Netzzugangsschicht



Logical Link Control

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Die Logical Link Control Teilschicht (LLC-Teilschicht) bildet die sogenannte Sicherungsschicht des LANs. Die hier geregelten Aufgaben liegen auf einer höheren Abstraktionsebene als die der darunter gelegenen MAC-Teilschicht, auf der sie aufsetzt. Prinzipiell dient die LLC-Teilschicht der Vermittlung zwischen der im TCP/IP-Referenzmodell darüber gelegenen Internetschicht und der MAC-Teilschicht. Ihre Konzeption und Implementierung ist unabhängig von der zum Einsatz kommenden Netzwerktechnologie. LAN-Technologien, wie z.B. Ethernet, Token Ring oder WLAN können mit derselben LLC-Teilschicht zusammen betrieben werden. In diesem Zusammenhang bezeichnet Logical Link Control auch ein eigenes unter IEEE 802.2 standardisiertes Netzwerkprotokoll.

Zu den Aufgaben der LLC-Teilschicht zählt das Vermeiden von Überlastsituationen während der Datenübertragung zu potenziellen Empfängersystemen durch gezielte Eingriffe in den Datenfluss (Flusssteuerung) und die Steuerung der Datenübertragung (Link Management). In der LLC-Teilschicht findet auch eine erste Qualitätskontrolle der übertragenen Daten statt. Datenübertragungsfehler müssen erkannt und – falls möglich – korrigiert werden. Zu diesem Zweck implementieren die auf der LLC-Teilschicht angesiedelten Protokolle unterschiedliche Fehlererkennungs- und -korrekturverfahren.

Zusätzlich synchronisiert die LLC-Teilschicht das Senden und Empfangen von Dateneinheiten (Rahmen). Dazu müssen Daten entsprechend den physikalischen und logischen Bedingungen der jeweils gewähltenÜbertragungsform in längenbeschränkte Datenpakete unterteilt werden (Fragmentierung), wobei auch nach der Übertragung noch Beginn und Ende korrekt erkannt werden müssen (Datenpaketsynchronisation). Daneben gewährleistet die LLC-Teilschicht die sogenannte Multiprotokollfähigkeit, also die Fähigkeit zur gleichzeitigen Nutzung verschiedener Kommunikationsprotokolle. Die in der LLC-Teilschicht angebotenen Datenübertragungsdienste lassen sich in verbindungsorientierte und verbindungslose Dienste unterteilen.

Zur LLC-Teilschicht gehören die folgenden Protokolle:

  • IEEE 802.2 Logical Link Control
  • PPP (Point-to-Point Protocol)
  • SLIP (Serial Line Internet Protocol)
  • SNAP (Subnetwork Access Protocol)
  • HDLC (High Level Data Link Control)
  • LAPB (Link Access Procedure, Balanced)
  • LLDP (Link Layer Discovery Protocol)


Ethernet Fehlerquellen

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Neben Verkabelungsproblemen können in einem LAN auch Fehler auftreten, die direkt durch die verwendete LAN-Technologie verursacht werden. Dabei lassen sich die durch Ethernet verursachten Fehler und Störungen in die folgenden Kategorien einteilen:

  • Local Collisions
    Senden mehrere Rechner gleichzeitig, so treten Kollisionen auf. Ist die Kollisionsrate übermäßig groß, so lässt dies häufig auf einen Verkabelungsfehler schließen.
  • Late Collisions
    Damit werden Kollisionen bezeichnet, die außerhalb des 512 Bitfensters (Zeitslot) stattfinden. Dies kann verursacht werden durch einen defekten Rechner, der sich nicht mehr an die CSMA/CD-Konventionen hält, oder es sind Installationsvorschriften zur maximal erlaubten Kabellänge überschritten worden. Letzteres verursacht eine Überschreitung der maximalen Signallaufzeit und Kollisionen werden zu spät erkannt.
  • Short Frame
    Fehlerhafte Ethernet-Netzwerkadapter können Datenpakete unterhalb der 64 Byte Minimallänge versenden.
  • Jabber
    Bezeichnung für überlange Pakete, die die maximale Länge von 1.526 Byte überschreiten. Dieser Umstand deutet ebenfalls auf einen defekten Ethernet-Netzwerkadapter hin.
  • Negative Frame Check Sequence
    Die Prüfsumme (FCS) des Ursprungspakets stimmt nicht mit der des gesendeten Pakets überein. Auch die Ursache dieses Problems ist oft in der Verkabelung zu finden.
  • Ghosts
    Ein fehlerhaft arbeitender Ethernet-Netzwerkadapter kann Paketfragmente auf das Übertragungsmedium senden.
Ethernet Fehlerquellen und Ursachen


