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Die hier beschriebenen 3 Topologien (BUS, Stern, Ring) sind nur die Wichtigsten (keinesfalls vollständig)! Jede der drei hat typische Vor- und Nachteile, so dass hier keines favorisiert werden kann. Jeder sollte nach Notwendigkeit und Kosten, das für die jeweilige Schule günstigste selbst auswählen. Wenn man nur 2 Rechner vernetzen möchte, dann reicht ein Cross-Connect Kabel zur Verbindung völlig aus. Dazu gibt es hier eine Bauanleitung.
Abbildung 10.2-1: Bustopologie
Diese Topologie ist die in allen bisher schon mit einem Netzwerk ausgestatteten Schulen wohl am häufigsten anzutreffende . Das wird sich sicher in den nächsten Jahren ändern müssen. Sie ist die einfachste und billigste (nicht mit preiswert verwechseln!!) Variante, um 10 oder mehr Schülercomputer miteinander verbinden zu können.
Der typischste Vertreter ist Ethernet mit 10Base-2 oder 10Base-5; auf Token - Bus wird hier nicht näher eingegangen.
man nehme:
2 Endwiderstände (50 Ohm für Anfang und Ende der Linie) zur Terminierung,
so viele T-Stücke, wie Computer (incl. Server) vorhanden sind und stecke diese jeweils direkt auf die Netzwerkkarte
und verbinde alle Computer mit BNC - Kabeln (sieht fast wie Antennenkabel vom Fernseher aus; ist aber nicht das gleiche)
und fertig ist das Computernetz - natürlich nur physisch!
Regeln:
ein Koax-Abschnitt (Summe aller Kabellängen im Abschnitt) darf max. 185 m lang sein und max. 30 Stationen versorgen.
verlängert werden muss mit einem Repeater, der zwei (oder mehr) Abschnitte miteinander verbinden kann.
max. 4 Repeater mit max. 5 Kabelabschnitten hintereinander möglich.
Abbildung 10.2-2: Repeater
über max. 3 Abschnitte mit jeweils 2 oder mehr als 2 Stationen kann direkt kommuniziert werden.
Klingt doch alles sehr gut, oder?
Vorteile:
billig
Nachteile:
geringste Gesamtkabellänge möglich (das 2. Kabinett geht nicht mehr dran)
jeder Defekt irgendwo auf dem Bus legt sofort das gesamte Netzwerk lahm
die Fehlersuche erweist sich als sehr zeitraubend und damit teuer
alle Stationen hängen am gleichen Kabel, somit sinkt die Geschwindigkeit merklich bis extrem, wenn mehrere Schüler zur gleichen Zeit das gleiche Programm starten (ein Versuch mit einem zentral installierten Office für 15 Schülercomputer öffnet jedem Schulamt die Augen).
Abbildung 10.2-3: Sterntopologie
Alle Geräte (Schüler-, Lehrercomputer und Server) werden einzeln mit einer zentralen Einheit (Hub, Switch, Repeater...) meist per 10Base-T, 100Base-FX oder Arcnet verbunden. Die für Schulen noch finanzierbare Möglichkeit wird sicher ein Hub sein. Daher soll hier darauf eingegangen werden.
Der passive Hub (Die Preise fallen ständig: 1997 ca. 300,-DM; 1999 ca. 120,-DM; 2001 ca. 70,-DM) dient nur der Verbindung - er verstärkt kein Signal, er verteilt keine Datenpakete an die jeweilige Adresse. Somit wird jedes Paket an jede Station gesendet, die es dann empfängt oder verwirft.
Der aktive Hub arbeitet wie ein passiver, jedoch verstärkt er die Signale und ermöglicht so eine wesentlich größere Kabellänge.
Der intelligente Hub verteilt die Datenpakete an Hand der Adresstabelle auf verschiedene Kabel oder Segmente. Meist ist er per Internet-Browser (unabhängig vom Betriebssystem) zu administrieren. Er ist zwar etwas teurer, aber die Geschwindigkeit leidet nicht mehr so unter der Anzahl der Schülercomputer.
Regeln:
jedes einzelne Kabel darf max. 100 m lang sein.
eine Verlängerung ist über einen weiteren HUB möglich (über Cross-Over-Port)
Abbildung 10.2-4: Cross Over oder UpLink
doppelte Verbindungen (LOOP's) zwischen zwei Geräten (egal ob zwischen Computern oder zwischen HUB/SWITCH oder zwischen beiden) sind verboten.
Abbildung 10.2-5: verbotene Verkabelung
max. 5 Kabelabschnitte hintereinander möglich.
Abbildung 10.2-6: Kabelabschnitte
Stapelbare HUB's gelten durch ihre interne Verbindung über einen eigenen dedizierten Port nach außen als ein einziges Gerät.
Abbildung 10.2-7: Stapelbare Hubs
Klingt doch schon besser, oder?
