Worin sich Server, Clients und Terminals unterscheiden – eine Einführung

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Worin sich Server, Clients und Terminals unterscheiden – eine Einführung

Computernetzwerke sind allgegenwärtig: Wir arbeiten mit ihnen im Büro, im Internet und oftmals auch zu Hause. So einfach der Begriff Netzwerk auch erscheinen mag, so komplex sind die Systeme dahinter. Daher braucht es für den Aufbau eines eigenen Netzwerks einiges an Hintergrundwissen. Es stellt sich zum Beispiel die Frage nach der Netzwerkarchitektur, der eingesetzten Hardware und nach den Bandbreiten, die letztendlich für die Geschwindigkeit des Netzwerks entscheidend sind. Auch der Unterschied zwischen Server, Clients und Terminals ist nur den wenigsten Menschen ganz klar. Dieser Ratgeber soll eine Einführung in den Aufbau und die Funktionsweise von Computernetzwerken bieten und konkrete Tipps bezüglich der benötigten Hardware geben.

Einführung: Was ist überhaupt ein Netzwerk und wofür wird es benötigt?

Ein Netzwerk ist ein Verbund mehrerer Rechner. In manchen Definitionen werden auch andere elektronische Einheiten mit eingeschlossen. So werden oftmals Drucker oder Scanner in ein Netzwerk eingebunden und können nun von allen weiteren Rechnern gemeinsam genutzt werden. Dies ist bereits einer der Vorteile eines Netzwerks: Mithilfe der Verbindung verschiedener Rechner in einem Verbund können Ressourcen gemeinsam genutzt werden; statt für jeden Computer einen eigenen Drucker bereitzustellen, kann einfach ein einziger Drucker über das Netzwerk genutzt werden.

Ein Netzwerk wird also immer dann benötigt, wenn ein Computer mit einer anderen elektronischen Einheit arbeiten soll. Bereits ein einzelner an das Internet angeschlossener PC ist damit Teil eines Netzwerks: des Internets als globalem Netzwerk und des WLAN, dem kabellosen Heimnetzwerk, das eingerichtet werden muss, um sich mit dem Anschluss des Internetproviders zu verbinden.

Firmennetzwerke

In Unternehmen nehmen Netzwerke noch weitaus wichtigere Rollen ein. So braucht es für ein effizientes Zusammenarbeiten in Firmen eine schnelle Datenverbindung zwischen den einzelnen Arbeitsplätzen. Mitunter hat ein einziger Mitarbeiter mehrere Computer zur Verfügung, die alle untereinander und mit den Arbeitsplätzen der anderen Angestellten verbunden werden müssen. Die meisten Unternehmen betreiben zudem einen eigenen Server, der als Hauptrechner in das Netzwerk eingebunden ist. Möglich ist hierdurch die zentrale Speicherung von Daten, die von den Rechnern im Netzwerk gemeinsam genutzt werden. Auch ist es möglich, Ressourcen von den einzelnen Computern im Netzwerk in den Server auszulagern. Auf diese Weise benötigen die Arbeitsplatz-Rechner weniger Leistung und können somit durch kleinere Computer, sogenannte Workstations oder Thin-Clients, ersetzt werden.

Grundlagen zum Aufbau eines Netzwerks: die Netzwerk-Topologie

Ein Netzwerk kann auf verschiedene Art und Weise aufgebaut sein. Hierbei spricht man von der Topologie des Netzwerks. Im Folgenden werden drei mögliche Formen vorgestellt:

Ringstruktur

Bei der Ringstruktur werden die Computer im Netzwerk in Kreisform geschaltet. Das heißt, dass der gesamte Datenverkehr durch die einzelnen Rechner verläuft. Dieses Modell hat mehr Nachteile als Vorteile und wird daher in der Praxis kaum angewendet. So ist ein ringförmiges Netzwerk sehr wartungsintensiv. Der Grund: Wenn ein Rechner ausfällt, funktioniert das gesamte Netzwerk nicht mehr, da alle Datenströme durch jeden einzelnen der Rechner laufen.

Bus-Struktur

Bei der Bus-Struktur werden die Rechner im Netzwerk über ein Bus verbunden. Ein Bus ist eine Datenleitung, die mehrere Teilnehmer gleichzeitig nutzen. Auch dieses Netzwerkmodell hat den Nachteil, dass beim Ausfall eines Computers das gesamte Netzwerk ausfällt.

