Computer im Netzwerk

Der Zusammenschluss von Computern und Peripheriegeräten zu Netzen gewinnt immer stärkere Bedeutung. Netze (Netzwerke) sind Verbindungssysteme, an die mehrere Teilnehmer zum Zweck der Datenkommunikation angeschlossen sind.

Lokale Netze (LAN, Local Area Network) sind Netze in einem örtlich begrenzten Bereich (Raum, Gebäude, Gelände), der sich im Besitz einer einzigen Organisation (z. B. Firma) befindet. Die Verbindung mehrerer LAN-Segmente erfolgt über Koppelelemente (Hubs, Switches, Bridges, Router, etc.).

Weitverkehrsnetze (WAN, Wide Area Network) sind Netze, die über weitere Entfernungen reichen (Stadt, Land, Welt). Die einzelnen Netze können über Router oder Gateways miteinander gekoppelt werden und dabei auch öffentliche Kommunikationsnetze nutzen.

Jegliche Kommunikation zwischen zwei Partnern ist an bestimmte Voraussetzungen gebunden. Zum einen muss die Hardware der Partner und der Datenübertragungseinrichtungen über kompatible Schnittstellen verfügen und zum anderen müssen Vereinbarungen über die Art und Weise des Informationsaustauschs getroffen werden (Protokolle). Zur Festlegung von Schnittstellen und Protokollen gibt es zahlreiche Standards (nationale und internationale Normen, Firmenstandards).

Wie definiert die ISO (International Standardisation Organisation) ein LAN? "Ein lokales Netz (LAN) ist eine Netz für bitserielle Übertragung von Informationen zwischen untereinander verbundenenen unabhängigen Geräten. Das Netz unterliegt vollständig der Zuständigkeit des Anwenders und ist auf ein Grundstück begrenzt." Es werden also nicht nur Computer miteinander vernetzt, sondern auch andere Geräte wie Drucker, Monitore, Massenspeicher, Kontrollgeräte, Steuerungen, Fernkopierer und anderes. Der Unterschied eines LAN zu anderen Netzen wird von der ISO durch folgende Eigenschaften festgelegt: begrenzte Ausdehnung, hohe Datenübertragungsrate, geringe Fehlerrate, dezentrale Steuerung, wahlfreier Zugriff und die Übertragung von Datenblöcken.

Kern der Datenkommunikation ist der Transport der Daten, also die Datenübertragung von einem Sender mittels eines Übertragungskanals zu einem Empfänger. Die zu übertragenden Daten werden im Rhythmus eines Sendetaktes auf das Übertragungsmedium gegeben. Damit die Information korrekt wiedergewonnen werden kann, muss am Empfangsort eine Abtastung der Signale zum richtigen Zeitpunkt erfolgen. Normalerweise verwendet man dazu eine Codierung, die eine Rückgewinnung des Taktes aus dem Signal erlaubt. Auf diese Weise kann sich der Empfänger jederzeit auf den Takt des Senders synchronisieren.

ISO-Referenzmodell für die Datenkommunikation

Eine wesentliche Forderung in der Datenfernverarbeitung ist das Zusammenschalten unterschiedlicher Stationen (verschiedener Hersteller). Dazu ist eine Schematisierung und Gliederung des Kommunikationsprozesses in wohldefinierte, hierarchische Ebenen (Schichten, Layers) notwendig. Es erfolgt eine Zuordnung der einzelnen Kommunikationsfunktionen zu bestimmten logischen Schichten. Wird in einer Schicht eine Anpassung (Änderung, Erweiterung) vorgenommen, bleiben die anderen Ebenen davon unberührt.

ISO (International Standard Organisation) hat für offene Netze ein 7-Schicht-Modell, das OSI-Modell (OSI = Open Systems Interconnection), geschaffen. Dieses Modell liegt nahezu allen Kommunikationsgeräten und -Verfahren zugrunde (zur Not werden vorhandene Protokolle in das Schema von ISO/OSI gepresst). Im OSI-Modell werden die grundsätzlichen Funktionen der einzelnen Ebenen und die Schnittstellen zwischen den Ebenen festgelegt. So ergibt sich eine universell anwendbare logische Struktur für alle Anforderungen der Datenkommunikation verschiedener Systeme.

Das OSI-Modell 

·         Eine Basis für die Interpretation existierender Systeme und Protokolle in der Schichten-Perspektive (wichtig bei Änderungen).

·         Eine Referenz für die Entwicklung neuer Kommunikationsverfahren und für die Definition neuer Protokolle, also eine Grundlage für kompatible Protokolle.  

Teilsysteme des gleichen Ranges bilden eine Schicht (engl. Layer). Die einzelnen Schichten liegen entsprechend ihrer hierarchischen Rangordnung übereinander. Eine hierarchisch tiefer liegende Schicht dient der Erfüllung der Kommunikationsfunktion der jeweils übergeordneten Schicht. Jede Schicht stellt definierte Dienste bereit. Diese Dienste realisieren bestimmte Kommunikations- und Steuerungsaufgaben.  

Die einzelnen Schichten stellen somit definierte Schnittstellen zu ihren Nachbarn bereit (Schicht 4 hat z. B. Schnittstellen zu den Schichten 3 und 5). Die Kommunikation findet nur über diese Schnittstellen statt (in der Grafik senkrecht).  

Die rein logische Kommunikation zwischen den beteiligten Stationen A und B erfolgt jedoch auf der Basis gleicher Schichten (in der Grafik waagrecht, mit '.' gekennzeichnet). Lediglich bei Schicht 1 handelt es sich um eine physikalische Verbindung.