Vollduplex-Übertragung

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Bei der ursprünglichen Bustopologie für Ethernet durfte zu einem Zeitpunkt immer nur ein Rechner senden, was aus Sicht des sendenden Rechners eine Halbduplex-Übertragung bedeutet. Eine Vollduplex-Übertragung kann die Datenrate im Idealfall auf das Doppelte vergrößern. Mit der für 10Base-T eingeführten Sterntopologie standen jeweils getrennte Doppeladerpaare für das Senden und Empfangen zur Verfügung, auf ein gemeinsam genutztes Medium musste keine Rücksicht mehr genommen werden. Das resultierende Verfahren wird als Switched Ethernet bezeichnet und kommt ohne Kollisionserkennung und Kollisionsauflösung aus. Jeder Rechner stellt innerhalb dieses Sterns für sich eine eigene Collision Domain dar. Die IEEE 802.3 Spezifikation kann hinsichtlich des verwendeten Datenformats und des CSMA/CD-Algorithmus beibehalten werden, auch wenn keine Kollisionen mehr auftreten. Allerdings wird zusätzlich für die Sternkoppler eine Flusssteuerung installiert, die verhindern soll, dass die Pufferspeicher im Sternkoppler überlaufen. Zu diesen Zweck werden sogenannte Pausen-Pakete vom Hub versendet, die den sendenden Rechner auffordern, für eine bestimmte Zeit keine weiteren Datenpakete zu versenden. 1996 wurde das Vollduplex-Übertragungsverfahren für Ethernet im IEEE802.3x-Full-Duplex/Flow-Control Standard festgelegt (siehe Duplex).



Ethernet 100Base-T

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Ethernet ist mittlerweile zum wichtigsten Technologievertreter im LAN-Segment des (kabelgebundenen) Netzwerkmarktes geworden. Obwohl in den 1980er und zu Beginn der 1990er Jahre eine große Herausforderung durch andere LAN-Technologien, wie z.B. Token Ring, FDDI oder ATM bestand, gelang es keiner dieser Technologien, Ethernet die Marktführerschaft streitig zu machen, die es seit seiner Einführung Ende der 1970er Jahre inne hatte. Es mag viele Gründe dafür geben, warum sich Ethernet auf so breiter Front durchgesetzt hat. So war Ethernet historisch die erste, im großen Maßstab eingesetzte LAN Technologie. Dank seines langen praktischen Einsatzes konnten Netzwerkadministratoren eine sehr große Vertrautheit mit der Technologie und all ihren Eigenheiten entwickeln und standen später aufkommenden neuen LAN-Technologien eher skeptisch gegenüber. Desweiteren sind Token Ring und ATM wesentlich komplexer in der Infrastruktur und Verwaltung und auch kostspieliger im Vergleich zu Ethernet, was Netzwerkadministratoren zusätzlich daran hinderte, die Ethernet-Technologie aufzugeben. Ein Grund, warum die alternativen LAN-Technologien zunächst trotzdem attraktiv erschienen, lag zum Teil in ihren höheren Bandbreiten begründet. Allerdings gelang es der Ethernet-Technologie immer wieder, aufzuschließen und die Konkurrenten auch in Hinblick auf die Bandbreite einzuholen oder gar zu überholen. Aufgrund der großen Verbreitung von Ethernet ist die notwendige Hardware-Ausstattung entsprechend preiswert. Das günstige Kostenverhältnis ist auch auf das Ethernet-eigene Multiple- Access Protokoll zurückzuführen, das vollständig dezentral gesteuert abläuft und ein einfaches Design der Hardwarekomponenten ermöglicht.

