Netzwerke Teil 1

Was ist ein Netzwerk?
Ein Netzwerk entsteht, wenn man zwei oder mehr Computer über ein Netzwerkkabel oder auch kabellos miteinander verbindet.
Auf diesem Weg können Rechner können miteinander kommunizieren und Daten werden ausgetauscht. Was sind Daten und was Datenpakete?
Als Daten versteht man nicht nur E-Mails, Fotos oder Dokumente, sondern auch Programme, Clouddienste oder das Aufrufen einer Website gelten als Datenaustausch.

Daten werden in sogenannten Paketen verschickt. Die Daten innerhalb des Pakets werden oft auch als «payload» bezeichnet, dies kann ein HTML-Code einer Website oder ein Teil einer JPG-Datei oder ein paar Millisekunden eines YouTube-Clips. Die Paketgrösse ist ca. 1.5 Kilobyte. Viele Sendungsdaten sind grösser und müssen in vielen einzelnen Paketen durch das Internet geschickt werden. Damit die Pakete ihren Weg durch das Netz finden, braucht es noch weitere Informationen (sogenannte Metadaten), dies wären beispielsweise die Sender-IP-Adresse und die Empfänger-IP-Adresse, oder eine Sequenznummer, die angibt, dass beispielsweise dieses Paket das fünfte von insgesamt siebzehn ist, die zu einer bestimmten Nachricht gehören.
Auch in der Abbildung sieht man neben der Daten (payload) der „Rahmen“ an Informationsdaten, welche zum Senden (und Empfangen) der Daten wichtig sind.
Diese Datenübertragung kann über Funkwellen (WLAN, Bluetooth…), Kupferkabel (Ethernet, USB, …) oder Glasfaserkabel erfolgen.

Seit wann können Daten über die ganze Welt ausgetauscht werden und wie geschieht dies?
Sicher ist die Briefpost eine der ältesten Möglichkeiten, Informationen (Daten) auszutauschen. Ein grosser Schritt im Informationsaustausch konnte mit dem Verlegen von Seekabeln für das Telegrafieren (ca. 1870) bzw. Telefonieren (ca 1965) gemacht werden.

Erste Kabel waren die Telegrafenkabel

Um 1870 herum wird das erste transatlantische Telegrafenkabel – das erste Seekabel durch ein Dampfschiff von England nach Neufundland verlegt. Einige Jahre zuvor wurde ein Kabel durch den Ärmelkanal verlegt. Diese Kabel waren im Kern aus Kupfer, es wurde somit Strom übertragen.

Ungefähr 1967 wurde dann ein erstes Transatlantisches Telefonkabel (TAT) von Schottland nach Neufundland verlegt. Die Verbindung verfügte über 36 Kanäle und in den ersten 24 Stunden wurden 588 Anrufe getätigt. Drei Minuten telefonieren von der Schweiz in die USA (Etats-Unis) kosteten 52.50 Fr. Quelle
Heute sind die Tiefseekabel nicht mehr aus Kupfer, sondern aus Glasfaser und es gibt eine Vielzahl davon. Grund dafür ist die grosse Bandbreite von Glasfaserkabeln und der viel geringere Datenqualitätsverlust bei diesem Kabeltyp. In der Abbildung unten ist ein Schiff, ein sog. Kabelleger zu sehen, mit diesem wird ein Seekabel verlegt.

Wie funktioniert ein Glasfaserkabel überhaupt?
Hier wird das elektrische Signal (die 0 und 1 – Codes) in Lichtsignale umgewandelt und diese Lichtsignale werden durch die Kabel geschickt. Der Grund ist, Licht ist schnell und im Ultraschallbereich gibt es viele verschiedene Wellenlängen (gleichzusetzen mit den vielen Kanälen im Telefonnetz), die genutzt werden können. Kurz erklärt wird der Lichtimpuls innerhalb des Kabels durch sehr viele Totalreflexionen an den „Kabelwänden“ von einem Ende zum anderen gespiegelt.

Der allergrösste Teil des interkontinentalen Datenverkehrs fliesst über Tiefseekabel und nicht wie vermutet über Satellit. Diese Tatsache zeigt die geopolitische Wichtigkeit von Datenkabeln auf.

Neben den Verbindung von Servern auf verschieden Kontinenten durch Tiefseekabel, welche aus Glasfaser bestehen, kennen Sie noch andere Kabeltypen. Vermutlich begegnen Sie in Ihrem Alltag einem Netzwerkkabel, einem USB Kabel oder auch einem FireWire Kabel. Hier ein kurzer Überblick über die Kabel und die jeweilige Übertragungsgeschwindigkeit von Daten.

• Ethernetkabel CC BY-NC-SA Ethernetkabel-Bild von Håkon Mosvold Larsen auch bekannt als Netzwerkkabel, wird zum Verkabeln ein lokales Netzwerk genutzt, besteht aus mehrfachen Kupferkern. Die Übertragungsrate beträgt (wegen der angeschlossenen Geräte, die langsamer senden / empfangen) 40 Gigabit/s. Möglich wären aber zehnmal mehr.

• Glasfaserkabel besteht, wie der Name schon andeutet, aus einem Glaskern, durch den die Daten als Lichtsignale (Impulse) fliessen. Der Vorteil gegenüber dem Kupferkabel ist die erhöhte Übertragungsgeschwindigkeit und es sind vor allem keine Signalverstärker über Langdistanzen mehr nötig.CC BY-SA 2.0 Glasfaserkabel-Bild von Christoph Scholz
• Funkverbindung: als Beispiel sei die kabellose LAN-Verbindung genannt.
  W-LAN-Verbindung: Hier wird eine Funkverbindung erstellt. Wie kam es zu dieser Technik

  Bei der Funkverbindung sind die Geräte nicht mit einem Kabel verbunden. Die Signale werden mittels Radiowellen durch die Luft übertragen. Alle Smartphones nutzen diese Übertragungsart, die auch WLAN (Wireless Local Area Network) genannt wird.

• FireWire
• Koaxialkabel

Was bedeutet Übertragungsgeschwindigkeit von Daten?

Netzwerkkarte W-Lan Option

Rauter CC BY-SA 4.0 Bild von Wikimedia Switch Modem Hubs Server