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Die Vitrine
- PC-Museum -

Netzwerk

Anfang der 90er Jahre war die Zeit des Aufbaus erster Rechnernetze. Angestoßen wurde dies an unserer Professur vor allem durch die Möglichkeit, Ressourcen gemeinsam nutzen zu können. Dabei ging es primär um die Nutzung von Druckern. Bis dato hatte neben jedem Rechner ein Drucker gestanden. Dies war nicht nur in der Anschaffung, sondern auch im Unterhalt teuer, die Drucker nahmen wertvollen Platz weg und waren bei weitem nicht ausgelastet (bei so manchem Tintenstrahler vertrocknete die Tinte!). Also wurden angeschafft:
- ein Server mit Novell-Netzwerkbetriebssystem,
- ein Laserdrucker mit PostScript-Erweiterung,
- ein farbiger Tintenstrahldrucker,
- ein Dutzend Netzwerkkarten und
- 100 m Koaxialkabel sowie einige T-Stücke.

Aus diesen Zutaten wurde ein so genanntes "Thin Wire Ethernet", kurz "Cheapernet", aufgebaut. Hierzu wurden einfach die Rechner durch Koaxialkabel seriell mit einander verbunden. An den beiden Enden des entstehenden Stranges mussten so genannte Terminatoren angebracht werden, die Signale zuverlässig vernichteten, damit nicht zurück laufende Signale die Leitung unnötig blockierten.

Cheapernet

Die theoretische Datentransferrate lag bei 10 MBit/s - allerdings nicht für jeden, sondern für alle gemeinsam, denn sämtliche Rechner am Netz teilten sich ja eine einzige Leitung. Die Verkehrsregelung war relativ einfach: Die Netzkarten lauschten permanent an der Leitung. Für sie bestimmte Signalpakete nahmen sie auf, alle anderen ignorierten sie. Ein Rechner durfte nur dann Signale auf die Leitung geben, wenn diese gerade frei war. Und auch beim Senden wurde weiter gelauscht, denn es konnte ja vorkommen, dass zwei Rechner gleichzeitig Pakete auf die "freie" Leitung schickten. Dann vermischten sich die Pakete und die Signale auf der Leitung entsprach nicht dem gesendeten. In solchen Fällen wurde die Übertragung von allen Sendern sofort eingestellt und sie warteten jeweils eine kurze Zeitspanne, bis sie erneut einen Sendeversuch starteten. Damit sich nicht zwei Rechner ewig gegenseitig blockierten, war die Wartezeit nicht fest vorgegeben, sondern schwankte zufällig.

Cheapernet

Die tatsächlich erreichbaren Datentransferraten hingen damit vor allem von zwei Faktoren ab, der Laufzeit der Signale, sprich der Länge der Leitung, und dem Verkehrsaufkommen, wesentlich bestimmt durch die Zahl der angeschlossenen Rechner. Je länger Datenpakete auf der Leitung unterwegs waren, desto länger musste gewartet werden, bis selbst gesendet werden konnte und je mehr gesendet wurde, desto mehr Kollisionen traten auf. Bei hoher Netzlast kam es kurzzeitig schon mal mehr oder weniger zu einem Zusammenbruch des Netzes. Apropos Zusammenbruch: Insbesondere in größeren Netzen mit mehr als zehn Rechnern traten Netzausfälle praktisch wöchentlich auf. Halten wir uns den Aufbau des Netzes vor Augen: Terminator - Rechner - Leitung - Rechner - Leitung - Rechner - Leitung - ... - Rechner - Terminator. Wurde dieser Strang an irgendeiner Stelle unterbrochen, dann war das Netz in zwei Segmente geteilt und diese waren überdies nicht mehr beidseitig terminiert. Ein einziger Fehler in irgendeiner der vielen eingebundenen Komponenten genügte also, um das gesamte Netz lahm zu legen - und diesen Fehler galt es dann zu finden ...

Cheapernet

Stellt sich natürlich die Frage, wieso man sich überhaupt auf so ein instabiles System einließ. Die Antwort ist ganz einfach und steckt bereits in der Bezeichnung "Cheapernet", es war die mit Abstand billigste Lösung und genügte den Anfang der 90er Jahre bestehenden Ansprüchen. Damals war unsere Professur noch nicht ans Internet angeschlossen, also keine E-Mail, kein Surfen, kein Datenaustausch via FTP. Auch war an zig Megabyte große Grafiken, an Musikdateien oder gar Filmchen übers Netz noch gar nicht zu denken. In der zweiten Hälfte der 90er Jahre machten sich jedoch die Schwächen solcher Netzwerke immer deutlicher bemerkbar und sie mussten schließlich ausgetauscht werden.

