Netzwerktopologien
Rückblick 01 ISO-OSI Teil 1 02 ISO-OSI Teil 2: Auf Schicht 1 (Bitübertragung) geht es um Kabel, Glasfaser und Funk – also darum, wie die Bits übertragen werden.
Neue Frage: Wenn 30 PCs in einer Klasse ins Netz sollen – wie hängt man sie zusammen?
💬 Überlegt zu zweit: Wie würdet ihr 5 PCs miteinander verkabeln? Skizziert eine Idee!
Was ist eine Topologie?
Die Topologie beschreibt, wie die Geräte eines Netzwerks miteinander verbunden sind – sozusagen die „Landkarte“ des Netzes.
- Knoten = ein Gerät im Netz (PC, Drucker, Switch, Router …)
- Verbindung = Kabel oder Funkstrecke zwischen zwei Knoten
Bus-Topologie
- Alle Geräte hängen an einem gemeinsamen Kabel (dem Bus).
- An beiden Enden sitzt ein Abschlusswiderstand – er „schluckt“ das Signal, damit es nicht zurückprallt.
- Sendet ein Gerät, hören alle mit. Nur wer gemeint ist, nimmt die Daten an.
- Senden zwei gleichzeitig → Kollision (Zusammenstoß) → beide müssen es nochmal versuchen.
👉 Früher üblich (Koaxialkabel), heute im LAN kaum noch verwendet.
Ring-Topologie
- Jedes Gerät ist mit genau zwei Nachbarn verbunden – zusammen ergibt das einen Kreis.
- Daten laufen in eine Richtung von Station zu Station.
- Ein Token (wie ein Staffelstab) wandert im Kreis: nur wer den Token hat, darf senden → keine Kollisionen.
👉 Damit ein Fehler nicht alles lahmlegt, gibt es den Doppelring (zweiter Ring als Reserve).
Stern-Topologie
- Alle Geräte sind mit einer Zentrale verbunden – heute fast immer ein Switch.
- Jedes Gerät hat sein eigenes Kabel zum Switch.
- Neue Geräte? Einfach ein Kabel mehr anstecken.
👉 Die häufigste Topologie im LAN – auch dein WLAN-Router zu Hause bildet einen Stern.
Baum-Topologie (erweiterter Stern)
- Mehrere Sterne werden zusammengehängt – es entsteht eine Hierarchie wie bei einem Baum.
- Ganz oben: der zentrale Switch (Wurzel), darunter Switches für Stockwerke oder Räume (Äste), unten die Geräte (Blätter).
👉 So sind Netzwerke in Schulen und Firmen aufgebaut.
Maschen-Topologie
- Vollvermascht: Jedes Gerät ist mit jedem anderen verbunden.
- Teilvermascht: Nur manche Geräte sind mehrfach verbunden – es gibt aber immer mehrere Wege.
- Fällt eine Leitung aus, suchen die Router einfach einen anderen Weg.
👉 Das Internet ist ein riesiges teilvermaschtes Netz.
Was passiert bei einem Ausfall?
⚠️ Single Point of Failure: Ein einzelnes Teil, dessen Ausfall das ganze Netz lahmlegt – z. B. das Buskabel oder der zentrale Switch.
Vergleich auf einen Blick
| Bus | Ring | Stern | Baum | Masche | |
|---|---|---|---|---|---|
| Kabelaufwand | sehr gering | gering | mittel | mittel | sehr hoch |
| Kosten | gering | gering | mittel | mittel | hoch |
| Ein Kabel kaputt | alles tot | alles tot¹ | 1 Gerät weg | 1 Gerät weg | Umweg |
| Zentrale kaputt | – | – | alles tot | Teilnetz weg | – |
| Erweitern | schwierig | schwierig | einfach | einfach | aufwendig |
| Heute verwendet? | kaum | selten | sehr oft | sehr oft | Internet, Rechenzentren |
¹ außer beim Doppelring
Wie viele Kabel braucht man?
Stern: Für n Geräte braucht man n Kabel (eines pro Gerät zum Switch).
Vollvermaschung: Jedes Gerät braucht eine Verbindung zu allen anderen:
| Geräte n | Stern | Vollvermascht |
|---|---|---|
| 3 | 3 | 3 |
| 5 | 5 | 10 |
| 10 | 10 | 45 |
| 30 (eine Klasse) | 30 | 435 😱 |
💡 Warum durch 2? Die Leitung von A nach B ist dieselbe wie von B nach A – sonst würden wir jede doppelt zählen.
Gut zu wissen: physisch ≠ logisch
- Physische Topologie: Wie liegen die Kabel? (Schicht 1)
- Logische Topologie: Wie fließen die Daten? (Schicht 2)
👉 Ein Netz mit Hub sieht aus wie ein Stern, verhält sich aber wie ein Bus. Mit einem Switch ist es auch logisch ein Stern.
Topologien im Alltag
| Wo? | Topologie |
|---|---|
| Dein Heimnetz (WLAN-Router + Handy, Laptop, TV) | Stern |
| Unser Schulnetz (Stockwerk-Switches am zentralen Switch) | Baum |
| Das Internet (Router auf der ganzen Welt) | teilvermascht |
| Alte Firmennetze mit Koaxialkabel | Bus |
| Alte „Token Ring“-Netze, manche Industrienetze | Ring |
Zusammenfassung
- Die Topologie beschreibt, wie Geräte in einem Netz verbunden sind.
- Bus: ein Kabel für alle – billig, aber störanfällig.
- Ring: Daten wandern im Kreis, gesendet wird mit Token.
- Stern: alle am Switch – heute Standard im LAN.
- Baum: viele Sterne zusammengehängt – Schulen, Firmen.
- Masche: viele Wege – sehr ausfallsicher, aber teuer – das Internet.
- Single Point of Failure = Schwachstelle, deren Ausfall alles lahmlegt.