Arbeiten mehr und mehr Nutzer in einem Ethernet-LAN und kommen dabei netzbasierte Multimedia-Anwendungen zum Einsatz, so reichen 10 Mbps Bandbreite nicht mehr aus, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Die 1995 seit der Einführung von FastEthernet mit 100Base-T verfügbare Bandbreite von 100 Mbps wurde zwar zu Beginn bestimmt nicht immer ausgenutzt, doch wurde durch eine solche Erhöhung der Bandbreite die Möglichkeit geschaffen, sogenannte Bursts zu bewältigen, die auftreten, wenn mehrere Nutzer gleichzeitig Multimedia- Inhalte über das Netz versenden. Neben der hohen Übertragungsgeschwindigkeit bot FastEthernet den Vorteil, als konsequente Weiterentwicklung von 10Base-T bei der Entwicklung von Hubs, Repeatern, Ethernet-Adaptern und anderen Ethernet- Komponenten auf eine standardisierte Technologie zurückgreifen zu können. Dies führte auch dazu, dass eine Migration von einer bestehenden 10Base-T Umgebung auf das neue 100Base-T relativ kostengünstig realisiert werden konnte. Eine bestehende 10Base-T-Verkabelung konnte größtenteils beibehalten werden, da die neue 100Base-T-Media Spezifikation (100Base-TX, 100Base-T2, 100Base-T4 2 und 100Base-FX) auf allen Doppeladerverkabelungen (UTP Kategorie 3, 4, und 5), abgeschirmten Doppeladerkabeln (Shielded Twisted Pair, STP) oder Lichtwellenleiterkabeln eingesetzt werden kann. 10 Mbps-Ethernet und 100 Mbps-Ethernet können auch gemischt eingesetzt werden, da Switches mit Ports für beide Geschwindigkeiten verfügbar sind, wodurch eine schrittweise Migration ermöglicht wurde. Alle Varianten des FastEthernet benutzen die Sterntopologie. Die mit ” T“ bezeichneten Varianten nutzen Zugriffsverfahren und Datenpaketformate gemäß der IEEE 802.3 Spezifikation.



Bedeutung von LANs

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Die heute am weitesten verbreitete Form der Rechnernetzwerke sind Local Area Networks (LANs). Weltweit sind die meisten Computer über solche LANs miteinander vernetzt. LANs erreichen durch die gemeinsame Nutzung der vorhandenen Netzressourcen für alle angeschlossenen Rechner eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit. Einer der Gründe, warum die Rechnervernetzung in Form von LANs so effizient ist, war aus dem Bereich der Rechnerarchitektur schon lange bekannt: Das Prinzip der Locality of Reference. Dieses Prinzip besagt, dass die Wahrscheinlichkeit des Speicherzugriffs auf eine der aktuellen Position benachbarten Speicherzelle größer ist, als die Wahrscheinlichkeit, dass als nächstes der Inhalt einer weiter entfernten Speicherzelle vom Programm angefordert wird. Vor allem schnelle Zwischenspeicher – sogenannte Caches – machen sich diese Eigenschaft zur Erhöhung der Speichereffizienz zu Nutze.

Überträgt man das Prinzip der Locality of Reference auf den Bereich der Computernetzwerke, dann besagt es, dass auch die Kommunikation dort nicht völlig chaotisch abläuft. Locality of Reference herrscht auch hier vor, sowohl in zeitlichem als auch räumlichem Bezug:

  • Temporal Locality of Reference
    Kommunizieren zwei Computer miteinander, so ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sie das anschließend gleich wieder tun werden.
  • Spatial Locality of Reference
    Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei im Netzwerk benachbarte Computer miteinander kommunizieren, ist größer, als die Kommunikation mit einem anderen, im Netzwerk weit entfernten Rechner.

