Netzwerktopologien#

Eine Topologie beschreibt die Anordnung und Verbindungsstruktur der Geräte in einem Netzwerk. Man unterscheidet physische Topologie (tatsächliche Verkabelung) und logische Topologie (wie Daten fließen).

Übersicht der Topologien#

Bus-Topologie#

Alle Geräte sind an ein gemeinsames Übertragungsmedium (Bus) angeschlossen.

PC1 ──┬── PC2 ──┬── PC3 ──┬── PC4
      │         │         │
   [Terminator]        [Terminator]
   (Abschlusswiderstand an beiden Enden)

Funktionsweise: Sendet ein Gerät, empfangen alle anderen Geräte das Signal gleichzeitig (Broadcast). Nur der adressierte Empfänger verarbeitet es.

Kollisionen: Da alle dasselbe Kabel nutzen, können Signale kollidieren → CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) regelt den Zugriff.

Status: Veraltet – heute kaum noch im Einsatz.

Stern-Topologie#

Alle Geräte sind direkt mit einem zentralen Gerät (Switch oder Hub) verbunden.

          PC1
           │
PC4 ──── [Switch] ──── PC2
           │
          PC3

Funktionsweise: Jedes Gerät hat eine dedizierte Verbindung zum Switch. Der Switch leitet Frames gezielt nur an den Empfänger weiter (kein Broadcast außer bei Broadcast-Adressen).

Wichtig: Hub vs. Switch!

• Hub (veraltet): Sendet an alle Ports → logische Bus-Topologie, obwohl physisch Stern
• Switch (Standard): Sendet gezielt an den richtigen Port anhand MAC-Adresse → echte Punkt-zu-Punkt-Verbindung

Status: Heute der Standard in Unternehmens- und Heimnetzwerken.

Ring-Topologie#

Jedes Gerät ist mit genau zwei Nachbarn verbunden – das letzte Gerät ist mit dem ersten verbunden, sodass ein geschlossener Ring entsteht.

    PC1
   /    \
PC4      PC2
   \    /
    PC3

Funktionsweise: Daten werden in einer Richtung (oder bei Dual Ring in beiden) von Gerät zu Gerät weitergereicht. Jedes Gerät regeneriert das Signal und leitet es weiter.

Token Ring: Ein spezielles Datenpaket (Token) kreist im Ring. Nur wer das Token hat, darf senden → keine Kollisionen.

Status: Veraltet als LAN-Topologie. Noch relevant in Glasfaserringen (SONET/SDH) für Hochverfügbarkeit im WAN.

Maschen-Topologie (Mesh)#

Jedes Gerät ist mit mehreren oder allen anderen Geräten direkt verbunden.

Vollvermascht (Full Mesh)#

Jedes Gerät mit jedem anderen direkt verbunden.

  PC1 ──────── PC2
  │  ╲        ╱  │
  │    ╲    ╱    │
  │      ╲╱      │
  │      ╱╲      │
  │    ╱    ╲    │
  │  ╱        ╲  │
  PC4 ──────── PC3

Anzahl Verbindungen bei n Geräten: n × (n−1) / 2 → 4 Geräte = 6 Verbindungen, 10 Geräte = 45 Verbindungen

Teilvermascht (Partial Mesh)#

Nur ausgewählte Geräte haben mehrere Verbindungen – Kompromiss aus Kosten und Redundanz.

Einsatz: Internet-Backbone, WAN-Verbindungen zwischen Standorten, WLAN-Mesh-Systeme (z.B. Fritz!Mesh).

Baum-Topologie#

Eine hierarchische Erweiterung der Sterntopologie – Switches sind in Ebenen angeordnet und untereinander verbunden.

                [Core-Switch]
               /              \
      [Verteiler-SW1]    [Verteiler-SW2]
       /         \            /        \
[Access-SW1] [Access-SW2] [Access-SW3] [Access-SW4]
   / | \        / | \
 PC PC PC     PC PC PC

Ebenen in der strukturierten Verkabelung:

• Core (Kern): Zentraler Hauptverteiler, höchste Bandbreite
• Distribution (Verteilung): Gebäudeverteiler, Routing zwischen VLANs
• Access (Zugang): Anschluss der Endgeräte (Etagenverteiler)

Status: Standard in großen Unternehmensnetzen und Schulen.

Vergleichstabelle#

LAN vs. WAN#

Da Topologien immer im Kontext von Netzwerktypen abgefragt werden:

Prüfungsbeispiele#

„In einem Büro sind alle PCs über einen zentralen Switch verbunden. Welche Topologie liegt vor?"

→ Stern-Topologie – alle Geräte haben eine dedizierte Verbindung zum Switch.

„Ein Unternehmen verbindet seine drei Standorte so, dass bei Ausfall einer Verbindung die anderen Standorte noch erreichbar sind. Welche Topologie eignet sich?"

→ Teilvermaschte Topologie (Partial Mesh) – redundante Verbindungen ohne den vollen Aufwand einer Vollvermaschung.

„Ein altes Netzwerk verwendet ein einzelnes Koaxialkabel, an das alle PCs angeschlossen sind. Bei einem Kabelbruch fällt das gesamte Netz aus. Welche Topologie ist das?"

→ Bus-Topologie – ein Kabelbruch unterbricht die gesamte Kommunikation.

„Wie viele Verbindungen benötigt ein vollvermaschtes Netz mit 5 Geräten?"

→ 5 × (5−1) / 2 = 10 Verbindungen

Siehe auch#

• strukturierte_verkabelung — Physische Umsetzung der Baum-Topologie (Core/Distribution/Access)
• netzzugriff — CSMA/CD und Token Passing in Bus- und Ring-Topologien
• vlan routing nat — VLANs segmentieren logisch, wo physisch Baum-Topologie vorhanden
• netzwerkdokumentation — Topologien in Netzwerkplänen darstellen
• wlan grundlagen — WLAN-Mesh als moderne Form der Mesh-Topologie

Ressourcen#

• Wikipedia: Netzwerktopologie
• Wikipedia: Stern-Topologie
• Studyflix: Netzwerktopologie (Definition & Arten)
• SimpleClub: Fachinformatiker Lernbereich