Arten von Netzwerken

Was sind die verschiedenen Arten von Routern in der Netzwerktechnik?

Router, die als Polizei des Netzwerkverkehrs fungieren, sind dafür verantwortlich, verschiedene Arten von Netzwerken so zu leiten, dass sie die besten Übertragungswege auf ihren eigenen Straßen beibehalten. Wenn das Netzwerk das Herzstück der globalen Kommunikation ist, dann sollte der Router das Herzstück des Netzwerks sein. Verschiedene Arten von Routern sind in einem endlosen Strom aufgetaucht, um den Bedürfnissen der Nutzer in verschiedenen Größenordnungen gerecht zu werden. Es gibt fünf Haupttypen von Routern auf dem Markt, je nach Anwendungsbereich. Es handelt sich um kabelgebundene Router, drahtlose Router, Core-Router, Edge-Router und VPN-Router. Für die Auswahl des richtigen Routers unter den verschiedenen Routern erhalten Sie grundlegende Informationen zu den oben genannten Typen.

Verkabelter Router vs. Wireless Router

Kabelgebundene Router sind ältere Versionen von Routern mit Kabelanschlüssen an beiden Enden, um Datenpakete zu empfangen und zu verteilen. Drahtlose Router, die Daten über Funksignale direkt an Computer und andere elektronische Geräte übertragen, sind fortschrittlicher.

Ein kabelgebundener Router wird direkt über ein Kabel mit einem Computer verbunden. An einen Port wird ein Modem angeschlossen, um Internetpakete zu empfangen, während der andere Port mit dem Computer verbunden wird, um die verarbeiteten Internetpakete zu verteilen. Der Ethernet-Breitband-Router ist einer der klassischsten kabelgebundenen Router. Diese Router unterstützen die Network Address Translation (NAT)-Technologie, die es mehreren Computern ermöglicht, sich an kabelgebundene Router anzuschließen und eine einzige IP-Adresse gemeinsam zu nutzen. Kabelgebundene Router verwenden (SPI) Firewalls, während sie die Kommunikation zwischen Computern innerhalb des Netzwerks zu Sicherheitszwecken ermöglichen. Kabelgebundene Router verfügen jedoch nur über eine begrenzte Anzahl von Geräteanschlüssen und sind äußerst umständlich anzuschließen, weshalb sie nach und nach durch Wireless Router ersetzt werden.

Ein Wireless Router wird im Gegensatz zu einem kabelgebundenen Router definiert. Er ist in Büros, Wohnungen oder anderen öffentlichen Einrichtungen zu finden. Wie kabelgebundene Router empfangen drahtlose Router Datenpakete über kabelgebundenes Breitband, wandeln die in Binärcode geschriebenen Pakete in Funksignale um, die von elektronischen Geräten empfangen werden, und wandeln sie dann wieder in die vorherigen Pakete um. Im Gegensatz zu kabelgebundenen Routern sind die Funksignale das Medium, über das die Pakete an die elektronischen Geräte gesendet werden. Solange sich Ihr Gerät in der Reichweite des Signals befindet, müssen Sie nur eine bestimmte ID und ein Passwort eingeben, um auf das Internet zuzugreifen. Die Sicherheit eines Wireless Routers wird durch die Filterung der MAC-Adressen (Media Access Control) und den geschützten Wi-Fi-Zugang (WPA) erreicht. Der am weitesten verbreitete Wireless Router ist das WiFi-Netzwerk, das wir alle kennen. Mit Passwörtern und unter der Voraussetzung, dass Ihr Router stark genug ist, gibt es keine Begrenzung für die Anzahl der Benutzer, die sich mit dem Netzwerk verbinden können. Einfache Verbindungen und hohe Belastungen sind die Hauptgründe für die Beliebtheit von Wireless Routern auf dem Markt.

Achtung: LAN: Ein kabelgebundenes lokales Netzwerk, das von einem kabelgebundenen Router eingerichtet wird.

