Was ist Computernetzwerke? Grundlagen

Was ist ein Computernetzwerk?

A Computernetzwerk Ein Netzwerk besteht aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Computern, die Daten austauschen und Ressourcen gemeinsam nutzen. Die Verbindung kann über Kupferkabel, Glasfaser oder drahtlose Medien erfolgen. Die zugrundeliegende Hardware und Software bilden aus einzelnen Geräten ein funktionierendes Netzwerk.

Dieses Tutorial erläutert die wesentlichen Komponenten eines Computernetzwerks, die Kennungen zur Lokalisierung von Hosts darin, die damit verbundenen Einsatzmöglichkeiten und die Abwägungen, die Sie vor dem Aufbau eines solchen Netzwerks vornehmen sollten.

Computernetzwerkkomponenten

Die wesentlichen Komponenten eines Computernetzwerks werden im Folgenden beschrieben.

Switches

Switches fungieren als Steuerzentralen, die Computer, Drucker und andere Geräte innerhalb eines Campus oder Gebäudes miteinander verbinden. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen Geräten im selben Netzwerk und leiten Datenverkehr an andere Netzwerke weiter. Switches reduzieren die Kosten für die gemeinsame Nutzung von Druckern, Speicher und Anwendungen innerhalb einer Organisation.

Router

Router verbinden mehrere Netzwerke und ermöglichen es vielen Geräten, eine einzige Internetverbindung zu nutzen. Ein Router fungiert als Verteiler: Er analysiert das Ziel jedes Datenpakets, wählt den besten Pfad und leitet das Paket weiter.

Fertige Server

Server sind Computer, die gemeinsam genutzte Programme, Dateien und das Netzwerkbetriebssystem hosten. Sie gewähren jedem autorisierten Benutzer Zugriff auf Netzwerkressourcen.

Kunden

Clients sind Benutzergeräte, die auf das Netzwerk zugreifen und die von Servern bereitgestellten Ressourcen nutzen. Sie senden Anfragen an Server und erhalten die entsprechenden Antworten.

Transmission Medien

Transmission Medien – auch Verbindungen, Kanäle oder Leitungen genannt – übertragen Daten zwischen Geräten. Koaxialkabel, verdrillte Kupferleitungen, Glasfaser und Funkwellen sind die gebräuchlichsten Formen.

Zugangspunkte

Zugangspunkte ermöglichen es drahtlosen Geräten, sich kabellos mit dem Netzwerk zu verbinden. Sie bieten dem Netzwerk die Flexibilität, Laptops, Smartphones und IoT-Geräte nach Bedarf hinzuzufügen.

Gemeinsame Daten

Gemeinsam genutzte Daten umfassen alles, was Clients über das Netzwerk austauschen – Dateien, Druckaufträge, E-Mails, Anwendungsdaten und Konfigurationen.

Netzwerkkarte (NIC)

Eine Netzwerkkarte (NIC) sendet und empfängt Daten und steuert den Datenverkehr zwischen einem Host und dem Netzwerk. Jedes angeschlossene Gerät verfügt über mindestens eine NIC.

Local Operating-System

Das lokale Betriebssystem läuft auf jedem PC und ermöglicht ihm den Zugriff auf Dateien, die Ansteuerung eines lokalen Druckers sowie die Nutzung eigener Festplatten- und optischer Laufwerke.

Netzwerk Operating-System

Das Netzwerkbetriebssystem läuft auf Servern und anderen gemeinsam genutzten Hosts. Es koordiniert Kommunikation, Authentifizierung und Ressourcenteilung im gesamten Netzwerk.

Protokoll

Ein Protokoll ist ein dokumentierter Regelsatz, der es zwei Geräten ermöglicht, über ein Netzwerk miteinander zu kommunizieren. Zu den Standardprotokollen gehören IP, TCP, UDP, FTP, HTTP und DNS.

Hub

Ein Hub verteilt eine Netzwerkverbindung auf mehrere Computer. Wenn ein Host ein Datenpaket sendet, leitet der Hub dieses an alle Geräte im Netzwerksegment weiter. Hubs sind heutzutage weitgehend überholt; Switches haben sie in modernen Netzwerken ersetzt.

LAN-Kabel

Ein LAN-Kabel (Local Area Network) – auch Ethernet- oder Datenkabel genannt – verbindet Geräte mit einem kabelgebundenen Netzwerk, einschließlich eines Routers, der mit dem Internet verbunden ist.

OSI-Referenzmodell

OSI steht für Open Systems Interconnection. Es handelt sich um ein siebenschichtiges Referenzmodell, das definiert, wie unabhängige Systeme Daten austauschen.

Eindeutige Kennungen in einem Netzwerk

Jeder Host und Dienst in einem Netzwerk benötigt einen Namen oder eine Nummer, die ihn eindeutig identifiziert. Die gebräuchlichsten Kennungen sind unten aufgeführt.

Hostname

Jedem Gerät in einem Netzwerk wird ein für Menschen lesbarer Name, der sogenannte Hostname, zugewiesen. Hostnamen erleichtern es Benutzern und Anwendungen, auf einen bestimmten Host zuzugreifen, ohne sich dessen IP-Adresse merken zu müssen.

