Was ist ein Netzwerk? De­fi­ni­ti­on, Erklärung und Beispiele

Wenn Sie sich einen neuen Rechner an­schaf­fen, werden Sie wahr­schein­lich als erstes versuchen, den Computer mit dem Internet zu verbinden. Dazu stellen Sie eine Ver­bin­dung zum Router her, der die Daten aus dem Internet empfängt und an­schlie­ßend an den Computer wei­ter­lei­tet.

Doch das ist natürlich nicht alles: Im nächsten Schritt könnten Sie auch einen Drucker, Ihr Smart­phone oder den Fernseher mit dem Router verbinden, sodass diese Geräte ebenfalls an das Internet an­ge­schlos­sen sind. Über eine zentrale Schalt­stel­le haben Sie somit ver­schie­de­ne Geräte mit­ein­an­der vernetzt und ein eigenes Netzwerk erstellt.

Aber was bedeutet das ei­gent­lich genau?

In der In­for­ma­ti­ons­tech­no­lo­gie be­zeich­net ein Netzwerk die Ver­bin­dung von min­des­tens zwei Com­pu­ter­sys­te­men, entweder per Kabel oder drahtlos über eine Funk­ver­bin­dung. Das ein­fachs­te Netzwerk ist der Zu­sam­men­schluss von zwei Computern, die mit einem Kabel verbunden werden. Man spricht in diesem Fall auch von einem Peer-to-Peer-Netzwerk. In diesem gibt es keine hier­ar­chi­sche Beziehung, die beiden Teil­neh­mer sind gleich­be­rech­tigt. Die Rechner haben Zugriff auf die Daten des jeweils anderen Geräts und können ge­mein­sa­me Res­sour­cen wie Spei­cher­platz, Programme oder Pe­ri­phe­rie­ge­rä­te (Drucker usw.) nutzen.

Heutige Netzwerke sind in der Regel etwas komplexer und bestehen nicht einfach nur aus zwei Computern. Bei Systemen mit mehr als zehn Teil­neh­mern kommen stan­dard­mä­ßig Server-Client-Netzwerke zum Einsatz. Hierbei stellt ein Rechner als zentrale Schalt­stel­le (Server) seine Res­sour­cen den anderen Teil­neh­mern des Netzwerks (Clients) zur Verfügung.

Das schon erwähnte heimische WLAN (Wireless Local Area Network) ist ein gutes Beispiel für ein kleines Server-Client-Netzwerk. Die ver­schie­de­nen Geräte im Haushalt sind per Funk­ver­bin­dung an den Router an­ge­schlos­sen, der als zentraler Kno­ten­punkt (Server) im Haushalt fungiert. Der Router selbst ist wiederum mit einem sehr viel größeren Netzwerk verbunden: dem Internet.

Da die Geräte als Clients mit dem Router verbunden sind, können sie als Teil des Netzwerks die gleiche Ressource wie der Server nutzen, nämlich das Internet. Außerdem können die Geräte auch un­ter­ein­an­der kom­mu­ni­zie­ren, ohne dass man jeweils eine direkte Ver­bin­dung her­stel­len muss. Sie können bei­spiels­wei­se auf dem Computer einen Druck­auf­trag an einen WLAN-fähigen Drucker senden, ohne den Drucker vorher mit dem Kabel an den Rechner an­zu­schlie­ßen.

Bevor sich Netzwerke in der heutigen Form durch­ge­setzt haben, war die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwischen ver­schie­de­nen Computern und End­ge­rä­ten recht um­ständ­lich. Die Ver­bin­dung von Computern erfolgte per LAN-Kabel. Über me­cha­ni­sche Um­schalt­bo­xen (Switches) ließen sich auch Pe­ri­phe­rie­ge­rä­te gemeinsam nutzen. Durch die physische Be­schrän­kung (Ka­bel­län­ge) mussten die Geräte und Rechner al­ler­dings immer sehr nah bei­ein­an­der­ste­hen.

Haupt­auf­ga­be eines Netzwerks ist es, den Teil­neh­mern eine Plattform für den Austausch von Daten und die ge­mein­sa­me Nutzung von Res­sour­cen zu bieten. Diese Aufgabe ist von so zentraler Bedeutung, dass große Teile des heutigen Alltags und der modernen Ar­beits­welt ohne Netzwerke nicht mehr vor­stell­bar sind.

Dazu ein Beispiel aus der Praxis: In einem typischen Büro hat jeder Ar­beits­platz seinen eigenen Computer. Ohne eine Ver­net­zung der Rechner wäre es für ein Team sehr um­ständ­lich, an einem Projekt zu­sam­men­zu­ar­bei­ten, da es keinen ge­mein­sa­men Ort zum Teilen oder Hin­ter­le­gen von digitalen Do­ku­men­ten und In­for­ma­tio­nen gäbe und die Mit­ar­bei­ter bestimmte Programme nicht wie gewohnt gemeinsam nutzen könnten.

Außerdem gibt es in vielen Büros nur einen bzw. einige wenige Drucker, die von allen gemeinsam genutzt werden. Ohne Netzwerk müsste die IT jeden einzelnen Rechner mit dem Drucker verbinden, was technisch nur mit viel Aufwand um­zu­set­zen ist. Ein Netzwerk löst dieses Problem auf elegante Weise, da alle Computer über einen zentralen Kno­ten­punkt mit dem Drucker verbunden sind.