WLAN: Ein drahtloses lokales Netzwerk, das von einem drahtlosen Router eingerichtet wird.

Edge-Router VS Core-Router

Edge-Router befinden sich an den Grenzen eines Netzes und verteilen Pakete über mehrere Netze hinweg, so dass die Kommunikation zwischen mehreren Netzen fließend bleibt. Der Core-Router hingegen arbeitet im selben Netz und überträgt große Datenmengen mit Höchstgeschwindigkeit.

Wie der Name schon sagt, befindet sich ein Edge-Router am Rand oder an der Grenze eines Netzwerks, in der Regel verbunden mit dem Netzwerk eines Internet Service Providers (ISP) oder einer anderen Organisation, und er verteilt Pakete über mehrere Netzwerke, aber nicht innerhalb desselben Netzwerks. Es kann sich dabei um kabelgebundene oder drahtlose Router handeln, deren Aufgabe es ist, eine reibungslose Kommunikation zwischen Ihrem Netzwerk und anderen Netzwerken zu gewährleisten. Außerdem kann der Edge-Router eine Verbindung mit dem Core-Router herstellen.

Im Gegensatz zu Edge-Routern verteilen Core-Router die Pakete innerhalb desselben Netzes und nicht über mehrere Netze hinweg. Er läuft auf dem Backbone des Internets und hat die Aufgabe, umfangreiche Datenübertragungen durchzuführen. Der Core-Router unterstützt die im Kernel verwendeten Routing-Protokolle. Er ist in der Lage, eine Vielzahl von Kommunikationsschnittstellen mit der höchsten Übertragungsgeschwindigkeit zu erreichen, so dass alle IP-Pakete mit voller Geschwindigkeit übertragen werden können. In einigen Fällen können Core-Router auch verteilte Router von mehreren großen Unternehmen oder Gemeinschaftsstandorten verbinden, so dass eine hohe Leistung eine Grundvoraussetzung für Core-Router ist.

VPN-Router

Im Allgemeinen kann ein VPN-Router als ein normaler Gigabit-Router betrachtet werden, auf dem eine VPN-Client-Software installiert ist. Jedes Gerät, das sich mit dem VPN-Router verbindet, ist zu jeder Zeit durch VPN geschützt. Ob zu Hause, im Büro oder im Unternehmen, VPN-Router können allen Geräten zahlreiche Vorteile von VPN-Verbindungen bieten. Wir haben die Funktionen von VPN-Routern wie folgt aufgelistet:

Unbegrenzte Konnektivität

Wenn Sie sich über einen Router mit einem VPN-Server verbinden, können Sie eine beliebige Anzahl von Geräten verwenden. Außerdem können Sie verschlüsselte Verbindungen mit Freunden und Besuchern teilen, ohne sich Gedanken über die gemeinsame Nutzung von Konten machen zu müssen (was in den Nutzungsbedingungen von VPN-Diensten in der Regel verboten ist).

Bessere Anpassungsfähigkeit an Plattformen

Beliebte Online-Medien wie Apple TV, Amazon Fire TV oder Chromecast unterstützen derzeit keinen VPN-Schutz. Sie können sie jedoch zur Liste der geschützten Geräte hinzufügen, indem Sie sie mit Ihrem VPN-Router verbinden.

Entsperrung von Anwendungen und Inhalten

Befinden Sie sich in einem Land, das bestimmte Anwendungen oder Inhalte blockiert? Mit einem VPN-Router können Sie die Beschränkungen umgehen und über einen verschlüsselten VPN-Tunnel durch ein ganz anderes Land eine Verbindung zum Internet herstellen.

Einmaliges Einloggen

Viele Menschen vergessen oft, sich bei ihrem VPN anzumelden oder ihre Clients so einzurichten, dass sie beim Start automatisch gestartet werden. Wenn Sie Ihren VPN-Router einmal eingerichtet haben, brauchen Sie sich darüber keine Gedanken mehr zu machen - Sie melden sich nur einmal an, und das war's dann auch schon! Wenn Sie ein VPN häufig auf mehreren Geräten nutzen, ist dies eine praktische und effektive Lösung.

