Software Architektur

Software Architektur definiert und organisiert grundlegende Entscheidungen zum Systemdesign.

Software Architektur ist erfolgsentscheidend:

Die Software Architektur ist dabei eine für den Unternehmenserfolg relevante Sammlung von Entscheidungen zum Software Design und darauf gerichtete Prozessen die, sofern diese Informationen unzureichend definiert sind, ein Software-Projekt zum scheitern bringen können.

Eine gute Softwarearchitektur berücksichtigt:

• die Beschreibung der Elemente aus denen ein Softwaresystem besteht

• Interaktionen zwischen diesen Elementen

• Entwurfsmuster (Pattern) die durch die Softwarekomposition leiten

• geltende Bedingungen (Contraints) für die Entwurfsmuster

Gute Software Architektur erfüllt alle Ziele zu denen die Software genutzt wird perfekt.

Definition Software Architektur nach Len Bass

„Die Software Architektur eines Systems ist das Set der Strukturen, die benötigt werden um Entscheidungen über das System zu treffen, welche die Software-Elemente, die Relationen zwischen ihnen und die Eigenschaften von beiden betreffen.“

Software Architektur ist zugleich Prozess und Gegenstand

Softwarearchitektur dient der Umsetzung einer Software-Spezifikation. Softwarearchitekturen sind in Form von Dokumentation und visuellen Darstellungen des Softwaredesigns sowohl Gegenstand wie zugleich Prozess.

Damit umfasst Software Architektur zum einen den Prozess des Architekturentwurfs von Software und IT-Systemen und erfordert somit eine Reihe strategischer Entscheidungen wie zugleich die optimale Präsentation und Organisation der Ergebnisse dieses Prozesses, z.B. in Form von Diagrammen und der Architekturdokumentation.

Informationen zur Software Architektur für alle Projektbeteiligten

In der Praxis ist es nicht ausreichend, nur einige Architektursichten zu beschreiben. Informatiker, Software-Ingenieure und Software-Entwickler benötigen vorrangig technisches Wissen, z.B. darüber, wie die Software Architektur erstellt wurde und warum sie so ist.

Andere Prozessbeteiligte im Unternehmen wie die Geschäftsleitung oder das Controlling haben einen gänzlich anderen Informationsbedarf in Bezug auf die Software-Architektur, z.B. in Bezug auf Kosten, Kostentreiber oder rein in Bezug auf strategische Unternehmensziele.

Prozesswissen zur Architekturbewertungen von Software

Prozesswissen ist unverzichtbar um eine Architekturbewertung von Software vorzunehmen. Sind alle relevanten Unternehmensprozesse über die Softwarearchitektur optimal abgedeckt?

Das Management und Entscheider im Unternehmen hingegen benötigen vorwiegend strategische Informationen beispielsweise wie Prozesse der Software ineinander greifen. Diese unterschiedlichen Informationsbedürfnisse sind in der Dokumentation durch Darstellung verschiedenartiger Softwaresichten einer Softwarearchitektur zu berücksichtigen.

Erfolgreich durch gute Dokumentation von Software Architektur

Dokumentation der Software Architektur ist das Festhalten und Aufbereiten architektonischer Entwurfsentscheidungen von Software und IT-Systemen. Das Dokumentieren von Softwarearchitektur vor, während und nach der Entwicklung dient zugleich:

• der Einsparung von Kosten für Software und IT-Systeme

• Effizienz bei Software-Entwicklung

• ermöglicht schnellste Anpassung von Software

• realisiert langlebige Software

• höchste Qualität von Software in Funktion, Design und Anwendung

Software dient immer den Unternehmenszielen

Software wird nie zum Selbstzweck, sondern zur optimalen Erreichung von Unternehmenszielen erstellt. Heute ist Softwareentwicklung bei weitem kostenintensiver als die Kosten der für den Betrieb erforderlichen Hardware. Eine gute Softwarearchitektur unterstützt immer zugleich die primären Unternehmensziele.