Vorteile:
immer noch einigermaßen preiswert
Gesamtkabellänge abhängig von der Qualität der Verteiler (Hub...) - das 2. Kabinett geht jetzt sicher dran
jeder Defekt irgendwo auf dem Bus legt nur den betroffenen Computer lahm
ein Fehler ist schnell eingegrenzt und damit ist die Fehlersuche billig
der flexible Aufbau ermöglicht leicht Änderungen
Nachteile:
sollte der Hub ausfallen, wird sofort das gesamte Netzwerk lahmgelegt (aber das ist ganz selten der Fall)
etwas teurer als die Bus-Topologie.
Abbildung 10.2-8: Ringtopologie
Bei dieser Topologie handelt es sich um einen geschlossenen Ring aus Verstärkerelementen und/oder Stationen.
Allerdings erkennt man das nicht auf den ersten Blick an der Verkabelung (sie sieht wie ein Stern aus), sondern der Ring ist logisch und wird von Station zu Station geschlossen. Im Verteiler sind aktive oder passive Relais eingesetzt, die den Ring um je eine weitere Station öffnen (beim einschalten) oder wieder schließen (beim ausschalten).
Typischer Vertreter ist der IBM-Token-Ring.
Vor- und Nachteile sind durch die sternförmige Art der Verkabelung (der logische Ring wird mittels Token - Ring - Verteiler o.ä. geschlossen) die gleichen wie bei der Stern-Topologie. Allerdings um einiges teurer, nicht so weit verbreitet und dazu kommt noch, das er z.Zt. nicht weiter entwickelt wird.
| Kabel Typ | max. Segmentlänge | max. Anzahl der Segmente |
| 10BASE5 (Koax) | 500 m | 5 |
| 10BASE2 (Koax) | 185 m | 5 |
| 10BASE T (Twisted Pair) |
100 m | 5 |
| 10BASE FL (Glasfaser) |
2.000 m FOIRL 1.000 m |
- |
| 100BASE TX 100BASE T4 |
100 m | 5 |
| 100BASE FX (Glasfaser) |
2.000 m | - |
Die Verbindung zweier Stationen muss auf genau einem Weg durch das Ethernet-Netzwerk erfolgen (keine Ringe oder Schleifen).
Die Verbindung zweier Stationen darf über höchstens 5 Segmente und somit maximal 4 Repeatern erfolgen, wobei höchstens 3 Segmente Koax Kabel sein dürfen. Die restlichen zwei Segmente müssen Punkt-zu-Punkt Verbindungen sein, vorzugsweise Twisted Pair oder Lichtwellenleiter.
Begriffe:
Class I Repeater - entschlüsselt die ankommenden Pakete und verschlüsselt sie zum senden wieder. Da das alles Zeit kostet, sind die maximalen Kabellängen kürzer. Dafür ist aber eine Umsetzung auf verschiedene Netzwerktechniken möglich (z.B. 100BASE-Fx auf 100BASE-Tx) und im Netz mischbar.
Class II Hubs - arbeiten ohne Übersetzung und damit schneller. Damit werden die möglichen Kabellängen etwas größer, aber eine Mischung verschiedener Medien ist nicht möglich. Untereinander dürfen Class II HUB's nur mit einer Kabellänge von max. 0,5 m verbunden werden. Auch hier gelten stapelbare HUB's nach außen als ein einziges Gerät.
Der Aufbau eines Schulnetzes wird sich sicher nur am Anfang (erstes Kabinett noch ohne Internetzugang) an eine einzige Topologie halten können. Später wird es zu einer Kombination mehrerer Topologien je nach Bedürfnissen kommen müssen.
Wenn ein zweites Computerkabinett angeschlossen werden soll, empfiehlt es sich, in den Kommunikationsserver eine zweite Netzwerkkarte einzubauen (ist die preiswerteste Variante):
Abbildung 10.2-9: zweite Netzkarte im Server
Noch besser ist es jedoch, wenn ein alter PC (ein AT 286 o.ä.) zur Verfügung steht, der als Router oder Bridge programmiert werden kann (ist auch preiswert, da ein 286'er keinen Wert mehr darstellt). Wo sich der Server befindet ist prinzipiell egal:
Abbildung 10.2-10: ein alter PC verbindet Netze
Allerdings kann dieser Computer dann nicht mehr als Arbeitsstation genutzt werden.
Das erste Bild zeigt die Belegung eines Steckers, wobei 10Base-T und 100BaseT nur die Kabelpaare 2 und 3 nutzt. 100Base-T4 und 1000BaseT hingegen nutzen alle 4 Adernpaare.
Bild 10.2-11 zeigt die Belegung des TP - Steckers:
Abbildung 10.2-11: TP-Steckerbelegung
Daraus folgt nun in Bild 10.2-12 das Schaltbild für ein ganz normales TP - Kabel:
Abbildung 10.2-12: Schaltbild Patch-Kabel
Bei einem Cross-Connect-Kabel werden nun einige Adern miteinander getauscht. Dazu zuerst das Bild 10.2-13 mit der Kabelanordnung (rechts und links sind jeweils die Stecker)
Abbildung 10.2-13: Prinzip Cross-Kabel
Daraus folgt nun wiederum in Bild 10.2-14 das Schaltbild für ein Cross-Connect-Kabel:
Abbildung 10.2-14: Schaltbild Cross-Kabel
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