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.