Was ist ein Computernetzwerk?

Ein moderner Computer ist ein technologisches Wunderwerk. Sie laufen auf winzigen Siliziumwafern, die jeweils mit Mustern geätzt sind, die klein genug sind, um in Nanometern gemessen zu werden. Riesige Datenmengen können im Handumdrehen übertragen werden, während Daten, die noch vor wenigen Jahrzehnten einen Raum gefüllt hätten, jetzt in Ihre Handfläche passen. So viel diese Maschinen auch können, für den durchschnittlichen Benutzer ist ein Computer allein ziemlich begrenzt. Das Wichtigste, was einen modernen Computer ausmacht, ist eine Netzwerkverbindung, insbesondere zum Internet.

Was ist ein Netzwerk?

Ein Netzwerk ist eine Sammlung von Computern und anderen Computergeräten, die in einem gemeinsam genutzten, aber im Wesentlichen geschlossenen System miteinander kommunizieren können. Diese Netzwerke können verbunden werden, wodurch Daten noch weiter geteilt werden können. Das Internet ist die ultimative Manifestation davon. Es ist das Ergebnis der Verbindung vieler Netzwerke weltweit.

Sie können Endbenutzergeräte wie Computer, Laptops oder Smartphones in einem Netzwerk haben. Sie können auch Peripheriegeräte wie Drucker, Smart-Home-Geräte und Dateiserver haben. Dateiserver können große und komplexe Anwendungen bedienen, die Webseiten ermöglichen.

Das typische Layout für ein Heimnetzwerk besteht darin, dass sich jedes Gerät mit einem bestimmten Netzwerkgerät namens Router verbindet. Der Router leitet den Datenverkehr intern durch das Netzwerk. Es befindet sich auch an der Grenze des Netzwerks und kann mit anderen Netzwerken kommunizieren, wenn es verbunden ist. Wenn diese Netzwerke mit dem Internet verbunden sind, kann jeder Host im Heimnetzwerk auf das Internet zugreifen.

Es kann viele „kleinere“ Netzwerke mit großen Benutzergeräten in großen Netzwerken geben, die in Unternehmensumgebungen zu finden sind. Diese können dann über Backbone-Netzwerke verbunden werden, die möglicherweise nur Router oder auch Server enthalten.

Anschließen eines Netzwerks

Das Anschließen eines Netzwerks erfordert eine Art Verbindungsstandard. In modernen Netzwerken sind die meisten Geräte über Ethernet oder Wi-Fi verbunden. Ethernet ist ein kabelgebundener Standard mit elektrischer Verkabelung. Wi-Fi ist ein drahtloser Standard, der Funkwellen zur Kommunikation verwendet. Glasfaserverbindungen sind ebenfalls einigermaßen Standard, allerdings hauptsächlich in Hochgeschwindigkeitsumgebungen wie Rechenzentren, da sie höhere Bandbreitenbeschränkungen bieten. Glasfaserverbindungen kodieren Daten in Lasersignalen, die über einen dünnen Glasdraht gesendet werden. Dank Brechung wird das Licht in der Faser eingefangen.

Viele andere Optionen sind verfügbar, einschließlich der Verwendung von Mikrowellensignalen zur Kommunikation mit geostationären Satelliten. Punkt-zu-Punkt-Verbindungen können mit sichtbarem oder unsichtbarem Licht arbeiten, wenn sie eine direkte Sichtlinie haben. Es gibt sogar einen Aprilscherz- Standard für „IP over Avian Carriers“, der eine Methode zur Kommunikation über Brieftauben standardisiert, obwohl wir die Verwendung dieser Methode nicht empfehlen.

Überlegungen

Um Datenverkehr über ein einzelnes Netzwerk zu leiten, muss ein Adressierungssystem entwickelt werden, das einzelne Hosts identifizieren kann. Dieser Prozess wird noch komplizierter, wenn es um Gruppen von Netzwerken geht. Routing-Protokolle ermöglichen es Routern, untereinander zu kommunizieren, um andere darüber zu informieren, dass sie Datenverkehr an andere Standorte weiterleiten können.