Mit der rasanten Entwicklung des Internets kommt es heute immer häufiger zu Netzwerkunfällen. Die Sicherheit des Netzwerks ist auch für Einzelpersonen, Familien und Unternehmen zu einem wichtigen Anliegen geworden. Und das Aufkommen von VPN-Routern hat ihnen eine gute Nachricht gebracht. Sein leistungsstarker Netzwerkschutzkanal hat zahlreiche Informationsverluste verhindert. In der Zukunft wird der VPN-Router der Liebling des Marktes sein, er wird die erste Wahl für Benutzer beim Kauf eines Routers werden.

Fazit

Als Mainstream-Produkt auf dem Markt für Netzwerkkommunikation möchten wir alle so viel wie möglich über Router erfahren. Wir hoffen, Ihnen mit dieser Analyse der grundlegenden Informationen und Eigenschaften der Router-Typen die Wahl des richtigen Routers zu erleichtern.

Internet für zu Hause: So bauen Sie sich ein Heimnetzwerk auf

Was ist ein Heimnetzwerk?

In der IT bezeichnet ein Netzwerk nichts anderes als mehrere miteinander verbundene Computer. Dabei ist erst einmal egal, ob es sich dabei um klassische PCs, Laptops, Smartphones, Tablets oder smarte Lampen handelt.

Das Internet ist das größte Netzwerk seiner Art, denn hier sind alle internetfähigen Geräte miteinander verbunden. Ein Heimnetzwerk wäre eine kleine Version davon, bei der Sie nur die Geräte innerhalb Ihres Haushaltes miteinander vernetzen.

Was sind die Vorteile eines Heimnetzwerkes?

Theoretisch sind all Ihre internetfähigen Geräte im Haushalt bereits vernetzt. Sonst könnten Sie etwa nicht jemandem in einem anderen Raum eine WhatsApp-Nachricht schicken. Diese Vernetzung erfolgt aber eben über das Internet.

Sprich, jedes Datenpaket, das Sie im eigenen Haushalt austauschen wollen, nimmt einen langen Weg über mehrere Server in – je nach Methode – mehreren Ländern der Erde, nur um dann einen Raum weiter beim Empfänger zu landen. Sie erkennen vielleicht bereits den Irrsinn darin.

Ein Heimnetzwerk bietet Vorteile: Weil Datenpakete nicht erst ins Internet hochgeladen werden müssen, sparen Sie Bandbreite, je nach Provider auch Datenvolumen und zudem Zeit, denn eine Übertragung im eigenen Haushalt geht schneller als über Server, die irgendwo in der Welt stehen. Das fällt bei der Übertragung einer Textnachricht nicht ins Gewicht, bei Fotos und gerade bei Videos aber sehr wohl.

Arten von Netzwerken

Um das Internet zu verstehen, ist Grundlagenwissen zu den verschiedenen Netzwerkformen notwendig, ebenso das Verständnis über Vermittlungstechnologien und damit auch den Unterschieden zwischen der Leitungs- und der Paketvermittlung.

Leitungsvermittlung versus Paketvermittlung

In der Telekommunikationswelt wird zwischen zwei grundsätzlichen Philosophien in der Vermittlungstechnik unterschieden - der Leitungsvermittlung und der Paketvermittlung:

Leitungsvermittlung (Line Switching)

Die Leitungsvermittlung kommt aus der klassischen Telefoniewelt und repräsentiert die Kommunikation, wie sie nun seit über 100 Jahren in Telefoniersystemen betrieben wird - dementsprechend weit verbreitet und tief verwurzelt ist sie.

Die Leitungsvermittlung geht von dem Prinzip aus, dass für eine Kommunikation ein exklusiver Nachrichtenkanal vom Absender zum Empfänger geschaltet wird. Dies kann temporär für ein gewähltes Telefongespräch sein, aber auch für eine dauerhafte Standleitung. Um dies zu bewerkstelligen liegt die Vermittlungsarbeit in den so genannten Vermittlungsstellen. Hier ist die Kontrolle für den Datenfluss untergebracht, hier ist gewissermaßen die "Intelligenz" des Netzes.

