Netzwerkkonnektivität

Netzwerke und Konnektivität

 

Computer-Netzwerke können bereits mit sehr simplen Komponenten beginnen, können sich jedoch auch zu ungeheuer ausgereiften Netzen mit bedeutenden Datenmengen entwickeln. Dabei müssen diese Datenmengen stets an den richtigen Empfänger geleitet werden, sowie vor Wechselwirkungen mit sich selbst und vor Zugriff durch Unbefugte geschützt werden.

Bei industriellen Netzwerken erfolgt die größte Unterteilung in kabellose und verkabelte Netzwerk. Verkabelte Netzwerke zählen noch immer als Standard in den meisten industriellen Anwendungen. Sie sind schnell, sicherer als kabellose Netzwerke und können - mit den richtigen Adaptern - auch sehr alte Geräte einbinden, bei deren Herstellung womöglich noch ganz andere Netzwerke berücksichtigt worden sind.

WLAN-Netzwerke hingegen sind sehr beliebte Lösungen für schnelle Konnektivität und Mobilität. Bei industriellen Anwendungen werden diese Netzwerke jedoch manchmal von dicken oder mit Metall verstärkten Wänden, hohen Entfernungen oder ähnlichen Problemstellungen eingeschränkt. Hardware wie Wireless Access Points bieten Unternehmen die Möglichkeit, die Reichweite ihrer WLAN-Netzwerke signifikant zu steigern um auch sehr große Anlagen abzudecken.

In manchen Fällen - wenn WLAN keine Option ist - sind Lösungen erhältlich, die auf dem allerneuesten Stand der Technik sind, jedoch mitunter auf sehr alte Technologie zurückgreifen. So können beispielsweise bei Powerline-Netzwerken Computer-Netzwerke über Stromleitungen aufgebaut werden, indem verschiedene Adapter in Steckdosen eingesteckt werden. Dies ist eine der schnellsten und preiswertesten Methoden, um eine Verbindung zwischen einem Gerät und einem Netzwerk aufzubauen, auf das andernfalls nicht zugegriffen werden kann.

Während Computer-Netzwerke, insbesondere das Internet, sich gewaltig ausbreiteten, kann ein einfaches Computer-Netzwerk noch immer in sehr kleinem Maßstab betrachtet werden. Es erfordert lediglich zwei Geräte, die über ein Medium miteinander kommunizieren. Wird es jedoch nach außen hin erweitert, kann es sehr schnell sehr komplex werden und bestimmte Hardware für ordentliche Leistungsfähigkeit erfordern.

 

Woraus besteht ein Netzwerk?

 

Computer-Netzwerke können ungeheuer komplexe Formen annehmen, bestehen in ihrer einfachsten Form jedoch lediglich aus einer geringen Anzahl an Teilen.

Ein Netzwerk setzt voraus, dass mindestens zwei Computer miteinander kommunizieren. Für diese Aufgabe benötigen sie ein bestimmtes Medium. Bei einem standardmäßigen Büro-/Industrie-Netzwerk ist das normalerweise ein CAT5-Kabel. Manche Netzwerke funktionieren kabellos, darunter die WLAN-Netzwerke bei Ihnen zu Hause und die Netzwerke für Mobiltelefone. In einem solchen Fall dienen Radiowellen als Medium. Jeder beliebige Computer, der sich mit diesem geteilten Medium verbinden kann, kann Teil des Netzwerks werden.

Dabei müssen die Computer des Netzwerks über eine Art Schnittstellengerät verfügen. Bei einem Computer in einem Büro ist das zum Beispiel eine Netzwerk-Schnittstellenkarte. Diese Schnittstellenkarten stellen das Verbindungsglied zwischen dem Medium und dem Computer dar.

Zudem benötigt das Netzwerk eine Art Software, die die Kommunikation vereinfacht. Man spricht dabei in der Regel von einem Netzwerk-OS. Ein herkömmlicher Netzwerkaufbau umfasst viele verschiedene Client-Computer und einen oder mehrere Computer, die als Server agieren, auf dem die Clients Daten abspeichern, abrufen und miteinander interagieren. Netzwerke werden in der Regel über das Betriebssystem ihres Servers beschrieben. Ein Netzwerk mit einem Windows-Server wird somit als Windows-Netzwerk bezeichnet, selbst wenn beispielsweise auch Mac OS und Linux Geräte daran angeschlossen sind.

