Was ist das Client-Server-Modell?

Das Client-Server-Modell ist eines der gängigsten Architekturkonzepte in der Netzwerktechnik. Es regelt das Zusammenspiel von Client und Server. Alltägliche Aufgaben wie das Senden von HTTP-Anfragen an Webserver oder die Übertragung von Dateien via FTP sind typische Anwendungsfälle.

Das Client-Server-Modell, das auch unter der Bezeichnung „Client-Server-Prinzip“ bekannt ist, ist ein Kommunikationsmodell und ermöglicht die Verteilung von Aufgaben innerhalb eines Netzwerks.

Unter einem Server versteht man zum einen die Hardware, die die notwendigen Ressourcen für andere Computer oder Programme bereitstellt, zum anderen das Computerprogramm, das die Kommunikation mit den Clients übernimmt. Der Server nimmt die Anfragen des Clients an, bearbeitet diese und stellt die geforderte Antwort bereit. Auch Clients liegen in verschiedenen Arten vor. So kommuniziert entweder ein Computer oder eine Software mit dem Server. Der Client sendet dabei Anfragen und empfängt die Antworten des Servers. Das Zusammenspiel von Server und Client wird im Client-Server-Modell abgebildet.

Das Client-Server-Modell zeichnet sich durch einige charakteristische Merkmale aus. Es existiert eine klare Verteilung von Aufgaben zwischen den Clients und den Servern. Der Server ist für die Bereitstellung von Diensten verantwortlich. Er führt die angefragten Dienste aus und liefert die von ihm erwartete Antwort. Der Client ist in dem Konstrukt der Part, der die bereitgestellten Dienste nutzt und anfragt. Er empfängt somit die Antwort des Servers.

Im Client-Server-Modell bedient ein Server mehrere Clients. Der Server bearbeitet also die Anfragen unterschiedlicher Clients. Dazu stellt er den Dienst permanent und passiv bereit. Ein Client fragt die Dienste beim Server aktiv an und initiiert damit die Aufgaben des Servers.

Ein physischer Computer kann in diesem Konzept sowohl Client als auch Server sein. Ausschlaggebend ist allein die Rolle im Netzwerk und der Fakt, ob der Computer Anfragen für Dienste und Ressourcen sendet oder empfängt.

Die Regeln, nach denen die Kommunikation zwischen Clients und Server stattfindet, sind in Form von Protokollen definiert. Je nach Aufgabe kommen unterschiedliche Netzwerkprotokolle für den Datenaustausch zum Einsatz. Zusätzlich gibt es, je nach Anwendungsgebiet, verschiedene Netzwerktypen.

Das Konzept zur Verteilung von Aufgaben und Diensten innerhalb eines Netzwerks durch das Client-Server-Modell bietet einige Vor- und Nachteile, die in diesem Zusammenhang relevant sind.

Nicht ohne Grund gehört das Client-Server-Modell zu einem der am häufigsten angewandten Architekturkonzepte in der Netzwerktechnik. Es bietet einige erhebliche Vorteile.

Ein großer Vorteil ergibt sich durch die zentrale Administration. Der Server steht im Mittelpunkt des Netzwerks. Alle Anwendenden bzw. Clients nutzen ihn. Wichtige Ressourcen wie beispielsweise Datenbanken sind auf dem Server und damit zentral verfügbar. Dieser Aufbau vereinfacht die Administration und Wartung wichtiger und schützenswerter Ressourcen. Auch das Durchführen von Updates ist durch die zentrale Stellung des Servers komfortabel und mit geringen Risiken verbunden.

Die zentrale Haltung von wichtigen Ressourcen erlaubt zudem ein sicheres und globales Management von Zugriffsrechten. Gerade bei sensiblen Daten ist es wichtig zu wissen, wer welche Daten einsehen und wer welche Manipulationen vornehmen kann. Um die Daten bestmöglich zu schützen, gilt hierbei das Prinzip, die Zugriffsrechte so gering wie nötig zu setzen.

Die Anzahl der Clients ist erweiterbar. Mehrere Clients arbeiten gleichzeitig mit einem Server. Die Clients teilen sich die Ressourcen des Servers. Es besteht auch die Möglichkeit, dass sich der Server an einem anderen Standort als die Clients befindet. Entscheidend ist, dass Server und Clients über ein Netzwerk miteinander verbunden sind. Es ist somit nicht nötig, die Ressourcen vor Ort zu haben.

Trotz der umfangreichen Vorteile sind auch einige Nachteile zu betrachten.

Nachteilig am Client-Server-Modell ist, dass durch eine zentrale Haltung und Abhängigkeit der Ausfall des Servers zum Gesamtausfall des Systems führt. Ist der Server ausgefallen, können die Clients ihre Arbeit nicht mehr verrichten, da sie die nötigen Antworten vom Server nicht mehr bekommen.

Der Server führt die ressourcenintensiven Aufgaben aus. Die Anforderungen an die Ressourcen des Clients sind deutlich geringer. Hat der Server zu wenig Ressourcen zur Verfügung, schlägt sich dies auf die Arbeit aller Clients nieder. Deshalb ist es wichtig, einen Anbieter zu wählen, der diese Ressourcen zuverlässig bereitstellt.

Nicht zu unterschätzen ist außerdem die zeitliche Komponente beim Betreiben eines eigenen Servers. Dessen Einsatz erfordert neben dem entsprechenden Know-how – etwa zur Absicherung und Konfiguration von Servern – auch nicht unerhebliche zeitliche Ressourcen.

Das Client-Server-Modell findet zwar häufig beim Verteilen von Aufgaben innerhalb von Netzwerken Anwendung, dennoch gibt es auch andere Architekturen und Konzepte.

Eine Alternative ist beispielsweise das Peer-to-Peer Modell. In diesem Modell bildet ein sogenanntes Peer-Programm Server und Client gleichzeitig ab und erfüllt beide Rollen zu gleichen Teilen. Dieses Modell bildet die Grundlage der Blockchain.

Außerdem sei das Primary-Secondary-Modell genannt, das früher als „Master-Slave-Modell“ bekannt war. In diesem Modell führt der primäre Teil die sekundären Teile und koordiniert diese. Der primäre Teil gibt dabei nutzbare Ressourcen für die sekundären Teile frei und entscheidet, wann diese welche Aufgaben übernehmen.

Eine typische Client-Server-Anwendung ist ein Webserver. Hierbei sendet der Client eine Anfrage an den Webserver, eine bestimmte Webseite zu öffnen. Der Server sendet die angeforderten Daten an den Client zurück. Die Webseite wird im Browser des Clients angezeigt. Zum Senden wird das Hypertext Transfer Protocol genutzt – es handelt sich um HTTP-Requests.

Auch ein E-Mail-Server funktioniert nach dem Client-Server-Prinzip. Wenn ein E-Mail-Client mit einem E-Mail-Server kommuniziert, fragt der Client die E-Mails an, die auf dem Server liegen, und ruft diese ab. Der Server stellt dem Client die E-Mails zur Verfügung. Die Protokolle, die hierbei zum Einsatz kommen, sind SMTP, IMAP oder POP und TLS.

Eine weitere sehr verbreitete Anwendung ist der Transfer von Daten zwischen Client und Webserver mittels des File Transfer Protocols (FTP). Dieses Protokoll ermöglicht den Upload und Download von Dateien.