Informatik 12 2.1 Topologie von Rechnernetzen

 Inhalt des Kurses    
0. Startseite   2.1 Topologie von Rechnernetzen
1. Formale Sprachen     2.2 Kommunikation zwischen Prozessen
2. Kommunikation und Synchronisation von Prozessen   2.3 Modellierung von Prozessen
3. Funktionsweise eines Rechners   2.4 Synchronisation von Prozessen
4. Grenzen der Berechenbarkeit    
   
   
   
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2.1 Topologie von Rechnernetzen

Die verschiedenen Rechner eines Netzwerks können auf unterschiedliche Arten miteinander verbunden sein. Der Begriff Topologie steht für die Geometrie der Netzwerkstruktur,

Bei der Auswahl der Topologie eines aufzubauenden Rechnernetzes spielen verschiedene Aspekte eine Rolle:

 

Direkte Verbindung aller Rechner (point to point, vermaschtes Netz)

Maschen

Mit steigender Rechnerzahl ist diese Topologie nicht realisierbar.

Übung

Ab welcher Rechnerzahl benötigt man 10000 Verbindungen?

 

Bustopologie

bus

Alle Rechner sind an ein gemeinsames Übertragungsmedium, dem sogenannten Bus angeschlossen.

 

Sterntopologie

stern

Jeder Rechner wird direkt mit einem zentralen Knoten verbunden.

 

Token-Ring

token

Die Rechner sind ringförmig miteinander verbunden. Der Begriff Token bezeichnet ein bestimmtes Datenpaket, das von der Kontrolleinheit immer nur einem Rechner zugeteilt wird. Nur dieser Rechner hat dann die Berechtigung Daten zu versenden.

 

Übung

Diskutiere die Vor- und Nachteile der verschiedenen Topologien bezüglich der Aspekte

Ausfallsicherheit,

Kosten und Erweiterbarkeit,

Sicherheit

Übertragungsrate.

In welchen Bereichen kommen die verschiedenen Netze zur Anwendung?

Lösungsvorschlag

 

Adressierung von Rechnern

Jeder Rechner in einem Netzwerk erhält eine eindeutige Bezeichung. Dazu verwendet man die sogenannte IP-Adresse (IP steht für Internet Protocol).

Bisher verwendete man dafür eine 32 bit - Darstellung aus vier achtstelligen Zahlen im Binärsystem. In das Zehnersystem übersetzt erhält man dann vier Zahlen zwischen 0 und 255.

Beispiel

192.168.2.10

übersetzt in das Binärsystem:

11000000.10101000.10.1010

Javaprogramm zur Umrechnung (Textdatei)

als BlueJ Projekt

Übung

Wie arbeiten die beiden Methoden zur Umrechnung in dem Programm?

 

Auch ein Server, auf dem eine Webseite gespeichert ist, hat so eine Bezeichnung.
Ein Benutzer kann stattdessen als Adresse eine lesbare Bezeichnung eingeben, die dann über einen DNS-Server (Domain Name Service) in die IP-Adresse umgewandelt wird.

 

Übung

Mit dem Befehl ping gefolgt vom Namen der Webseite kann man über eine Konsole (in Windows mit Start-Ausführen-cmd.exe) die IP einer Webseite herausfinden. Teste dies, indem du im Browser anstelle des Namens der Webseite ihre IP eingibst.

ping

Informiere dich auch über die Bedeutung der einzelnen Ausgabeparameter und über die Herkunft des Namens "ping"!

 

Das Internet als Rechnernetz

Das Internet ist eine Kombination aus Millionen verschiedener Teilnetze, von denen jedes seine eigene Topologie hat.

Die Verbindungsrechner (Router) haben die Aufgabe, die Datenpakete zu vermitteln und weiterzuleiten. Ein guter Vergleich für einen Router ist ein Postamt, das für einen bestimmten Zustellungsbezirk (Subnetz) zuständig ist.

Wird ein Datenpaket aus einem bestimmten Subnetz abgeschickt, so prüft der Router zunächst, ob es für einen Rechner des selben Subnetzes bestimmt ist und leitet in diesem Fall das Paket direkt weiter.
Soll es an ein anderes Subnetz geschickt werden, leitet der Router das Paket an den passenden Vermittlungsrechner weiter.

Die Router haben dabei auch die Aufgabe bei Überlastung alternative Wege zu finden.

 

Übung

Starte die Lernsoftware Filius und arbeite die Aufgaben aus der Datei Einfuehrung_Filius_2015 der Reihe nach durch.

Die Lernsoftware Filius kannst du auch hier herunterladen:

http://www.lernsoftware-filius.de/Startseite

 

Übung

Mit dem Befehl tracert (trace route) kann man den Weg eines Datenpakets verfolgen.

Mit dem Befehl ipconfig kann man die Adresse des eigenen Rechners und des Routers herausfinden.

Teste auch den Befehl ipconfig/all .

 

Weitere Übungsaufgaben zum Thema Topologie von Rechnernetzen:

Buch S. 67 Nr.2

Buch S. 72 Nr.1

Buch S. 73 Nr.5

Link zu S. 67 Nr.2 a

Link zu S. 67 Nr.2 b


Hefteintrag