Fehler in der Software Architektur finden

Software Entwickler, Service-Mitarbeiter und Software Tester sind ständig auf der Suche nach Bugs und Fehlerquellen innerhalb der Software Architektur. Das systematische Aufspüren von Designfehlern bietet ein beträchtliches Optimierungspotential. Beim Auffinden eines Fehlers in dem Softwaresystem ist relevant welcher Konstruktionsfehler das Problem verursacht hat und welche weiteren Prozesse von dieser fehlerhaften Entscheidung abhängen. Das erlaubt Rückverfolgbarkeit und gibt dem Betreiber eines Softwaresystems jederzeit die Möglichkeit in systematischer Weise ein Rollback durchzuführen.

Grundlegende Regeln für Software Architektur

1. Software-Strategie: Strategische Entscheidungen in Bezug auf die Software-Anforderungen bestimmen die gesamte Software-Architektur.

2. Durchdachtes Systemdesign: Für resultierende Design-Artefakte innerhalb der Software Architektur sind Änderungen in der Regel schwierig und kostenintensiv.

3. Skalierbarkeit: Alle für die Software Architektur relevanten Eigenschaften wie grundlegende Systemfunktionen, Performance und Sicherheit sind für absehbare Szenarien in der Zukunft vorab zu berücksichtigen.

4. Unternehmensziele beachten: Alle Software Architektur Entscheidungen müssen sich aus Anforderungen und Unternehmenszielen ableiten lassen. Es gilt: Keine Entscheidung ohne einen guten Grund.

Vorteile durch sorgfältig geplante Software Architektur

• Effiziente Softwareentwicklung

• Performance gezielt steigern

• Zeiteinsparung realisieren

• Software-Budget optimieren

• gezielt Risiken minimieren

• kompakte Software in Umfang und Funktion designen

• wertvolles Wissen zu Software im Unternehmen erhalten und bewahren

Normen für Software-Architektur

Die Norm ISO 42010 definiert Art und Umfang der Architekturbeschreibung für Software-Systeme und Software Engineering. In der Dokumentation einer Software Architektur sind grundlegende Konzepte oder Eigenschaften eines IT-Systems in ihrer Umgebung, inklusive ihrer einzelnen Elemente, Beziehungen und Grundsätze des Softwaredesigns und der Software-Evolution festzuhalten.

Was ist Systemarchitektur?

Architektur ist die Beschäftigung mit der Frage, wie man Code strukturiert und orchestriert. Welche Architekturmöglichkeiten gibt es, und welche Vor- und Nachteile haben diese?

Wer sich mit Softwareentwicklung beschäftigt, kümmert sich häufig primär um das Schreiben von Code. Tatsächlich ist das aber nicht alles, sondern es gilt auch, die Struktur des Codes zu planen und zu entwerfen – genau mit diesem Thema beschäftigt sich das große Feld der Architektur.

Grundsätzlich lässt sich Architektur auf System- und auf Softwareebene betreiben. Während sich die Systemarchitektur mit prozessübergreifenden Strukturen und deren Orchestrierung befasst, geht es bei der Softwarearchitektur um die Struktur innerhalb eines Prozesses. Einige Architekturtypen gibt es auf beiden Ebenen, andere nur auf der Ebene der System- oder der Softwarearchitektur.

Die monolithische Architektur

Die einfachste Architektur ist dabei der Monolith – es gibt nämlich nur ein einziges, großes, in sich geschlossenes Gebilde. Der Monolith funktioniert ohne Schichten oder sonstige Struktur, weshalb er am ehesten einer "Nicht-Architektur" entspricht, über die man nicht nachdenken muss, sondern die in gewissem Sinne einfach entsteht.

Client-Server

Der nächstkomplexere Ansatz ist die Client-Server-Architektur, bei der eine Anwendung in zwei Teile zerlegt wird – ein Frontend und ein Backend. In einigen Situationen ist diese Architektur das natürliche Vorgehen, beispielsweise bei der Webentwicklung, die generell die im Webbrowser ausführbare UI von der auf dem Server ausgeführten Geschäftslogik und dem Datenzugriff trennt. Auch mobile Anwendung folgen häufig diesem Ansatz.

Der große Vorteil dieses Ansatzes ist die Möglichkeit, Konsistenz und Integrität an zentraler Stelle kontrollieren und sicherstellen zu können – das ist jedoch zugleich auch der größte Nachteil, denn derartig gestaltete Systeme weisen mit dem zentralen Server einen Single Point of Failure auf, der das System im Vergleich zu anderen Ansätzen anfälliger für Angriffe oder Zensurmaßnahmen macht.