Üblicherweise handelt es sich bei LANs um private Netzwerke, die im Wesentlichen ohne besondere Vorschriften und ohne festgelegte Nutzungsgebühren von jedermann installiert und betrieben werden können. Geografisch sind LANs daher zunächst auf das Grundstück des jeweiligen Eigentümers beschränkt, wobei es durchaus auch z.B. funkverbundene LAN-Inseln verteilt über unterschiedliche Grundstücke geben kann. Weiträumige Netze dagegen (WANs, MANs) sind auf Netzbetreiber (Carrier) angewiesen, die die Netzwerke unterhalten und zur Nutzung meist gegen Entgeld zur Verfügung stellen. Bei den Netzbetreibern handelt es sich um private oder öffentliche Anbieter, die im Rahmen vorgegebener rechtlicher Vorschriften tätig sind. Aber auch ein Unternehmen kann für sich selbst ein WAN etreiben, ohne dass dieser Dienst Außenstehenden zugänglich gemacht wird (Corporate Network). Oft wird dazu die benötigte Infrastruktur (Leitungen) von einem Netzbetreiber angemietet und ein scheinbar firmeneigenes Netz aufgebaut. Das Unternehmen ist dann selbst für den Betrieb und das Management des firmeneigenen Netzes zuständig.



Baumtopologie

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Baumtopologien sind hierarchisch organisiert und besitzen einen Wurzelknoten auf der obersten Hierarchieebene, der mit mehreren Rechnern auf der zweiten Hierarchieebene verbunden sein kann, die selbst ebenfalls wieder mit weiteren Rechnern verbunden sein können. Verbindungen zweier benachbarter Rechner werden auch in der Baumtopologie über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen realisiert. Technisch gesehen kann man eine Baum-Topologie als Netzwerktopologie verstehen, bei der mehrere Sterntopologien hierarchisch miteinander vernetzt werden. Ähnlich wie bei der Sterntopologie hat der Ausfall eines Endknotens keinen Einfluss auf die Funktionsbereitschaft des Gesamtnetzwerks. Fällt jedoch einer der Verteilerknoten einer höheren Hierarchieebene aus, wird dadurch der gesamte Teilbaum unterhalb des ausgefallenen Knotens unerreichbar. Mit wachsender Zahl an Hierarchieebenen wächst auch die Distanz, die bei der Kommunikation zwischen zwei Endknoten in entfernten Teilbäumen des Netzwerks überbrückt werden muss, was zu hohen Latenzzeiten führen kann.

In einem vermaschten Netzwerk (Mesh Topologie) ist jeder Rechner mit einem oder mehreren anderen Rechnern über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung vernetzt. Wenn jeder Rechner mit jedem anderen Rechner im Netzwerk direkt verbundenist, spricht man von einem vollständig vermaschten Netzwerk. Bei Ausfall eines Rechners oder einer Leitung bietet das vermaschte Netzwerk meist die Möglichkeit durch Umleiten (Routing) der Daten weiter zu kommunizieren. Vermaschte Netzwerke, insbesondere vollständig vermaschte Netzwerke erfordern einen hohen Verkabelungsaufwand.

Ausgehend von den beschriebenen allgemeinen Eigenschaften der unterschiedlichen Netzwerktopologien soll nun konkret und im Detail zunächst auf die in der Praxis wichtigsten kabelgebundenen LAN-Technologien eingegangen werden. Den kabelungebundenen LAN-Technologien ist dann das Folgekapitel gewidmet.

