Computernetzwerk

Ein Computernetzwerk, auch als Datennetz bezeichnet, ist eine Reihe miteinander verbundener Knoten, die Daten-, Sprach- und Videoverkehr senden, empfangen und austauschen können. Beispiele für Knoten in einem Netzwerk sind Server oder Modems. Computernetzwerke helfen Endpunktbenutzern häufig, Ressourcen gemeinsam zu nutzen und zu kommunizieren. Sie erscheinen häufig überall, wie Häuser, Büros und Regierungsverwaltungen. Die Nutzung von Computernetzen kann geografische Barrieren überwinden und den Austausch von Informationen ermöglichen. Computernetzwerke ermöglichen die Nutzung und gemeinsame Nutzung einer beliebigen Anzahl von Anwendungen und Diensten, einschließlich E-Mails, Video, Audio und vielen anderen Arten von Daten, über das Internet.

Netzwerkgeräte verwenden eine Vielzahl von Protokollen und Algorithmen, um genau festzulegen, wie Endpunkte Daten senden und empfangen sollen. Beispielsweise legt der Ethernet-Standard eine gemeinsame Sprache für die Kommunikation von kabelgebundenen Netzwerken fest, und der 802.11-Standard tut dasselbe für drahtlose lokale Netzwerke (WLANs).

Verwendungen

Computernetzwerke haben eine Vielzahl von Verwendungen, die viele heute als wesentlich ansehen würden, einschließlich der folgenden:

• dateifreigabe, mit der Benutzer Datendateien über ein Netzwerk freigeben können;
• Anwendungsfreigabe, mit der Benutzer Anwendungen über ein Netzwerk freigeben können;
• Hardwarefreigabe, mit der Benutzer in einem Netzwerk Hardwaregeräte wie Drucker und Festplatten freigeben können;
• Client-Server-Modell, mit dem Daten auf Servern gespeichert werden können, auf denen Endbenutzergeräte – oder Clients – auf diese Daten zugreifen können;
• Voice over IP (VoIP), mit dem Benutzer Sprachdaten über Internetprotokolle senden können;
• Kommunikation, die Video, Text und Sprache umfassen kann;
• E-Commerce, mit dem Benutzer Produkte über das Internet verkaufen und kaufen können; und
• Gaming, mit dem mehrere Benutzer von verschiedenen Standorten aus zusammen spielen können.

Darüber hinaus erfordert das Programmdesign Fähigkeiten und Kenntnisse sowohl in Computernetzwerktechnologien als auch in Programmanforderungen.

Funktionsweise von Computernetzwerken

Computernetzwerke arbeiten mit einem unterschiedlichen Satz von Hardware und Software. Alle paketvermittelten Netzwerke verwenden das Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP / IP), um ein Standardkommunikationsmittel einzurichten. Jeder Endpunkt in einem Netzwerk verfügt über eine eindeutige Kennung, die verwendet wird, um die Quelle oder das Ziel der Übertragung anzugeben. Zu den Bezeichnern gehören die IP-Adresse des Knotens oder die MAC-Adresse (Media Access Control). Endpunktknoten, die für Routingzwecke verwendet werden, umfassen Switches und Router, Server, PCS, Telefone, Netzwerkdrucker und andere periphere Computergeräte sowie Sensoren und Aktoren. Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) definiert, wie Daten zwischen Computern übertragen werden.

Die Kapazität eines Netzwerks gibt an, wie viel Datenverkehr das Netzwerk gleichzeitig unterstützen kann, während Service Level Agreements (SLAs) eingehalten werden. Die Netzwerkkapazität wird in Bezug auf die Bandbreite gemessen. Die Bandbreite wird durch die theoretische maximale Anzahl von Bits pro Sekunde (bps) quantifiziert, die ein Netzwerkgerät passieren können. Der Durchsatz ist ein Maß für die tatsächliche Geschwindigkeit einer erfolgreichen Übertragung nach Berücksichtigung von Faktoren wie Latenz, Rechenleistung und Protokoll-Overhead.

Vorteile

Vorteile der Verwendung von Computernetzwerken umfassen Folgendes:

• dateifreigabe, mit der Benutzer Daten zwischen Benutzern austauschen können;
• Ressourcenfreigabe, mit der Benutzer mehrere Geräte wie Kopierer und Drucker gemeinsam nutzen können;
• Kommunikation, mit der Benutzer Nachrichten und Daten in Echtzeit von mehreren Geräten senden und empfangen können;
• Komfort, da auf Daten über eine Internetverbindung zugegriffen werden kann;
• Kosten, da die Hardwarekosten gesenkt werden, da vernetzte Geräte Ressourcen gemeinsam nutzen können; und
• Speicher, mit dem Benutzer auf Daten zugreifen können, die remote oder auf anderen Netzwerkgeräten gespeichert sind.