IP Address

Eine IP-Adresse (Internetprotokoll-Adresse) ist die eindeutige numerische Kennung eines Geräts in einem Netzwerk. IPv4-Adressen sind 32 Bit lang; IPv6-Adressen sind 128 Bit lang.

DNS-Server

Das Domain Name System (DNS) übersetzt menschenfreundliche URLs und Hostnamen werden in die IP-Adressen umgewandelt, die Geräte tatsächlich verwenden, um einander zu finden.

MAC-Adresse

Eine MAC-Adresse (Media Access Control-Adresse) – auch physische Adresse genannt – identifiziert eine Netzwerkkarte eindeutig. Sie ist 48 Bit lang und wird üblicherweise als 12 Hexadezimalziffern, aufgeteilt in sechs Bytes, geschrieben.

Hafen

Ein Port ist ein logischer Kanal, der es Benutzern und Anwendungen ermöglicht, Daten mit einem bestimmten Dienst auf einem Host auszutauschen. Auf einem einzelnen Host können mehrere Anwendungen gleichzeitig ausgeführt werden; jede Anwendung wird durch die Portnummer identifiziert, auf der sie lauscht.

Weitere wichtige Netzwerkkomponenten

ARP

ARP IP steht für Address Resolution Protocol. Es ordnet eine IP-Adresse der entsprechenden physischen (MAC-)Adresse in einem lokalen Netzwerk zu.

Rap

RARP (Reverse Das Address Resolution Protocol (ARP) macht das Gegenteil: Es gibt die IP-Adresse zurück, die einer gegebenen physischen Adresse entspricht.

Firewall

Eine Firewall filtert den ein- und ausgehenden Datenverkehr anhand festgelegter Regeln. Sie bildet die erste Verteidigungslinie zwischen einem internen Netzwerk und dem öffentlichen Internet.

Gateway

Ein Gateway ist das Gerät – üblicherweise ein Router –, das ein lokales Netzwerk mit anderen Netzwerken verbindet und bei Bedarf zwischen verschiedenen Protokollen übersetzt.

Verwendungen von Computer Networks

Computernetzwerke ermöglichen die moderne Zusammenarbeit. Häufige Anwendungsbereiche sind:

• Gemeinsame Nutzung physischer Ressourcen wie Drucker, Scanner und Speicher.
• Teure Softwarelizenzen und zentrale Datenbanken werden teamübergreifend gemeinsam genutzt.
• Schnelle und zuverlässige Kommunikation zwischen Computern und Menschen.
• Austausch Daten und Informationen zwischen Benutzern und Anwendungen.
• Hosting von internen Anwendungen, Intranets und kundenorientierten Diensten.

Vorteile von Computernetzwerken

Die wichtigsten Vorteile eines gut konzipierten Netzwerks sind:

• Ermöglicht es vielen Computern, gleichzeitig Informationen zu senden und zu empfangen.
• Ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Druckern, Scannern, Speichern und E-Mails.
• Ermöglicht Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Standorten.
• Reduziert Kosten und Aufwand für die Duplizierung von Ressourcen an jedem Standort.
• Unterstützt zentralisierte Datensicherung, Überwachung und Sicherheitsrichtlinien.

Nachteile von Computernetzwerken

Auch Netzwerke müssen Kompromisse abwägen:

• Die anfänglichen Investitionen in Hardware und Software können beträchtlich sein.
• Ohne starke Sicherheitsvorkehrungen – Verschlüsselung, Firewalls, MFA – sind Daten Angriffen ausgesetzt.
• Manche Hardwarekomponenten verschleißen und müssen regelmäßig ausgetauscht werden.
• Netzwerke erfordern kontinuierliche Administration, Überwachung und Aktualisierung.
• Kabelfehler, Serverausfälle und Ausfälle des Internetanbieters können das gesamte Netzwerk lahmlegen.

Arten von Computer Networks (Kurzübersicht)

Die folgende Tabelle fasst die gängigsten Netzwerktypen zusammen, denen Sie als Anfänger begegnen werden.

Typ	Geltungsbereich	Typische Verwendung
LAN (lokales Netzwerk)	Ein einzelnes Gebäude oder ein Campus	Internetanschluss für Büro oder Zuhause.
WAN (Wide Area Network)	Stadt, Land oder Weltkugel	Verbindet mehrere LANs über große Entfernungen.
MAN (Metropolgebietsnetz)	Eine Stadt oder ein großer Campus	Verbindet Büros in einem gesamten Ballungsraum.
WLAN (Wireless LAN)	Gebäude oder Etage	WLAN-Zugang für Laptops und mobile Geräte.
PAN (Personal Area Network)	ein paar Meter	Bluetooth- und USB-Verbindungen zwischen persönlichen Geräten.
VPN (Virtuelles privates Netzwerk)	Über das öffentliche Internet	Verbindet Remote-Benutzer sicher mit einem privaten Netzwerk.

Häufig gestellte Fragen