Schichtenmodell


Sterntopologie

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Sterntopologie Bei der Sterntopologie handelt es sich um die älteste Form der Verkabelung zum Aufbau von Netzwerken. Um einen zentralen Punkt, den Hub (=[engl.] Nabe), angeordnet, sind die einzelnen Rechner hier sternförmig miteinander vernetzt. Rechner und Hub sind dabei jeweils über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen miteinander verbunden. Klassische Großrechnersysteme sind oft nach diesem Schema verkabelt: Der Mainframe als Host im Zentrum und die daran angeschlossenen I/O-Systeme in der Peripherie. Der zentrale Hub besitzt dabei die Verantwortung für die gesamte Kommunikation im Netzwerk und steuert den Verkehr: Sobald einer der angeschlossenen Rechner einem anderen eine Nachricht senden will, wird diese zum Hub im Zentrum gesendet. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Kommunikation im Stern zu koordinieren: Zum Einen können alle angeschlossenen Rechner ihre Anforderung an den Hub in der Mitte senden und auf seine Antwort warten. Sowohl die Anforderung als auch die Antwort werden über den Hub weitergeleitet. Damit keine Anforderungen verlorengehen, muss der Hub mit genügend großem Zwischenspeicher ausgerüstet sein und über eine hohe Schaltkapazität verfügen. Zum Anderen können auch Polling-Verfahren zum Einsatz kommen, bei denen der zentrale Rechner die angeschlossenen Computer einen nach dem anderen abfragt, ob dieser eine Nachricht weiterzuleiten hat. Trifft der Hub dabei auf einen Rechner, der gerade senden will, so wird dieser umgehend bedient. Auch hier muss eine Schiedsrichterroutine darüber entscheiden, für wie lange der sendende Rechner den Hub in Anspruch nehmen darf, damit die anderen angeschlossenen Rechner ebenfalls fair bedient werden und nicht unnötig lange auf eine Übertragung warten müssen.

  • Der Hub unterliegt in einem sternförmigen Netz einer hohen Belastung. Fällt er aus, so ist das gesamte Netzwerk lahmgelegt. Daher wird der zentrale Hub in der Praxis oft redundant ausgelegt. Daneben besteht ein weiterer Nachteil der Sterntopologie darin, dass der Verkabelungsaufwand relativ hoch ist, da von jedem der angeschlossenen Rechner ein Kabel zum Hub und wieder zurück verlegt werden muss.
  • Allerdings – und das ist ein großer Vorteil der Sterntopologie – ist diese Struktur relativ störungsunanfällig bei Ausfall eines der angeschlossenen Computer bzw. bei einem Kabelbruch zwischen einem Netzwerkteilnehmer und dem Hub. Zudem ist die Sterntopologie leicht erweiterbar.

Ein wichtiges Beispiel für die Sterntopologie ist ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Schichtenmodell


Ethernet

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Prof. Dr. Christoph Meinel

Ethernet ist mittlerweile zum wichtigsten Technologievertreter im LAN-Segment des (kabelgebundenen) Netzwerkmarktes geworden. Obwohl in den 1980er und zu Beginn der 1990er Jahre eine große Herausforderung durch andere LAN-Technologien, wie z.B. Token Ring, FDDI oder ATM bestand, gelang es keiner dieser Technologien, Ethernet die Marktführerschaft streitig zu machen, die es seit seiner Einführung Ende der 1970er Jahre inne hatte. Es mag viele Gründe dafür geben, warum sich Ethernet auf so breiter Front durchgesetzt hat. So war Ethernet historisch die erste, im großen Maßstab eingesetzte LAN Technologie. Dank seines langen praktischen Einsatzes konnten Netzwerkadministratoren eine sehr große Vertrautheit mit der Technologie und all ihren Eigenheiten entwickeln und standen später aufkommenden neuen LAN-Technologien eher skeptisch gegenüber. Desweiteren sind Token Ring und ATM wesentlich komplexer in der Infrastruktur und Verwaltung und auch kostspieliger im Vergleich zu Ethernet, was Netzwerkadministratoren zusätzlich daran hinderte, die Ethernet-Technologie aufzugeben. Ein Grund, warum die alternativen LAN-Technologien zunächst trotzdem attraktiv erschienen, lag zum Teil in ihren höheren Bandbreiten begründet. Allerdings gelang es der Ethernet-Technologie immer wieder, aufzuschließen und die Konkurrenten auch in Hinblick auf die Bandbreite einzuholen oder gar zu überholen. Aufgrund der großen Verbreitung von Ethernet ist die notwendige Hardware-Ausstattung entsprechend preiswert. Das günstige Kostenverhältnis ist auch auf das Ethernet-eigene Multiple- Access Protokoll zurückzuführen, das vollständig dezentral gesteuert abläuft und ein einfaches Design der Hardwarekomponenten ermöglicht.