 

Innerhalb des Netzwerks selbst kann verschiedene zusätzliche Hardware den Informationsfluss von und zu den Servern und Clients steuern und ähnliche Funktionen übernehmen.

Hierzu zählen zum Beispiel Switches und Hubs, die zwar sehr ähnliche Rollen übernehmen, diese jedoch auf sehr verschiedene Arten angehen. Ein Hub greift den Datenverkehr aus dem Netzwerk auf und teilt ihn auf die vielen verschiedenen Geräte auf. Es verfügt über zahlreiche Anschlüsse. So wird an einem davon der Datenverkehr eingeschleust, während die anderen die Daten an die vielen unterschiedlichen angeschlossenen Geräte weiterleitet. Wenn Hubs Daten aus einem Netzwerk empfangen, geben sie sie an jedes einzelne Gerät weiter, das daran angeschlossen ist.

 

Switches sind intelligenter. Sie erhalten neben den eigentlichen Daten auch Informationen über den gewünschten Zielort und leiten die Daten somit ausschließlich an den Port weiter, an den der gewünschte Empfänger angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die Menge an Datenverkehr in dem Netzwerk deutlich verringert und die Übertragungsrate gesteigert. Wenn ein Hub ein Datenpaket empfängt und beispielsweise vier Geräte angeschlossen sind, vervierfacht der Hub die Anzahl der Pakete beim Weiterleiten der Daten. Ein Switch hingegen leitet die jeweiligen Daten schlichtweg an das richtige Gerät weiter.

 

Netzwerke bestehen mitunter aus vielen verschiedenen Komponenten, darunter geteilte Geräte wie Drucker, Scanner und ähnliches. Die grundlegenden Bestandteile sind jedoch die Clients und Server, ein Medium und entsprechende Schnittstellengeräte.

 

Egal, ob Industrieanlage oder Bürokomplex - mit hoher Wahrscheinlichkeit sorgt ein Router dafür, dass Sie Zugang zum Internet haben. Ein Router ist schlichtweg ein Gerät, das Datenpakete zwischen separaten Netzwerken hin- und her sendet. Modems kommen sehr häufig bei DSL-Leitungen zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Geräte, die eine Schnittstelle zwischen analogen und digitalen Netzwerken ermöglichen.

Mit hoher Wahrscheinlichkeit befindet sich eine Art Trennlinie zwischen dem Internetanschluss eines Büros oder ähnlichem und der Außenwelt - die sogenannte Firewall. Firewalls sind Software- oder Hardware-Komponenten, die entscheiden, welche Informationen in das Netzwerk eingeführt und heraus geleitet werden dürfen.

 

Was ist eine Netzwerkstruktur?

 

Die Netzwerkstruktur beschreibt, wie die verschiedenen Geräte eines Netzwerk miteinander verbunden sind. Dabei spricht man auch von einer sogenannten Topologie. Die Art und Weise, wie die verschiedenen Komponenten des Netzwerks angeordnet sind, bestimmt letztlich, wie das Netzwerk selbst funktioniert.

Ein baumförmiges Netzwerk weist beispielsweise eine klare Hierarchie der verschiedenen Geräte auf. Ein maschenförmiges Netzwerk ist hingegen so angeordnet, dass die jeweiligen Geräte auf viele verschiedene Arten eingebunden werden können. Ist ein Pfad unterbrochen, kann schnell auf einen anderen umgeschaltet werden. Falls Sie eine WLAN-Verbindung nutzen, greifen Sie in aller Regel auf ein sternförmiges Netzwerk zu. Dabei ist der WLAN-Router der Mittelpunkt des Sterns, der genauso viele Ecken aufweist wie Geräte angeschlossen sind.

Die Netzwerkstruktur kann genau so gewählt werden, dass bestimmte Geräte von anderen Geräten innerhalb des Netzwerks isoliert werden. So kann ein Büro beispielsweise eine kleinere Netzwerkstruktur aufbauen, über die alle Teilnehmer Zugriff auf einen Drucker oder ähnliches haben, wohingegen anderen Büros nebenan dieser Zugriff verwehrt werden soll. Dies kann durch die Aufteilung des Netzwerks erfolgen.