Die Haupt­vor­tei­le von Netz­wer­ken sind also:

• Nutzung ge­mein­sa­mer Daten
• Nutzung ge­mein­sa­mer Res­sour­cen
• Zentrale Steuerung von Pro­gram­men und Daten
• Zentrales Speichern und Sichern von Daten
• Teilen von Re­chen­leis­tung und Spei­cher­ka­pa­zi­tät
• Einfache Ver­wal­tung von Be­rech­ti­gun­gen und Zu­stän­dig­kei­ten

Bei größeren Netz­wer­ken, bei­spiels­wei­se in Un­ter­neh­men, ist der Server meist ein zentraler Rechner. Auf diesem Computer laufen keine regulären An­wen­dun­gen und Programme, sondern lediglich spezielle Server-Software und -Dienste. Der Server muss dabei permanent in Betrieb sein, während die anderen Rechner (Clients) auch aus­ge­schal­tet werden können.

In einem solchen ser­ver­ba­sier­ten Netzwerk erfolgt die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwischen Server und Client fol­gen­der­ma­ßen: Der Client stellt zunächst eine Anfrage (Request) an den Server. Dieser wertet die Anfrage aus und über­mit­telt dann die Daten (Response). In diesem Modell nimmt immer erst der Client die Ver­bin­dung zum Server auf, nie umgekehrt.

Für den rei­bungs­lo­sen Ablauf der Kom­mu­ni­ka­ti­on zwischen den ver­schie­de­nen Kom­po­nen­ten eines Netzwerks sorgen die so­ge­nann­ten Netz­werk­pro­to­kol­le. Diese re­gu­lie­ren den Da­ten­aus­tausch und bestimmen, wie die Kom­mu­ni­ka­ti­on aufgebaut und beendet wird und welche Daten über­tra­gen werden. Üb­li­cher­wei­se gibt es mehrere Netz­werk­pro­to­kol­le, die jeweils eine bestimmte Teil­auf­ga­be über­neh­men und hier­ar­chisch in Schichten an­ge­ord­net sind.

Darüber hinaus muss noch si­cher­ge­stellt werden, dass Sender und Empfänger jeweils richtig zu­ge­ord­net werden können. Dazu werden so­ge­nann­te Netz­werk­adres­sen verwendet. In Com­pu­ter­netz­wer­ken hat jeder Rechner ty­pi­scher­wei­se eine IP-Adresse, die den Computer eindeutig iden­ti­fi­ziert, ähnlich wie bei einer Te­le­fon­num­mer. Diese interne IP-Adresse dient lediglich der Kom­mu­ni­ka­ti­on zwischen den Teil­neh­mern des lokalen Netzwerks. Für die Kom­mu­ni­ka­ti­on im Internet werden statt­des­sen externe IP-Adressen verwendet, die vom Internet-Provider au­to­ma­tisch vergeben werden.

Un­ter­schie­den wird zudem zwischen IPv4- und IPv6-Adressen. IPv4-Adressen waren früher Standard, al­ler­dings konnten nur insgesamt ca. 4,3 Mil­li­ar­den dieser Adressen vergeben werden. Durch den massiven Ausbau des Internets wurden dringend weitere IP-Adressen benötigt. Daher wurde der neue Standard IPv6 ent­wi­ckelt, mit dem bis zu 3,4 x 10³⁸ (in Worten: 340 Sex­til­lio­nen) Adressen möglich sind. Das sollte auch für die Zukunft aus­rei­chen.

Aus­führ­li­che In­for­ma­tio­nen zu dem IP-Protokoll und seiner wichtigen Rolle in Com­pu­ter­netz­wer­ken finden Sie in unserem Artikel „Was ist das Internet Protocol?“.

Netzwerke werden meist hin­sicht­lich der Über­tra­gungs­art und der Reich­wei­te in ver­schie­de­ne Netz­werk­ty­pen un­ter­schie­den – je nachdem, wie und wohin bzw. in welchem Umkreis die Daten über­tra­gen werden.

Bei der Über­tra­gungs­art wird zwischen Funk­net­zen und ka­bel­ge­bun­de­nen Netz­wer­ken un­ter­schie­den. Beispiele für Funk­netz­wer­ke sind WLANs, die auf dem Standard IEEE 802.11 basieren (in­ter­na­tio­na­le Be­zeich­nung: WiFi), oder auch die LTE-Technik in Mo­bil­te­le­fo­nen und Smart­phones. Ka­bel­ge­bun­de­ne Netze wie DSL werden auch als Breitband-Internet be­zeich­net.

Für die Reich­wei­ten von Netz­wer­ken haben sich folgende Un­ter­schei­dungs­ar­ten etabliert:

• Personal Area Network (PAN): Hiermit wird das Vernetzen von Geräten in einem engen Umfeld, etwa bis zu 10 Metern, be­zeich­net. Beispiele dafür sind die Bluetooth-Technik oder der WiFi-Ad-Hoc-Service Airdrop von Apple.
   
• Local Area Network (LAN): Lokale örtliche Netzwerke zählen zu den ver­brei­tets­ten Netz­wer­ken und kommen bei­spiels­wei­se in Haus­hal­ten oder kleinen und mit­tel­gro­ßen Un­ter­neh­men zum Einsatz.
   
• Me­tro­po­li­tan Area Network (MAN): Diese Art von Netzen be­zeich­net die Netzwerke in Städten oder in einer Region.
   
• Wide Area Network (WAN): Wide Area Networks sind bei­spiels­wei­se das über­re­gio­na­le DSL- oder Mobilfunk-Netz in Deutsch­land.
   
• GAN (Global Area Network): Das be­kann­tes­te Beispiel für ein globales Netzwerk ist das Internet.

Zu beachten ist, dass es zwischen den ver­schie­de­nen Netz­werk­ty­pen teilweise Über­schnei­dun­gen gibt: Als Nutzer eines WLANs sind Sie gleich­zei­tig Teil eines WANs oder GANs, sobald Sie mit dem Internet verbunden sind.