All diesen Verfahren gemeinsam ist der Aufbau der Ethernet-Datenpakete ( ”Rahmen“ ), sowie der verwendete Schiedsrichteralgorithmus – CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) – für den konkurrierenden Zugriff auf den Bus. Die Netzwerktopologie hingegen hat sich von einer anfänglichen reinen Bustopologie mit Koaxialkabeln über eine Sterntopologie mit Twisted-Pair-Kabeln und Multiport-Repeatern hin zu einer Sterntopologie mit bidirektionalen, geschalteten Punkt-zu-Punkt-Verbindung verändert. Zu den charakteristischen, grundlegenden Merkmalen des ursprünglichen Ethernet- Standards zählen unter anderem:

  • relativ hohe Datenrate,
  • geringe Verzögerung durch Verzicht auf Speicher und Transportlogik im Netz,
  • Netzdurchmesser bis max. ca. 1 km,
  • Unterstützung mehrerer hundert unabhängiger Rechner im Netz,
  • hohe Zuverlässigkeit, keine zentrale Steuerung,
  • sehr einfache Algorithmen für den Zugriff auf das Kommunikationsmedium und die Adressierung,
  • effiziente Nutzung des gemeinsamen Kommunikationsmediums,
  • faire Zugriffsverteilung auf alle Teilnehmer,
  • hohe Stabilität auch unter Last, • geringe Kosten.

    • Ethernet



Ringtopologie

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In einer Ringtopologie sind alle Rechner ringförmig in einer geschlossenen Schleife angeordnet. Die Form des Ringes bezieht sich dabei allerdings nur auf die logische Anordnung der Rechner und nicht auf deren physische Anordnung. Die Verbindung zweier benachbarter Rechner innerhalb des Rings erfolgt über eine direkte Punktzu-Punkt-Verbindung. Jeder Rechner besitzt im Ring genau einen Vorgänger und einen Nachfolger. Das zu übertragende Datenpaket wird von einem Rechner zu seinem Nachfolger gesendet. Dieser überprüft, ob das Datenpaket für ihn bestimmt ist. Wenn das nicht der Fall ist, gibt er es an seinen Nachfolger weiter, solange bis das Datenpaket beim eigentlichen Empfänger angekommen ist. Da im Ring jeder Rechner die zu übertragende Nachricht erneut versendet und dadurch das empfangene Sendesignal verstärkt, können mit diesem Verfahren auch Entfernungen im Kilometerbereich leicht überbrückt werden.

  • Die Vorteile der Ringtopologie liegen in ihrer einfachen Erweiterbarkeit. Der Verkabelungsaufwand ist minimal, wenn ein neuer Rechner in den bestehenden Ring mit aufgenommen wird. Alle Rechner im Ring arbeiten als Verstärker. Daher können auch große Distanzen im Ring überbrückt werden. Die mit der Nachrichtenübertragung im Ring verbundene Verzögerung ist proportional zur Anzahl der vernetzten Rechner, da eine Nachricht jeden einzelnen angeschlossenen Rechner passieren muss. Im Gegensatz zur Bustopologie können bei der Ringtopologie keine Kollisionen auf dem Übertragungsmedium auftreten. Es kann daher eine deterministisch bestimmbare Übertragungsverzögerung und Übertragungsbandbreite gewährleistet werden.
  • Andererseits kann bereits ein einziger Kabelbruch zwischen zwei benachbarten Rechnern dazu führen, dass der komplette Ring ausfällt, da Datenpakete nicht mehr weitergeleitet werden können – sicher der schwerwiegendste Nachteil der Ringtopologie. Beheben lässt sich dieses Problem durch redundante Verkabelung bzw. Nutzung des Rings in bidirektionaler Richtung. Da in der Ringtopologie die Übertragungsverzögerung proportional zur Anzahl der vernetzten Rechner ist, können hohe Latenzzeiten bei der Kommunikation mit weit entfernten Rechnern auftreten.