Für den Nutzer ist die Leitungsvermittlung im Rahmen eines Telefongespräches eine sichere Angelegenheit; mit der erfolgreichen Vermittlung einer Verbindung zwischen zwei Gesprächspartnern ist genau der Nachrichtenkanal aufgebaut, der für eine Kommunikation notwendig ist, nicht mehr und nicht weniger. Für den Betreiber eines solchen Telefonnetzes ist so ein leitungsvermittelndes Netz ebenfalls eine sichere Sache; er rechnet Telefongespräche nach der Menge der Vermittlungen und der Zeit der einzelnen Gespräche ab - mit dem berühmt-berüchtigten Zeittakt und dem Gebührenzähler. Wird eine höhere Bandbreite benötigt, beispielsweise für Datenübertragungen, bleibt nur die Bündelung mehrerer Nachrichtenkanäle, die entsprechend zusätzliche Kosten erzeugen, ebenfalls vermittelt werden müssen und auf Kosten des knappen Gutes von freien Nachrichtenkanälen gehen.

Paketvermittlung (Packet Switching)

Die Idee der Paketvermittlung verfolgt einen anderen Ansatz. Entwickelt wurde die Paketvermittlung zusammen mit dem Konzept des dezentralen Netzwerks (siehe weiter unten) 1964 von Paul Baran, Wissenschaftler bei der Firma RAND Corporation. Baran sollte für die US Air Force eine neuartige Netzwerkstruktur entwickelt, die es besonders robust gegenüber Ausfällen machen sollte.

In der Paketvermittlung wird die zu übertragende Information in einzelne Pakete, den so genannten Datagrammen, aufgeteilt und über ein dezentrales, vermaschtes Netzwerk übertragen. Jedes einzelne Paket trägt neben dem zu übertragenden Informationsfragment, der so genannten Payload, die komplette Absender- und Empfängeradresse, so dass alle Pakete weitgehend autonom im Netzwerk übertragen werden können.

Das Netzwerk selbst enthält keine "großen", zentralen Knoten, sondern gleichberechtigte, kleine Knoten und eine mehr oder weniger starke Vermaschung, um Redundanzen im Netzwerk zu bieten. Durch ein intelligentes Routing-Protokoll (siehe hierzu auch Übertragung im Netz - Routing) kann dann die Datenübertragung so organisiert werden, dass jeder Knoten die bei ihm ankommenden Pakete auf dem kürzesten Weg weitergibt, beim Ausfall der nächsten Strecke aber einen alternativen Weg nehmen kann.

Der größte Vorteil der Paketvermittlung ist in der Tat die hohe Stabilität gegenüber einzelnen Ausfällen des Netzwerks, die theoretisch umso höher ist, je vermaschter das Netzwerk ist. Ein hoher Grad der Vermaschung hat zudem den Vorteil, dass das Netzwerk auch hohe Datenübertragungsspitzen grundsätzlich besser verkraften kann, als ein leitungsvermittelndes Netzwerk mit seinen gebundenen Bandbreiten pro Nachrichtenkanal. Genau dieser Umstand erfordert aber auch ein radikales Umdenken bei der Abrechnung, denn nun sind nicht mehr Vermittlungen, Entfernungen oder Verbindungsdauern die Variablen, sondern die Menge der übertragenen Daten.

Zellvermittlung (Cell Switching)

Die Zellvermittlung (oft auch "Zellenvermittlung" genannt) ist in der Vermittlungstechnik ein weiterentwickelter Spezialfall, die Daten in einem Netzwerk ebenfalls paketweise überträgt, diese jedoch auf im Netzwerk definierten, virtuellen Pfaden. Auf diese Weise entsteht bei jedem Knoten im Netzwerk erheblich weniger Last, da jeder Knoten nicht mehr jedes Paket bezüglich des gewünschten Empfängers analysieren muss, sondern lediglich überprüfen muss, aus welchem virtuellen Pfad ein Paket kommt, um es in diesem virtuellen Pfad weiterzurreichen. So sind auch die einzelnen Pakete erheblich kleiner, weshalb man hier nicht mehr von Paketen, sondern von Zellen spricht.