Stern-Struktur

Um ein Netzwerk möglichst unabhängig von den darin arbeitenden Computern zu halten, wird bei den meisten Netzwerken eine Stern-Struktur genutzt. Hierbei sind die Computer nicht direkt, sondern über ein Hub oder ein Switch verbunden. Diese regeln den Datenverkehr und sind der Mittelpunkt des Netzwerks. Von hier aus verlaufen Leitungen sternförmig zu den einzelnen Rechnern. Wenn nun ein Computer ausfällt, so arbeiten die anderen Rechner normal weiter. Dies macht Netzwerke in Stern-Struktur zur effizientesten Lösung. Theoretisch lässt sich ein Sternnetzwerk noch weiter ausbauen: Wenn weitere Switches und Hubs hinzugefügt werden, entsteht eine Stern-Stern-Struktur mit mehreren Sternnetzwerken, die alle miteinander verbunden sind. Diese Lösung wird vor allem in großen Unternehmen genutzt.

Welche Rolle spielen Server, Clients und Terminals in einem Netzwerk?

Kleine Netzwerke lassen sich bereits problemlos mit einem Hub oder Switch und mehreren Rechnern erstellen. In einem solchen sternförmigen Netzwerk bildet der Hub oder der Switch den Mittelpunkt und koordiniert die Datenströme. Dies ist seine einzige Aufgabe. Aus diesem Grund kann ein solches Netzwerk nur richtig funktionieren, wenn alle registrierten Rechner mit der gesamten nötigen Hardware ausgestattet sind. Hierzu zählen ein eigener Prozessor, ein Arbeitsspeicher und ein dauerhafter Speicher, der Festplatte genannt wird. Diese Komponenten sind in jedem Computer über ein Mainboard miteinander verbunden. Die Eingabe erfolgt über die sogenannte Computer-Peripherie, also Tastatur und Maus, während die Ausgabe über einen eigenen Monitor erfolgt. So können zum Beispiel Notebooks und Desktop-PCs in einem sternförmigen Netzwerk mithilfe eines Hubs oder eines Switches miteinander verbunden werden. Anschließend können, je nach Verteilung der Rechte, Daten zwischen den Rechnern ausgetauscht werden. Es gibt in diesem Modell keinen zentralen Rechner.

Anders ist dies, wenn ein Netzwerk in Sternform als Client-Server-Netzwerk konstruiert wird. In diesem Fall ersetzt ein zentraler Computer den Hub oder den Switch als Mittelpunkt des Netzwerks. Der gesamte Datenverkehr läuft nun über den zentralen Rechner, der Server genannt wird. Die sternförmig hieran angeschlossenen Computer werden Clients genannt.

Zusätzlich zu den Clients und zum Server in einem Client-Server-Netzwerk gibt es noch Terminals. Ursprünglich beschrieb dieser Begriff alle Eingabegeräte in der Computertechnik, also zum Beispiel Tastatur oder Maus. Da heute jeder PC über ein Terminal verfügt, wird der Begriff hauptsächlich im Kontext eines Netzwerks genutzt.

Welche Vorteile bietet ein Client-Server-Netzwerk für die Nutzer?

Zum Einsatz kommen Terminals, wenn ein Client-Server-Netzwerk genutzt wird, um die im Netzwerk arbeitenden Computer durch schlankere Systeme zu ersetzen. Dies ist gleichzeitig einer der größten Vorteile eines Client-Server-Netzwerks: Da es einen zentralen Rechner gibt, kann Rechenleistung hierhin ausgelagert werden; die einzelnen Computer im Netzwerk benötigen daher für dieselben Aufgaben weniger Rechenleistung und sind daher günstiger in der Anschaffung und platzsparender. In diesem Falle werden die im Netzwerk arbeitenden Computer Thin-Clients oder Diskless-Workstations genannt. Der Unterschied zwischen Thin-Client und Diskless-Workstation besteht in ihrer Ausstattung:

Bei einem Thin-Client handelt es sich tatsächlich nur um ein Terminal. Das heißt, dass hierüber lediglich die Eingabe der Nutzer und die grafische Darstellung dessen erfolgt, was auf dem zentralen Server ausgeführt wird. So laufen die Programme nicht auf den Clients, sondern auf dem Server und werden über das Netzwerk und die Thin-Clients ausgegeben. Der Vorteil dieses Systems sind die geringen Kosten für die einzelnen im Netzwerk arbeitenden Computer. Dasselbe Prinzip greift bei Diskless-Workstations, mit dem einzigen Unterschied, dass es sich hierbei um vollwertige Rechner handelt – einzig die Festplatte fehlt, da sich der zentrale Speicher im Server befindet.

