Netzwerk-Grundlagen – Die verschiedene Netzwerktypen und deren wichtige Komponenten

Die nächste Netzwerkgeneration reduziert die Anzahl der Komponenten und Endgeräte

26.11.2007 | Autor / Redakteur: Gerhard Kafka / Andreas Donner

Das NGN ist die Plattform für die Netzwerkkonvergenz
Das NGN ist die Plattform für die Netzwerkkonvergenz

Netzwerke werden durch die Parameter Reichweite, Übertragungsmedium, Technologie und Einsatzbereich charakterisiert. Bei der Reichweite spannt sich der Bogen vom BAN (Body Area Network) bis zum GAN (Global Area Network). Als typische Übertragungsmedien kennen wir Kupfer, Glasfaser, Funk und Licht. Bei den Technologien beherrschen Leitungs- und Paketvermittlung die Szene und schließlich unterscheidet man in puncto Einsatzbereich zwischen Produktion, Büro und Forschung bzw. Wissenschaft.

Nachfolgend werden die für die Unternehmenskommunikation im Büro- und Verwaltungsbereich relevanten Netzwerklösungen näher betrachtet.

In der Vergangenheit kamen für die spezifischen Applikationen wie Sprach-, Daten-, Text-, Bild- und Videokommunikation jeweils dedizierte Spezialnetze zum Einsatz. Die deshalb in den Unternehmen installierten unzähligen Netzanschlüsse mit ihren entsprechenden Abschluss- und Endgeräten verlangen jedoch hohe Investitionen, und verursachen Betriebs- und Wartungskosten sowie nicht selten monatliche Grundgebühren, gegebenenfalls sogar verbunden mit nutzungsabhängigen Zusatzkosten.

Um diesen Problemen entgegenzuwirken wurde der Wandel hin zur nächsten Netzwerkgeneration mit einer einheitlichen Plattform – NGN (Next Generation Network) – bereits eingeleitet. Netzwerkbetreiber, die bereits eine NGN-Plattform implementiert haben – die englische BT mit ihrem 21CN (21st Century Network) spielt hier unbestritten eine weltweite Vorreiterrolle – unterstützen ihre Kunden mit Anpassungslösungen, die die Investitionen in die bisherigen Anwendungen und Endgeräte schützen.

Die folgenden Aufstellungen geben einen Überblick über die aktuellen Netzwerk-Parameter setzen das Next Generation Network in Relation zu den etablierten Begrifflichkeiten.

Unterscheidung nach der Reichweite

BAN (Body Area Network) – darunter fallen intelligente Kleidungsstücke

NFC (Near Field Communications) – Funklösungen für den Nahbereich, z.B. RFID

PAN (Personal Area Network) – drahtlose Anbindung von Peripheriegeräten z.B. mit Bluetooth und UWB (Ultra Wide Band)

LAN (Local Area Network) – von den privaten Netzwerkvarianten Token Ring, VG-Anylan, FDDI und ATM hat nur Ethernet überlebt; siehe auch Abbildung 2

WLAN (Wireless LAN) – drahtloser Netzzugang mit rund 100 m Reichweite basierend auf den Standards von IEEE 802.11

MAN (Metropolitan Area Network) – Stadtnetze werden heute zunehmend mit Carrier Ethernet realisiert

WAN (Wide Area Network) – die klassischen Weitverkehrsnetze mit ISDN, X.25, Frame Relay und ATM werden verstärkt durch IP-VPNs abgelöst

RAN (Radio Area Network) – Sammelbegriff für Funknetze basierend auf verschiedenen Technologien wie: Richtfunk, optischer Richtfunk, WLL (Wireless Local Loop), zellularer Mobilfunk der zweiten und dritten Generation sowie WiMAX

GAN (Global Area Network) – diesem Begriff ist keine bestimmte Technologie zugeordnet. Darunter werden kontinentale und interkontinentale Lösungen verstanden, ggf. auch Satellitennetze

