Einführung in Rechnernetze

Einordnung des Artikels

• Einführung in die Informatik
  • Rechnernetze
    • Einführung in Rechnernetze

Definition Rechnernetz

Bisher wurde in der Rechner-Architektur immer nur ein Rechner betrachtet, der für sich allein steht. Es war das primäre Ziel zu verstehen, wie ein Rechner aufgebaut sein muss, damit er seine Aufgabe — beliebige Algorithmen abzuarbeiten — erledigen kann.

Wer heute einen Computer einschaltet, nutzt ihn nur noch in seltenen Fällen in diesem Sinn. Die meisten Anwendungen eines Computers beruhen inzwischen darauf, dass ein Computer in ein Rechnernetz eingebunden ist.

Vor langer Zeit wurden PCs beworben mit dem Schlagwort internetfähiger PC — heute würde man diesen Ausdruck für eine Tautologie halten (wie weißer Schimmel oder eifriger Student).

Zunächst der Versuch einer Definition von Rechnernetz:

Ein Rechnernetz ist der Zusammenschluss mehrerer Rechner durch ein Übertragungssystem, um zwischen den Rechnern Daten auszutauschen.

ARPANet: das erste Rechnernetz

Um die Handlungsfähigkeit des Militärs und der Politik im Falle eines Atomkrieges sicherzustellen, wurde 1969 in den USA von der Advanced Research Projects Agency (ARPA) das erste experimentelle Rechnernetz (mit vier Rechnern) in Betrieb genommen. Primäres Ziel war es, die Datenbestände auf allen Rechnern automatisch zu synchronisieren. Dazu musste jeder Computer in der Lage sein, Daten an die anderen Computer weiterzuleiten — auch dann noch, wenn ein Computer (oder mehrere) im Netz ausfällt. Die technische Realisierung dieser Anforderung hat bis heute überlebt:

1. Es muss keine direkte Verbindung zwischen den Computern geben, die Daten austauschen.
2. Bei Ausfall eines Verbindungsweges stehen andere bereit.

Klassifikation von Rechnernetzen

Es gibt mehrere Kriterien, nach denen Rechnernetze klassifiziert werden können; vier mögliche Kriterien werden hier kurz erläutert. Anschließend werden jeweils einige Beispiele genannt. Eine ausführliche Erläuterung der einzelnen Punkte würde den Rahmen dieser Einführung in die Informatik sprengen.

1. Organisatorische oder Territoriale Abdeckung: Rechnernetze werden nach der Organisation, die das Netz betreibt, oder nach der Ausdehnung des Netzes unterschieden.
2. Organisation der Kommunikation: Die Unterscheidung der Netze bezieht sich darauf, wie Aufgaben unter den zusammengeschlossenen Rechnern verteilt werden.
3. Netz-Topologie: Topologie heißt wörtlich etwa die Lehre von der Nachbarschaft; dies soll hier ausdrücken, wie die Rechner im Netz angeordnet werden (siehe Abbildung 1).
4. Übertragungswege: Dabei wird nach der Art der physikalischen Datenübertragung unterschieden.

Beispiele:

1. Organisatorische oder Territoriale Abdeckung:
   • LAN: Local Area Network
   • WAN: Wide Area Network
   • VPN: Virtual Private Network
2. Organisation der Kommunikation:
   • Host-Terminal-System: leistungsfähiger Zentralrechner (Host) bedient mehrere Terminals (kaum eigene Rechnerfunktionen)
   • Client-Server-System: Arbeitsstationen (Clients) greifen auf die Ressourcen des Servers zu
   • Peer to Peer (P2P): Kommunikation zwischen gleichberechtigten Rechnern.
3. Netz-Topologie:
   • Bus
   • Baum
   • Stern
   • Ring
4. Übertragungswege:
   • Drahtgebundene Netze: LAN, Ethernet
   • Drahtlose Netze: WLAN, Bluetooth

Abbildung 1: Mögliche Topologien eines Rechnernetzes.

Aufgabe:

Welche der in Abbildung 1 gezeigten Topologien können die Anforderungen an das ARPANet erfüllen?