Die Einfachheit der Zellenvermittlung stellt sich auch bei der Adressierung der virtuellen Kanäle dar, denn dazu gibt es lediglich zwei Parameter: Den Virtual Channel Identifier (VCI) und den Virtual Path Identifier (VPI). Der VCI-Wert kennzeichnet den virtuellen Kanal (maximal 65536), der wiederum zusammen mit anderen virtuellen Kanälen in einem virtuellen Pfad (maximal 255) gebündelt werden können.

Wohlgemerkt: Wir sprechen hier von virtuellen, logischen Kanälen, nicht von physikalischen. Das heißt, dass eine Verbindung, die beispielsweise einen virtuellen Pfad mit 300 virtuellen Kanälen keine 300 einzelne Drahtverbindungen hat. Vielmehr werden diese virtuellen Pfade durch die VCI/VPI-Kennungen der Zellen gebildet, die allesamt auf dem gleichen, physikalischen Übertragungsmedium übertragen werden. Damit dies in der Praxis überhaupt funktionieren kann, ist es erforderlich, dass die einzelnen Zellen sehr genau zeitlich hintereinander übertragen werden können. Dazu bedient man sich so genannten Multiplex-Verfahren, die diese Zellstrukturen auf das eigentliche Übertragungsmedium abbilden.

Dieser nicht ganz unkomplizierte Sachverhalt und der Unterschied zwischen der Paket- und der Zellenvermittlung lässt sich sehr anschaulich darstellen, wenn wir eine normale Treppe mit breiten Stufen mit einer automatischen Rolltreppe vergleichen. Während die normale Treppe mit breiten Stufen für die unterschiedlichsten Benutzer zugänglich ist, besteht eine automatische Rolltreppe aus vordefinierten Stufen, die ständig in eine Richtung in Bewegung sind. Wenn wir uns die Treppenbenutzer als Pakete vorstellen, sehen wir, dass Benutzer auf einer normalen Treppe erheblich flexibler sind - sie können problemlos (wenn sie es schaffen) mit vier Einkaufstüten die Treppe besteigen und auch jederzeit umkehren - sind sie dies auf einer Rolltreppe nicht. Die Rolltreppe geht immer nur in eine Richtung, sie ist erheblich enger, bietet aber den unschlagbaren Vorteil, dass sich der Benutzer auf der Rolltreppe keine Gedanken mehr um das Treppensteigen machen muss.

Netzwerkstrukturen

Lineares Netzwerk

Ein lineares Netzwerk (im Bild links sind es zwei eigenständige) besteht aus mehreren Knoten, die wie in einer Perlenkette miteinander verbunden sind. Dies ist zwar die Kosten sparendste Methode, ein Netzwerk aufzubauen, allerdings auch eine sehr verwundbare: Knoten, die im Inneren des linearen Netzwerks liegen, müssen mehr Datenverkehr verarbeiten, als die äußeren und das Netzwerk ist schlagartig unterbrochen, wenn ein einzelner Knoten oder eine Anbindung innerhalb der Kette ausfällt. Eine andere Bezeichnung für lineare Netzwerke ist Busnetzwerke.

Ringförmiges Netzwerk

In einem ringförmigen Netzwerk sind alle angeschlossenen Knoten mit zwei anderen verbunden, so dass das Netzwerk eine ringförmige Struktur bekommt. Der Vorteil gegenüber einem linearen Netzwerk ist, dass ein ringförmiges Netzwerk den Ausfall eines Knotens oder einer Anbindung verkraften kann. Außerdem besteht bei vollständigem Betrieb des Netzwerks mit einem entsprechend intelligenten Protokoll die Möglichkeit der Lastverteilung, indem mit entsprechenden Regeln Daten zwischen nahe liegenden Knoten standardmäßig über die jeweils kürzeste Strecke übertragen werden.