Anfangs lief die Kommunikation ausschließlich über einen Server mit entsprechendem Betriebssystem, in unserem Falle Novell 3.12. Die Drucker hingen an diesem Server und auch ein Datenaustausch zwischen den Arbeitsplatzrechnern war nur über den Server möglich. Dies änderte sich schlagartig mit "Windows for Workgroups 3.11". Damit konnte jeder Arbeitsplatzrechner Ressourcen zur Verfügung stellen und jeder andere Rechner darauf zugreifen. Und dies machte das Cheapernet noch billiger, denn jetzt entfielen sogar die nicht unbeträchtlichen Kosten für den Server und das Netzwerkbetriebssystem. Jeder beliebige Rechner mit Windows for Workgroups konnte als Druckserver herangezogen werden, sogar ein Arbeitsplatzrechner erledigte dies nebenbei.

Natürlich hatte dieses Billignetz auch Nachteile. Unter Novell waren explizite Rechte vergeben worden, welcher Nutzer was tun durfte. Im Windows-Netzwerk war eine solche Benutzerverwaltung nicht möglich. Hier gab es nur die Möglichkeiten eine Ressource zum Lesen oder zum Schreiben freizugeben und sie durch ein Passwort zu sichern. Sobald sie freigegeben war, konnte jeder, der das zugehörige Passwort kannte, darauf zugreifen. Dies erwies sich aber im Rahmen unserer Professur mit nicht mehr als einem Dutzend Mitarbeitern zunächst als durchaus problemlos. Erst als wir ans Internet angeschlossen wurden und die Rechner über das TCP/IP-Protokoll kommunizierten, sahen wir uns verstärkten Zugriffsversuchen von außen ausgesetzt. Mittlerweile sind wir deshalb wieder zum ursprünglichen System eines zentralen Servers zurückgekehrt, der über ein nicht-routingfähiges Protokoll eingebunden ist.

Hub

Wie bereits oben ausgeführt, lag das größte Manko des Cheapernet in der seriellen Verbindung sehr vieler Komponenten und dem Zusammenbruch der Kommunikation bei Ausfall einer dieser Bestandteile. Dieses Manko konnte durch den Einsatz von Hubs gelindert werden. Hierbei erhielt jeder Rechner seine eigene Leitung zum Hub. Topologisch wird damit aus einem Strang ein Stern geworden. Als Leitungen wurden keine Koaxialkabel mehr, sondern Twisted-Pair-Kabel verwendet. An vielen Hubs war zusätzlich der Anschluss eines Cheapernet möglich. Der große Vorteil eines Hubs ist, dass er alle an den verschiedenen Ports ankommenden Signale an alle anderen Ports weiterschickt. Damit konnte er auch in ein Cheapernet integriert werden und ohne zusätzliche Leitungslänge des Koaxialkabels weitere Rechner einbinden. Der große Nachteil eines Hubs ist, dass er alle an den verschiedenen Ports ankommenden Signale an alle anderen Ports weiterschickt. Damit ist zwar die Anfälligkeit des Leitungssystems stark gesunken, aber die durch den Netzverkehr bedingten Kollisionsprobleme bleiben voll erhalten. Hier verschafft erst eine Komponente Abhilfe, die die einzelnen Datenpakete analysiert und nur auf die Leitung schickt, an deren Ende der Adressat sitzt.

Hub

Heute (2003) sind nicht mehr 10 sondern 100 MBit/s angesagt und man teilt sich auch keine Leitung mehr, sondern jeder hat seine eigene Leitung die zu einem Schaltgerät ("Switch") führt, das nur für den eigenen Rechner bestimmte Signalpakete durchlässt. Praktisch sieht das bei uns so aus, dass von jedem Büro aus Datenleitungen zu einem Schaltschrank im Keller führen und dort in so genannten Patch-Feldern (in der Abbildung oben) enden. Mittels kurzer Patch-Kabel werden diese Leitungen bei Bedarf auf den Switch (in der Abbildung unten) aufgeschaltet. (Sie würden das sicher ordentlicher machen.)

Hub

Ach ja, das kleine gelbe "Drähtchen" rechts unten ist der Lichtwellenleiter, mit dem wir an den Rest der Welt angeschlossen sind.

Und morgen? Neulich las ich in einer Zeitschrift (c't 19/2003, S. 146-149), dass jetzt Gigabit-Ethernet angesagt ist und der in PCs derzeit verwendete PCI-Bus zur Engstelle wird, da dessen Transferrate von maximal 133 MByte/s, das entspricht ungefähr 1,04 GBit/s, nicht immer ausschließlich der Netzverbindung zur Verfügung steht ...

 

  Klaus Hank (10.09.2003) [ Home ] [ Sitemap ] [ Galerie ] [ Top