Ringtopologien in Reinform existieren in der Praxis aufgrund der beschriebenen Nachteile hinsichtlich der Ausfallsicherheit kaum. In der Praxis eingesetzte Technologien basieren zwar auf den Prinzipien der Ringtopologie, bilden aber in Bezug auf die Verkabelung keinen echten Ring. Wichtigste Beispiele für die Ringtopologie sind IBM Token Ring oder FDDI.

Schichtenmodell


Bustopologie

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In der Bustopologie sind alle Rechner entlang eines linearen Übertragungsmediums (z.B. einem langen Kabel) – dem Bus – angeordnet, das keine Schleifen bildet. An den Enden des Verbindungsmediums wird jeweils Sorge getragen, dass Signale nicht reflektiert und wieder auf das Medium zurückgeworfen werden und dadurch Störungen verursachen. Zu jedem Zeitpunkt ist immer nur einer der angeschlossenen Rechner sendeberechtigt, alle anderen müssen mit ihrer Sendeaktivität solange warten, bis der Übertragungsvorgang dieses Rechners abgeschlossen ist. Dazu wird ein Schiedsrichtermechanismus eingesetzt, der dafür sorgt, dass alle Rechner einen gleichberechtigten Zugang zum Bus erhalten, und der auch in der Lage ist, Konflikte aufzulösen, wenn zwei oder mehrere der angeschlossenen Rechner zur selben Zeit senden wollen. Dieser Schiedsrichtermechanismus kann zentral oder auch dezentral implementiert sein. Sendet ein Rechner, der an den Bus angeschlossen ist, eine Nachricht, so wird diese ausgehend von der Anschlussposition des Rechners auf dem Bus in beide Richtungen weitergeleitet, bis sie an den Enden des Busses anlangt. Alle anderen Rechner, die an dem Bus angeschlossen sind, empfangen das Datenpaket und überprüfen, ob es für sie bestimmt ist, d.h. ob die im Datenpaket enthaltene MAC-Adresse des Empfängers mit der eigenen MAC-Adresse übereinstimmt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird das Datenpaket ignoriert.

  • Die Vorteile der Bustopologie liegen vor allem in ihrer einfachen Erweiterbarkeit: Soll ein neuer Rechner mit an den Bus angeschlossen werden, wird einfach ein neuer Abgriff am Bus installiert und mit dem einzufügenden Rechner vernetzt. In Bezug auf den An- und Abgriff neuer Rechner müssen Restriktionen, wie z.B. maximale Längenausdehnung, minimaler Abstand zwischen zwei Abgriffen, maximale Anzahl der möglichen Abgriffe, etc. berücksichtigt werden. Dabei ist das An- und Abklemmen einzelner Rechner an den Bus meist im laufenden Betrieb möglich, ohne dass das am Bus hängende Netzwerk abgeschaltet werden muss bzw. Übertragungsfehler auftreten. Auch der Ausfall eines Rechners hat für die Funktionalität des Netzwerkes keine Konsequenzen. Die Verkabelung der Bustopologie ist weitgehend modular. Zudem ist die Bustopologie relativ preiswert bzgl. des Verkabelungsaufwands, da nur ein einziges Buskabel benötigt wird.
  • Der wichtigste Nachteil der Bustopologie liegt darin, dass beim Ausfall des Busses als Einzelkomponente das gesamte Netz lahmgelegt wird. Die Ausdehnung des Netzes ist aufgrund von Technologierestriktionen beschränkt. Zu einem Zeitpunkt kann immer nur ein Rechner im Netzwerk senden, alle übrigen Rechner sind währenddessen blockiert. Bei Datenkollisionen können nur sehr schwer vorhersagbare Wartezeiten entstehen, in denen der Schiedsrichtermechanismus versucht, den durch die Kollision entstandenen Konflikt zu schlichten. Je höher der Datenverkehr auf dem Bus, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass Kollisionen auftreten, und desto niedriger die erzielte Auslastung des Übertragungsmediums.

Wichtigstes Beispiel für eine Bustopologie ist die ursprüngliche Version des Ethernet.

Schichtenmodell