NGN (Next Generation Network) – künftige einheitliche Transportplattform für alle Kommunikationsdienste. Die NGN-Architektur basiert auf einer paketvermittelten Infrastruktur und benutzt Technologien wie DWDM, Next Generation SDH, ATM, CET (Carrier Ethernet Transport), MPLS/GMPLS sowie IP. Sie besteht aus folgenden Basiskomponenten:

  • Softswitch – der zentrale Manager steuert die spezifischen Medien- und Signalisierungs-Gateways, sorgt für den Verbindungsauf- und -abbau und liefert statistische Informationen für das Netzmanagement
  • Gateways – diese stellen die Verbindung zu bereits bestehenden Netzwerkinfrastrukturen her. Die wichtigsten Vertreter hierbei sind das Signalisierungs-Gateway – dient zur Umsetzung von klassischer Signalisierung wie SS7 und QSIG auf IP-Signalisierung (H.323 und SIP), das Mediengateway – sorgt z.B. für die Umwandlung von analogen oder digitalen Sprachsignalen in IP-Pakete (VoIP) und das Wireless Gateway – stellt die Verbindungen in Mobilfunknetze der zweiten und dritten Generation bereit und bindet neue Funktechnologien wie WLAN und WiMAX mit ein.
  • Kernnetz – Transportplattform basierend auf IP/MPLS/ATM
  • Edge – Bereitstellung von Standard- und Mehrwertdiensten über intelligente Switches, Router und Konzentratoren am Netzwerkrand, über die eine Klassifizierung und Priorisierung von Anwendungen bzw. Datenströmen erfolgt
  • Access – verschiedene breitbandige Zugangstechnologien wie FTTx, xDSL, PLC, Ethernet und drahtlose Lösungen überbrücken die letzte Meile; die Anpassung bestehender Kundeneinrichtungen erfolgt mittels IAD (Integrated Access Device).

Klassifizierung von Komponenten

Netzwerkkomponenten lassen sich den verschiedenen Netzwerktypen wie LAN und WAN oder spezifischen Technologien zuordnen. Für das allgemeine Verständnis ist die folgende Zuordnung zu den einzelnen Schichten des ISO/OSI-Referenzmodells hilfreich.

Als wichtige Eigenschaft einer Netzwerkkomponente ist festzuhalten, dass sie nicht nur die Funktionen der jeweiligen Schicht sondern auch die sämtlicher darunter liegenden Ebenen übernimmt. Eine Router-Schnittstelle besitzt daher neben der IP-Adresse also auch eine MAC-Adresse und eine physikalische Port-Nummer.

Schicht 1 (Physik): Übertragungsmedien, Schnittstellen- und Medienkonverter, Schnittstellenumschalter, Verstärker, Repeater, Transceiver, Hubs (Sternkoppler oder auch Schnittstellenvervielfacher), Layer 1-Switch (stellt die Funktionen zur Bitübertragung bereit und kann darüber hinaus Eigenschaften der höheren Schichten besitzen) und Modem (Kunstwort aus Modulator und Demodulator)

Schicht 2 (Sicherung): NIC (Network Interface Card), Brücke, Layer 2-Switch und WLAN Access Point

Schicht 3 (Netzwerk): (Multiprotokoll)-Router, Layer 3-Switch, Firewall (als IP-Filter), Protokollkonverter, Multiplexer und Konzentrator

Schicht 4 (Transport): Router (TCP), IAD, PAD (Packet Assembler Disassembler), Gateway und Layer 4-Switch

Schicht 5 bis 7 (Sitzung, Präsentation und Anwendung): Layer 7-Switch, Gateway, Verschlüsselungsgerät, (Proxy)-Server, IDS/IPS (Intrusion Detection/Prevention System, Firewall (Stateful Inspection), VPN- bzw SSL-Gateway, Bandbreitenmanager, Load Balancer, Netzwerkmanagement, Endgeräte.

Über den Autor

Gerhard Kafka arbeitet als freier Fachjournalist für Telekommunikation in Egling bei München.

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