Physische Topologien: Bus, Stern, Ring, Mesh
Die physische Topologie beschreibt, wie die Geräte in einem Netzwerk physisch miteinander verbunden sind – also die tatsächliche Verkabelung. Das ist zu unterscheiden von der logischen Topologie, die beschreibt, wie Daten durch das Netz fließen – beides muss nicht übereinstimmen. Ein modernes Ethernet-LAN mit Switch hat zum Beispiel eine physische Stern-Topologie, aber eine logische Bus-Topologie.
Für die IHK-Prüfung werden vier klassische Topologien abgefragt: Bus, Stern, Ring und Mesh (vollständig und partiell). Jede Topologie hat charakteristische Vor- und Nachteile bezüglich Ausfallsicherheit, Verkabelungsaufwand und Erweiterbarkeit. Physische Topologien sind eng mit den Netzwerkkabeln und Netzwerkgeräten verknüpft.
1) Die vier Topologien im Vergleich
Klicke auf eine Topologie für eine vollständige Beschreibung mit Funktionsprinzip, historischem Kontext, Vorteilen und Nachteilen.
Historischer Kontext: Standard in frühen Ethernet-Netzen (10BASE2, Coaxialkabel). Heute in Produktionsnetzen und Feldbussen (CAN-Bus, PROFIBUS) noch relevant.
Terminierung: Das Kabel muss an beiden Enden mit einem Abschlusswiderstand (Terminator, 50 Ω) versehen sein – sonst Signalreflexionen.
Kritische Schwäche: Jeder Kabelbruch trennt das gesamte Netzwerk. Kollisionen möglich wenn zwei Geräte gleichzeitig senden (CSMA/CD als Kollisionsbehandlung).
De-facto-Standard heute: Fast alle modernen LANs nutzen die Stern-Topologie mit einem Switch als Mittelpunkt. Switches ermöglichen dedizierte Verbindungen statt gemeinsames Medium.
Ausfallsicherheit: Fällt ein einzelnes Gerät oder Kabel aus, sind nur dieses Gerät betroffen – alle anderen kommunizieren weiter. Fällt der Switch aus: gesamtes Netz betroffen → Switch-Redundanz (Stacking, VRRP) für kritische Netze.
Historischer Kontext: Token Ring (IBM, 4/16 Mbit/s, IEEE 802.5) war in den 1980/90ern weit verbreitet. FDDI (Glasfaser, Dual-Ring, 100 Mbit/s) für Campus-Backbones. Heute noch in industriellen Steuernetzen (PROFINET-Ring) und SONET/SDH im Weitverkehr.
Ausfallsicherheit: Dual-Ring: bei Kabelbruch schließt sich der Ring automatisch zu einem einzelnen Kreis – weiter betriebsfähig. Single-Ring: Kabelbruch = Netzausfall.
Partielles Mesh: Nur kritische Verbindungen sind redundant – Kompromiss aus Aufwand und Sicherheit. In der Praxis üblich: Kern-Router des Internets sind partiell vernetzt.
Einsatz: Internet-Backbone-Router, WAN-Verbindungen zwischen Rechenzentren, kritische Netzinfrastruktur. Im LAN selten wegen Aufwand – dort bevorzugt redundante Stern-Topologie.
2) Vergleich: Ausfallsicherheit und Aufwand
| Topologie | Kabelaufwand | Ausfallsicherheit | Erweiterbarkeit | Heutiger Einsatz |
|---|---|---|---|---|
| Bus | Gering | Sehr gering (Kabelbruch = Ausfall) | Mittel (Terminierung beachten) | Industrielle Busse (CAN, PROFIBUS) |
| Stern | Mittel | Gut (einzelnes Gerät isoliert) | Sehr gut (neues Kabel zum Switch) | Standard im LAN |
| Ring | Mittel | Gut (Dual-Ring), schlecht (Single) | Schwierig (Ring aufbrechen) | SONET/SDH, Industrienetz |
| Mesh (full) | Sehr hoch | Maximal (viele Redundanzpfade) | Schwierig (n² Verbindungen) | Internet-Backbone, WAN |
Zusammenfassung
Bus: gemeinsames Kabel, veraltet im LAN, noch in industriellen Feldbussen. Stern: zentraler Switch, heute Standard, Switch als Single Point of Failure. Ring: Token-Ring/FDDI veraltet, in industriellen Netzen und WAN noch aktiv. Mesh: maximale Redundanz, hoher Aufwand, im Internet-Backbone. Die physische Topologie bestimmt Verkabelung und Ausfallverhalten; die logische Topologie bestimmt den Datenfluss. Netzwerkkabel für physische Verbindungen: Netzwerkkabel: Kupfer und Glasfaser.