Sternförmiges Netzwerk

Ein sternförmiges Netzwerk verbindet alle einzelnen Knoten über jeweils eine eigene, dedizierte Verbindung mit dem Zentralknoten. So eine Struktur kann verhältnismäßig schnell aufgebaut und erweitert werden. Ein sternförmiges Netzwerk ist auch dann noch stabil, wenn ein Knoten ausfällt - mit Ausnahme des Zentralknotens. Fällt dieser aus, bricht schlagartig das gesamte Netzwerk aus. Zudem sind die einzelnen Knoten gefährdeter, da es in einem klassischen sternförmigen Netzwerk keine Redundanz gibt, denn es gibt immer nur die Verbindung zum Zentralknoten.

Hierarchisches Netzwerk

Ein hierarchisches Netzwerk kann man sich am besten anhand eines Baumes vorstellen, dessen Äste sich immer weiter verästeln, deshalb wird bei ausgeprägten hierarchischen Netzwerken auch oft von einem organischen Aufbau gesprochen. Oft ist ein hierarchisches Netzwerk eine Weiterentwicklung eines sternförmigen Netzwerks, bei dem nahe liegende Standorte untereinander vernetzt werden und damit Fernverbindungen gemeinsam nutzen können. Dies spart bei größeren Netzwerken Kosten ein, steigert jedoch wiederum die Verwundbarkeit des Netzwerks, da der Ausfall einer zentralen Verbindung den Ausfall kompletter Teiläste bedeuten kann.

Dezentrales Netzwerk

In einem dezentralen Netzwerk sind die Verbindungen nach keinem besonderen Schema angeordnet, sondern richtet sich nach Parametern wie beispielsweise dem Datenaufkommen, Kosten für einzelne Verbindungen und die Absicherung einzelner Knoten. Durch diese Vermaschung entstehen komplexe Netzwerke, die mit intelligenten Übertragungseinstellungen und Lastverteilungen sehr stabile Datenübertragungen gewährleisten können, auch bei Ausfall einer oder mehrerer Verbindungen gleichzeitig. Je stärker der Grad der Vermaschung ist und je stärker in den Übertragungseinstellungen des Netzwerks alternative Datenwege berücksichtigt werden, desto stabiler ist ein dezentrales Netzwerk gegenüber einzelnen Störungen.

Internet = Viele Netzwerke

Das Internet ist ein großes, weltumspannendes Netzwerk, dass aus vielen einzelnen Netzwerken besteht. Netzwerktechnisch gesehen handelt es sich dabei in der grundsätzlichen Struktur um ein dezentrales Netzwerk, viele Netzwerke im Internet sind aber auch linear, ringförmig, sternförmig oder hierarchisch angelegt.

Beispielsweise werden innerhalb der Netzwerke von großen Leitungsanbietern große Anbindungen und interkontinentale Anbindungen oftmals als lineare Netzwerke organisiert, um sie buchstäblich als "Datenautobahnen" zu definieren. Sie sollen damit das Rückgrat (das so genannte Backbone) des Netzwerkes bilden und dementsprechend auch nur den Datenverkehr tragen, der tatsächlich beispielsweise auf einen anderen Kontinent muss. Ringförmige Netzwerke werden wiederum gern innerhalb eines Landes oder einem Kontinent gebildet, um hier möglichst viel Redundanz zu haben, falls ein Teil der Infrastruktur ausfällt.

Der Vorteil des Internet und des grundlegenden Übertragungsprotokoll TCP/IP liegt in der Eigenschaft, in allen diesen Netzwerkumgebungen gut zu funktionieren und genügend Flexibilität zu besitzen, um zu anderen Netzwerktechnologien kompatibel zu sein (siehe hierzu auch TCP/IP - Haussprache des Internet).