Peer to Peer (P2P)

Eine Alternative dazu stellen P2P-Architekturen dar, die dezentral und verteilt arbeiten, aber gänzlich ohne Server auskommen: Stattdessen sind alle Knoten einander gleichgestellt, und sie tauschen die Daten direkt aus. Eine derart aufgebaute Anwendung nachhaltig zu stören, ist sehr aufwendig, da sich das System um entstandene Löcher sozusagen selbst neue Wege sucht – im Zweifelsfall über andere Knoten.

Historisch gesehen sind P2P-Systeme primär aus den verschiedenen mehr oder minder legalen Tauschbörsen bekannt, die vor allem um die Jahrtausendwende verbreitet waren. Die gleichen Konzepte, Protokolle und Methoden lassen sich aber auch zur Entwicklung von Geschäftsanwendungen verwenden.

Servicebasierte Architektur

Eine Mischung von all dem stellen die verteilten servicebasierten Architekturen dar, die auf der Idee basieren, eine Anwendung in kleinere fachliche Einheiten zu zerlegen, die unabhängig voneinander entwickelt, betrieben, getestet und aktualisiert werden können. Das Grundprinzip ist dabei nicht neu, denn bereits Mitte der 90er-Jahre gab es mit SOA und WOA entsprechende Ansätze, die aber technisch noch sehr aufwendig waren.

Inzwischen stellen Micro- und Nanoservices die gängige Vorgehensweise bei diesem Architekturtyp dar, was häufig zudem mit Serverless-Ansätzen aus der Cloud kombiniert wird. Die Ideen dahinter sind aber nach wie vor die gleichen, nämlich eine Anwendung als einen Verbund von einzelnen, autarken und autonomen Diensten aufzubauen, statt eine einzige große Software zu entwickeln.

tl;dr: Architektur beschäftigt sich mit dem Strukturieren und Orchestrieren von Software und den dazugehörigen Komponenten. Es gibt verschiedene Architekturtypen, die jeweils über individuelle Vor- und Nachteile verfügen – vom Monolith über Client-Server und P2P bis hin zu servicebasierten Architekturen.

Was ist Datenarchitektur?

Datenarchitektur ist der Standardisierungsprozess, in dem Unternehmen definieren, wie sie Daten erfassen, speichern, transformieren, verteilen und nutzen. Das Ziel dabei: relevante Daten für die Personen bereitstellen, die sie benötigen – und das genau dann, wenn sie sie benötigen –, und ihnen helfen, sie sinnvoll zu nutzen.

Jahrzehntelang lief das so ab: Wenn ein Unternehmensstratege Daten benötigte, forderte er sie bei der IT an. Die IT entwickelte dann ein System, um die Daten bereitzustellen. Dieser langwierige, zeitaufwendige Prozess lieferte dem Strategen oft etwas anderes, als er erwartet hatte oder brauchte. In diesem Umfeld wurde die Entwicklung von Strategien durch die Schwierigkeit behindert, im richtigen Moment auf die richtigen Daten zuzugreifen.

Da immer mehr Daten aus internen und externen Quellen in Echtzeit verfügbar sind, haben die Unternehmensstrategen darauf gedrängt, mehr und schnellere Erkenntnisse aus Daten zu gewinnen.

Moderne Datenarchitektur-Designs versprechen, dass ein gut durchdachter Prozess Unternehmensstrategen und technisches Know-how an einen Tisch bringe. Gemeinsam können sie entscheiden, welche Daten benötigt werden, um das Unternehmen voranzubringen, und wie diese Daten beschafft und verteilt werden können, um Entscheidungsträgern verwertbare Informationen zu liefern.

Der wachsende Einfluss der Cloud, die die schnelle, einfache und kostengünstige Skalierung ermöglicht, die eine moderne Datenarchitektur benötigt, hat Big Data in die reale Welt gedrängt. Die Cloud ermöglicht es Unternehmen darüber hinaus, einen Großteil oder alle ihrer Daten an einem Ort zu zentralisieren. Dort steht idealerweise eine Master-Version der Daten für alle bereitsteht, die sie benötigen.

Was ist ein Datenarchitekt?