Risiken eines Client-Server-Systems und wie sie aufgefangen werden

Aufgrund der Konzentration der Rechenleistung auf den Server birgt das Client-Server-Modell auch Nachteile. So ist das Netzwerk an der zentralen Stelle besonders anfällig. Aus diesem Grund kommt der Wartung des Servers große Bedeutung zu. Vor allem Firmen, die sich keinen Ausfall des Netzwerks erlauben können, beauftragen spezielle Dienstleister, die sich um die Wartung und Sicherheit des Servers kümmern. Oftmals haben Unternehmen hierfür auch eigene Angestellte, die den Server rund um die Uhr betreuen.

Gleichzeitig werden Server deshalb so konstruiert, dass sie möglichst unanfällig für Ausfälle sind. Da Daten hier zentral gespeichert werden und Programme zentral ablaufen, verfügen gute Server über ein sogenanntes Disk-Array, also eine Anordnung mehrerer Festplatten, um die Risiken zu verteilen. Ein Desktop-PC hat hingegen meist nur eine Festplatte. Hiermit wird das Risiko eines Ausfalls der Festplatte aufgefangen: Fällt ein Laufwerk aus, springen die anderen ein. Damit diese Notfälle richtig koordiniert werden, gibt es das sogenannte RAID-System. Man spricht hierbei auch von einem RAID-Server.

In einem RAID-Server werden Daten gezielt gespiegelt und kommen somit zweimal vor. Wenn ein Datenträger im Server ausfällt, kann der Server auf die anderen Festplatten zurückgreifen. Ein RAID-System steigert die Datensicherheit eines Netzwerks also deutlich.

Eine weitere Nutzung ist die Erhöhung der Geschwindigkeit des Servers: Je nach Konfiguration des RAID-Servers können viele Teilnehmer gleichzeitig in hoher Geschwindigkeit auf den zentralen Rechner zugreifen. Auch hierfür sorgen mehrere Festplatten in einem Disk-Array. Dabei werden die Daten allerdings nicht gespiegelt und liegen somit doppelt vor. Stattdessen werden sie vom RAID-Controller so aufgeteilt, dass parallele Prozesse möglich sind. So ist es beispielsweise möglich, Daten auf der einen Festplatte abzuspeichern, während andere Daten von einer anderen Festplatte im Disk-Array bereits ausgelesen werden. Bei einer einzigen Festplatte müsste der Prozessor warten und zunächst die eine Operation beenden, bevor die andere durchgeführt werden kann.

Tower-Server: einfache Komplettlösungen für Netzwerke mit Server

Die Zusammenstellung eines eigenen Netzwerks mit Server ist vor allem im Hinblick auf die Konfiguration des RAID-Servers schwierig. Aus diesem Grund bieten Hersteller wie Dell Komplettlösungen, sogenannte Tower-Server. Hierbei handelt es sich um vorgefertigte Systeme, die einfach an ein Netzwerk angeschlossen werden müssen und “out-of-the-box” laufen. Dies spart Zeit und damit Geld. Erhältlich sind Tower-Server in unterschiedlichen Konfigurationen, von einfachen Einsteiger-Rechnern bis zu High-End-Servern für große Anwendungen.

Fazit: Für alle Anforderungen gibt es die passenden Lösungen

Der Markt bietet also eine Fülle an Lösungen für Einsteiger, kleine Firmen und große Konzerne. Wer sich ein eigenes Netzwerk samt Server aufbauen möchte, dem empfiehlt sich ein tieferer Einstieg in das Thema. Der Vorteil beim Eigenbau ist vor allem die hohe Flexibilität: Durch verschiedene Disk-Arrays, RAID-Konfigurationen und Workstations kann ein Netzwerk beliebig an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Zudem sind Erweiterungen jederzeit problemlos möglich.

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