 

Bei manchen Netzwerken werden die verschiedenen Segmente nicht einmal voneinander wissen. So hat zum Beispiel die Buchhaltung eines Unternehmens keine Möglichkeit, mit einem Computer in der Produktionsabteilung zu interagieren, gleichwohl sie beide dasselbe Netzwerkmedium teilen und letztlich an dasselbe Netzwerk an Leitungen angeschlossen sind. Die Sicherheit von Netzwerken hängt sehr stark von der jeweiligen Anordnung ab. Manche Geräte—darunter Drucker—sind beispielsweise Teilnehmer desselben Netzwerks wie viele verschiedene Computer, bieten jedoch nur manchen Geräten direkten Zugriff.

 

Welche Produkte sind zum Bau eines Netzwerks erhältlich? Wie funktionieren sie und welche Aufgabe übernehmen sie dabei?

 

Im Folgenden werden einige der am weitesten verbreiteten Netzwerkkomponenten aufgelistet. Manche von ihnen kommen in vielen verschiedenen Bereichen zum Einsatz – zu Hause, im Büro, in der Industrie, usw. –, während manch andere speziell auf industrielle Anwendungen ausgelegt sind.

 

Manche dieser Komponenten ermöglichen zudem die Einbindung älterer Geräte in moderne Netzwerke. Zudem stehen Komponenten zur Verfügung, die Geräte ohne WLAN-Anschluss in Geräte mit WLAN-Anschluss umwandeln können.

 

Bluetooth Adapter

 

Bluetooth Adapter erlauben die Kopplung eines normalerweise nicht Bluetooth-fähigen Gerätes mit anderen Bluetooth-fähigen Geräten. Für gewöhnlich sind sie darauf ausgelegt, den Anschluss über einen bestehenden Port herzustellen. Mit Hilfe dieser Adapter können Adapter schnell und kostengünstig zu einem Netzwerk hinzugefügt werden.

 

Industrie-Hubs und -Switches

 

Industrie-Hubs und -Switches bieten dieselben Funktionen wie andere Hubs und Switches, sind jedoch robuster gefertigt und eignen sich somit auch für raue Bedingungen im industriellen Bereich.

 

Industrie-Schnittstellenkonverter

 

Hierbei handelt es sich um Schnittstellenkonverter speziell für industrielle Standards, darunter Konverter zum Aufbau einer Schnittstelle zwischen RS232- und R485-Geräten. Erhältlich sind diese Komponenten in vielen verschiedenen Optionen. In den meisten Fällen benötigen sie keine externe Stromquelle.

 

Industrie Modems

 

Manche industrielle Anwendungen setzen noch immer auf Modems zur Kommunikation. Dabei sind Industriemodems speziell auf Anwendungen dieser Art ausgelegt und werden unter Berücksichtigung hoher Standards hinsichtlich ihrer Robustheit gefertigt.

 

Industrie Netzwerkzubehör

 

Hierzu zählen Ethernet-Extender und weitere Geräte, die etwas weniger weit verbreitet sind als andere. Dabei müssen sie nicht zwingend notwendig für die Funktion der Netzwerkstruktur sein, können unter gewissen Umständen jedoch wichtige Funktionen bieten.

 

Schnittstellenadapter

 

Schnittstellenadapter sind sehr weit verbreitete Komponenten und dienen dazu, Geräte mit verschiedenen Datenports zu verbinden. So können sie die Betriebsdauer ältere Geräte verlängern, indem sie deren Anschluss an neuere Computer und Geräte ermöglichen.

 

Netzwerk-Hubs und -Switches

 

Netzwerk-Hubs und -Switches umfassen die oben beschriebenen Geräte zur Weiterleitung von Daten. Sie ermöglichen das Aufteilen einer Netzwerkverbindung in viele separate Netzwerkverbindungen. Ein Switch greift die Daten eines Netzwerks auf und leitet sie dann an den jeweiligen Port weiter, an den das gewünschte Gerät angeschlossen ist. Ein Hub hingegen greift die Daten auf und leitet sie an alle angeschlossenen Geräte weiter. Switches sind in den allermeisten Fällen die bevorzugte Lösung, kosten jedoch auch mehr.

 

Netzwerk Schnittstellenkarten

 

Netzwerk Schnittstellenkarten stellen die Schnittstelle zwischen dem Medium, über das ein Netzwerk die jeweiligen Daten überträgt, und den Geräten dar, die diese Daten versenden und empfangen. In der Regel werden sie in entsprechende Steckplätze auf dem Motherboard eines Geräts eingesteckt, es gibt jedoch auch anderweitige Lösungen. CAT5-Steckverbinder mit RJ45-Klinke zählen zu den geläufigsten Optionen, Schnittstellenkarten sind jedoch auch für andere Anschlussmöglichkeiten erhältlich. Manche Schnittstellenkarten beinhalten einen Wandler, zum Beispiel bei Karten mit RJ45-Eingang und USB-Ausgang.