Arten von Computernetzwerken

Netzwerke werden häufig nach der von ihnen unterstützten kabelgebundenen oder drahtlosen Übertragungstechnologie sowie nach dem Umfang ihrer Domänen kategorisiert. Einige Beispiele für Computernetzwerke sind die folgenden:

• local Area Networks (LANs), die Endpunkte in einer einzigen Domäne miteinander verbinden;
• im Gegensatz dazu Wide Area Networks (WANs), die mehrere LANs miteinander verbinden;
• Metropolitan Area Networks (MANs), die Computerressourcen in einem geografischen Gebiet miteinander verbinden;
• Storage Area Networks (SANs), die Speichergeräte und Ressourcen miteinander verbinden;
• Personal Area Networks (PANs);
• WLANs;
• Campus Area Networks (CANs);
• Virtual Private Networks (VPNs);
• passive optische Netzwerke (PONs); und

Netzwerke können auch in Subnetze unterteilt werden, die auch als Subnetze bezeichnet werden.

Netzwerkzugriff

Netzwerke können öffentlich oder privat sein. Während jeder auf das öffentliche Internet zugreifen kann, erfordert der Zugriff auf private und praktisch private Netzwerke, dass dem Endbenutzer Zugangsdaten zugewiesen werden.

Im Unternehmen verwenden NAC-Systeme (Network Access Control) normalerweise Sicherheitsrichtlinien, um den Zugriff auf das Netzwerk der Organisation zu steuern. Dies bedeutet, dass Netzwerkgeräte keine Verbindung herstellen dürfen, es sei denn, sie erfüllen eine vordefinierte Geschäftsrichtlinie, die von NAC-Produkten erzwungen wird. Bei der Bereitstellung erkennen NAC-Systeme sofort alle mit einem Netzwerk verbundenen Geräte, kategorisieren sie nach Typ und reagieren dann basierend auf vorkonfigurierten Compliance-Regeln, die vom Sicherheitsteam des Unternehmens implementiert wurden.

NAC-Produkte ermöglichen den Gerätezugriff auf ein Netzwerk basierend auf einer bestimmten Gerätebasis mit detaillierten Kontrollen darüber, welche Art und Ebene des Zugriffs zulässig ist. Diese Steuerelemente werden durch Richtlinien bereitgestellt, die in einem zentralen Steuerungssystem definiert sind. Die meisten NAC-Systeme können auch in Active Directory (AD) integriert werden, um den Netzwerkzugriff basierend auf Gruppenrichtlinien zu steuern und sicherzustellen, dass Benutzer nur über den Netzwerkzugriff verfügen, der zur Erfüllung ihrer Aufgaben erforderlich ist.

Netzwerktopologien

Eine Netzwerktopologie ist die physikalische oder logische Struktur eines Netzwerks. Netzwerktopologien umfassen Folgendes:

• Full mesh netzwerk. Alle Knoten sind miteinander verbunden und können Daten austauschen.
• Teil mesh netzwerk. Einige Knoten sind in einem Full-Mesh-Schema miteinander verbunden, andere sind jedoch nur mit einem oder zwei anderen Knoten im Netzwerk verbunden.
• Punkt-zu-Punkt-Netzwerk. Die Netzwerkkonnektivität ist auf zwei Endpunkte beschränkt.
• Sternennetzwerk. Alle Netzwerkknoten sind mit einem gemeinsamen zentralen Computer verbunden.
• Baum-Netzwerk. Zwei oder mehr Sternnetzwerke sind miteinander verbunden.
• Busnetz. Netzwerkgeräte werden direkt an eine Übertragungsleitung angeschlossen. Alle Signale durchlaufen alle Geräte, aber jedes Gerät hat eine eindeutige Identität und erkennt die dafür vorgesehenen Signale.
• Ring-Netzwerk. Netzwerkgeräte sind in einem Ringformat miteinander verbunden, wobei jedes Gerät mit mindestens zwei anderen Geräten verbunden ist.
  

  

Netzwerktopologie vs. Netzwerkstruktur

Netzwerktopologien sind die physische oder logische Struktur eines Netzwerks. Der Begriff Netzwerkstruktur beschreibt die Art und Weise, wie jede Topologie eine bestimmte Art von Kreuzmuster von Verbindungen erzeugt, z. B. Bus-, Ring- und Sterntopologien. Das Wort Stoff wird als Anspielung auf Fäden in einem Stoff verwendet. Eine gute Möglichkeit, sich an den Unterschied zu erinnern, besteht darin, dass Netzwerkstrukturen eine Netzwerktopologie beschreiben.