Manchmal können Sie damit zufrieden sein, Daten im Klartext zu senden. Das bedeutet, dass jeder, der in der Lage ist, die Daten abzufangen, trivial feststellen kann, was gesendet wurde. Wenn sie die Daten in Echtzeit abfangen, können sie sie nach Belieben modifizieren. Für sensiblere Daten ist jedoch Sicherheit erforderlich. Verschlüsselungsprotokolle ermöglichen es zwei Geräten, eine sichere Verbindung untereinander auszuhandeln, selbst wenn den Geräten, mit denen sie kommunizieren, nicht vertraut werden kann.

Die Verschlüsselung ist auch praktisch, wenn Sie ein Netzwerk einrichten möchten, in dem die Geräte direkt verbunden sind. Mit einem VPN oder Virtual Private Network können Sie eine verschlüsselte Verbindung zwischen zwei Geräten aufbauen. Sie können dann über diese Verbindung kommunizieren, als wäre es eine einzelne Verbindung und nicht eine Reihe von Verbindungen. Damit können auch große Netze verbunden werden, auch wenn große Entfernungen zwischen ihnen liegen.

Leistungskennzahlen

Die Bandbreite ist im Allgemeinen die am häufigsten genannte Zahl, wenn es um die Netzwerkleistung geht. Generell macht das Sinn. Je mehr Daten über das Netzwerk übertragen werden können, desto besser. In einigen Fällen ist jedoch ein anderer Wert, die Latenz, genauso wichtig oder sogar noch wichtiger. Latenz ist ein Maß für die Verzögerung. Typischerweise misst es, wie lange es dauert, bis eine winzige Nachricht von einem Gerät zum anderen gesendet wird.

Aber auch bei extrem großen Datenmengen kann es sich lohnen, Bandbreite und Latenz zu berücksichtigen. Ein Auto voller Festplatten kann schnell eine große Datenmenge transportieren. Auch wenn die Latenz schlecht ist, kann die gesamte „Übertragungszeit“ die Internetgeschwindigkeit deutlich übertreffen. Dies hat zu dem Satz geführt: „Unterschätze niemals die Bandbreite eines Lastwagens voller Festplatten.“ Auch das Umreifen von microSD-Karten hat diesen Effekt bei Brieftauben gezeigt. Es wurde jedoch bemängelt, dass dies nicht dem oben erwähnten Scherzstandard entspricht, der nur Papiernotizen standardisiert.

Servicequalität, Netzwerküberlastung und Netzwerkresilienz sind eher ein Problem für Netzwerkanbieter als für Heimanwender. Auch wenn die Bandbreite im Allgemeinen gut ist, kann eine niedrige Servicequalität zu wichtigen Zeiten zu Netzwerkproblemen führen. Übertragungsmedien wie Ethernet-Kabel haben eine Grenze dafür, wie viele Daten sie in einer bestimmten Zeiteinheit übertragen können. Wenn der Datenverkehr stark ansteigt, kann eine Verbindung überlastet werden, was den Dienst aller beeinträchtigt. Gelegentlich können Hardware und Systeme ausfallen. Ein ausfallsicheres System kann einige Ausfälle ohne größere Unterbrechungen bewältigen.

Abschluss

Ein Netzwerk ist eine Sammlung von Computergeräten, die miteinander verbunden sind. Netzwerke sind in der Regel physisch lokal, obwohl virtuelle Netzwerke über ein umfangreicheres Netzwerk konfiguriert werden können, um den Eindruck zu erwecken, dass zwei physisch entfernte Netzwerke direkt miteinander verbunden sind. Netzwerke erfordern eine Reihe von physikalischen und logischen Standards, um die Kommunikation zu erleichtern. Während einige Netzwerkkonfigurationen ad hoc durchgeführt werden, beinhalten die meisten einen Router. Der Router ist sowohl der zentrale als auch der Randpunkt des Netzwerks. Alle Geräte im Netzwerk können damit kommunizieren, obwohl sie nicht unbedingt direkt verbunden sind. Der Router kann dann Zugriff auf andere Netzwerke bereitstellen, typischerweise das Internet.