verbunden.Partielle Mesh-Topologie:In einer partiellen Mesh-Topologie sind nicht alle, sondern bestimmte Computer mit den Computern verbunden, mit denen sie häufig kommunizieren.

Vorteile der Mesh-Topologie:

Zuverlässig: Die Netzwerke mit Mesh-Topologie sind sehr zuverlässig, da ein Verbindungsausfall die Kommunikation zwischen verbundenen Computern nicht beeinträchtigt.

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Schnelle Kommunikation: Die Kommunikation zwischen den Knoten ist sehr schnell.

Einfachere Neukonfiguration: Das Hinzufügen neuer Geräte würde die Kommunikation zwischen anderen Geräten nicht stören.

Nachteile der Mesh-Topologie

    Kosten:Eine Mesh-Topologie enthält eine große Anzahl verbundener Geräte wie einen Router und mehr Übertragungsmedien als andere Topologien.Management:Netzwerke mit Mesh-Topologie sind sehr groß und sehr schwierig zu warten und zu verwalten. Wenn das Netzwerk nicht sorgfältig überwacht wird, bleibt der Ausfall der Kommunikationsverbindung unentdeckt.Effizienz:In dieser Topologie gibt es viele redundante Verbindungen, was die Effizienz des Netzwerks verringert.

6) Hybridtopologie

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  • Die Kombination verschiedener Topologien wird als bezeichnet Hybridtopologie .
  • Eine Hybridtopologie ist eine Verbindung zwischen verschiedenen Verbindungen und Knoten zur Übertragung der Daten.
  • Wenn zwei oder mehr unterschiedliche Topologien miteinander kombiniert werden, wird dies als Hybridtopologie bezeichnet. Wenn ähnliche Topologien miteinander verbunden werden, entsteht keine Hybridtopologie. Wenn beispielsweise in einem Zweig der ICICI-Bank eine Ringtopologie und in einem anderen Zweig der ICICI-Bank eine Bustopologie vorhanden sind, führt die Verbindung dieser beiden Topologien zu einer Hybridtopologie.

Vorteile der Hybridtopologie

    Zuverlässig:Wenn in einem Teil des Netzwerks ein Fehler auftritt, hat dies keinen Einfluss auf die Funktion des restlichen Netzwerks.Skalierbar:Die Größe des Netzwerks kann durch das Hinzufügen neuer Geräte problemlos erweitert werden, ohne die Funktionalität des bestehenden Netzwerks zu beeinträchtigen.Flexibel:Diese Topologie ist sehr flexibel, da sie entsprechend den Anforderungen der Organisation gestaltet werden kann.Wirksam:Die Hybridtopologie ist sehr effektiv, da sie so gestaltet werden kann, dass die Stärke des Netzwerks maximiert und die Schwäche des Netzwerks minimiert wird.

Nachteile der Hybridtopologie

    Komplexes Design:Der größte Nachteil der Hybrid-Topologie ist das Design des Hybrid-Netzwerks. Es ist sehr schwierig, die Architektur des Hybridnetzwerks zu entwerfen.Kostspieliger Hub:Die in der Hybridtopologie verwendeten Hubs sind sehr teuer, da sie sich von den üblichen Hubs unterscheiden, die in anderen Topologien verwendet werden.Kostspielige Infrastruktur:Die Infrastrukturkosten sind sehr hoch, da ein Hybridnetzwerk viele Kabel, Netzwerkgeräte usw. erfordert.