 

Powerline-Netzwerke

 

Powerline-Netzwerke verwenden die ohnehin vorhandenen Stromleitungen eines Gebäudes, um einen Netzwerkanschluss herzustellen. Dabei bestehen diese Geräte aus zwei Teilen. Davon wird ein Teil direkt in den Router des Netzwerks eingesteckt, während der andere Teil in eine herkömmliche Steckdose gesteckt wird. Manche Geräte können auch in einen Adapter eingesteckt werden, der dann wiederum an die nächste Steckdose angeschlossen ist. Die Daten werden dann über die Stromleitungen des jeweiligen Gebäudes geleitet. Diese Geräte stellen eine schnelle und einfache Lösung dar, um Geräte miteinander zu verbinden, die mitunter sehr weit auseinander liegen. In Fällen, bei denen WLAN-Signale nicht ausreichen, kann ein solches Netzwerk eine ordentliche Option mit angemessenen Datenübertragungsraten sein.

 

Druckserver

 

Ein Druckserver ist ein Netzwerkgerät, das Druckaufträge von Netzwerkteilnehmern empfängt und sie an einen geteilten Drucker weiterleitet. Wird ein Drucker von vielen verschiedenen Teilnehmern gleichzeitig verwendet, sorgen diese Server dafür, dass die verschiedenen Aufträge ordnungsgemäß aneinander gereiht werden und dass kein Auftrag verloren geht.

 

Serielle Karten

 

Serielle Karten erlauben die Kommunikation von Computern mit Geräten, die über serielle Ports angeschlossen sind, und ermöglichen somit die Funktion eines Netzwerks. Dabei werden diese Karten oftmals direkt auf das Motherboard des jeweiligen Computers gesteckt. Zum Einsatz kommen sie zum Beispiel bei Barcode Scannern und ähnlichen Geräten.

 

Kabelmodems

 

Kabelmodems können mit Geräten verwendet werden, ohne selbst intern installiert werden zu müssen. Besonders häufig kommen sie bei DSL-Verbindungen zum Einsatz, können jedoch mit jedem beliebigen Gerät eingesetzt werden, das eine Modem-Schnittstelle mit einem Netzwerk benötigt.

 

Wireless Access Points

 

Wireless Access Points werden in Netzwerke eingeführt, um die WLAN-Funktionen zu verbessern. Sie sind jedoch nicht mit Routern zu verwechseln und werden in der Regel selbst in einen Router, ein Hub oder einen Switch eingesteckt. Somit können sie schnell und einfach einen WLAN-Anschluss für einen Bereich herstellen, der anderweitig nicht erreicht werden kann - zum Beispiel in einem Gebäude mit besonders dicken Wänden oder in einem Büro, das sich sehr weit von dem Haupt-WLAN-Router entfernt befindet.

 

Wireless Adapter

 

Mit Hilfe von Wireless Adaptern können Geräte, die nicht von Haus aus über eine Wireless-Karte verfügen, an ein WLAN-Netzwerk angeschlossen werden. Manche dieser Adapter sind bereits auf einem Motherboard untergebracht. Andere wiederum werden in externe Ports eingesteckt, wie zum Beispiel der USB-Port oder der Anschluss für Zubehörkarten. Zudem können diese Karten zu älteren Geräten hinzugefügt werden, um auch diesen Zugang zu einem WLAN-Netzwerk zu verschaffen.

 

Wireless Router

 

Wireless Router sind Router und Wireless Access Point in Einem. Der große Vorteil dieser Geräte gegenüber Wireless Access Points liegt vor allem darin, dass hierbei nur ein einziges Gerät benötigt wird. Wireless Access Points sind jedoch in der Regel etwas preiswerter.

 

Wireless Router sind heutzutage so weit verbreitet, dass die meisten Internetanbieter sie als Standard-Equipment für ihre Dienste bereitstellen. Bei besonders großen Büros oder bei Gebäuden mit besonders dicken Wänden kann es jedoch vorkommen, dass ein Wireless Access Point zu dem Netzwerk hinzugefügt werden muss, um die Reichweite der WLAN-Option zu vergrößern oder um schlichtweg bessere Leistungen zu erzielen.