Ein Datenarchitekt ist das Mastermind hinter der Datenarchitektur. Datenarchitekten übersetzen die geschäftlichen Bedürfnisse verschiedener Geschäftsbereiche in Anforderungen an die Daten und Systeme. Ausgehend von den geschäftlichen Bedürfnissen und Zielen entwickeln Datenarchitekten einen Technologiefahrplan, der es dem Unternehmen ermöglicht, seine Ziele zu erreichen. Sie entwerfen Datenströme und Prozesse, die Daten aus verschiedenen Quellen speichern und an die Personen verteilen, die sie benötigen.

Datenarchitekten sind die leitenden Koordinatoren, die interne Stakeholder aus verschiedenen Unternehmensbereichen, Geschäftspartner und externe Anbieter mit Blick auf die Ziele des Unternehmens koordinieren, um eine Datenstrategie zu definieren. Sie machen das, indem sie:

• Eine Datenvision definieren. Dazu übersetzen sie geschäftliche Anforderungen in technische Anforderungen, die zur Grundlage interner Datenstandards und -richtlinien werden.

• Die Datenarchitektur definieren. Dazu gehört auch die Entwicklung von Standards für Datenmodelle, Metadaten, Sicherheit, Referenzdaten wie Produktkataloge und Masterdaten wie Bestand und Lieferanten.

• Eine Struktur definieren, die Entscheidungsträger nutzen können, um Datensysteme zu entwickeln oder zu optimieren.

• Datenströme definieren, die vorgeben, welche Bereiche des Unternehmens Daten erzeugen, welche Bereiche Daten verwenden und wie Datenströme verwaltet werden.

Eigenschaften einer effektiven Datenarchitektur.

Eine Datenarchitektur gilt als „modern“, wenn sie die folgenden Eigenschaften aufweist:

1. Anwendergesteuert: In der Vergangenheit waren Daten statisch und der Zugriff darauf begrenzt. Entscheidungsträger bekamen nicht unbedingt das, was sie wollten oder brauchten, sondern ganz einfach das, was verfügbar war. Eine moderne Architektur ermöglicht es Business-Anwendern, ihre Forderungen ganz selbstbewusst zu formulieren, weil Datenarchitekten Daten zentralisieren und Lösungen erstellen können, auf die so zugegriffen werden kann, dass die Geschäftsziele erfüllt werden können.

2. Baut auf gemeinsamen Daten auf: Eine sinnvolle Datenarchitektur baut auf Datenstrukturen auf, die die Zusammenarbeit fördern. Eine gute Datenarchitektur eliminiert Silos, indem sie Daten aus allen Bereichen des Unternehmens – sowie bei Bedarf auch externen Quellen – zusammenführt. So wird vermieden, dass von ein und denselben Daten konkurrierende Versionen existieren. Daten werden also nicht gehortet oder unter Geschäftsbereichen ausgetauscht, sondern als gemeinsames Gut betrachtet, das dem gesamten Unternehmen gehört.

3. Automatisiert: Herkömmliche Datensysteme waren schwer zu konfigurieren. Das entfällt dank Automatisierung, sodass es zu weniger Reibungen kommt. Prozesse, deren Aufbau früher Monate gedauert hat, können mithilfe cloud-basierter Tools jetzt in wenigen Stunden oder Tagen abgeschlossen werden. Möchte ein Benutzer auf verschiedene Daten zugreifen, ermöglicht die Automatisierung dem Architekten, schnell eine Pipeline zu entwerfen, über die die Daten bereitgestellt werden können. Werden neue Daten beschafft, können Datenarchitekten diese schnell in die Architektur integrieren.

4. KI-gesteuert: Eine intelligente Datenarchitektur ermöglicht eine neue Dimension der Automatisierung, die maschinelles Lernen (ML) und künstliche Intelligenz (KI) nutzt, um Lösungen anzupassen, zu warnen und Lösungen für neue Umstände zu empfehlen. ML und KI können Datentypen identifizieren, Probleme mit der Datenqualität erkennen und beheben, Strukturen für eingehende Daten schaffen, Beziehungen identifizieren, um neue Erkenntnisse zu gewinnen, und zugehörige Datensätze und Analysen empfehlen.

5. Elastisch: Elastizität ermöglicht es Unternehmen, nach Bedarf nach oben oder unten zu skalieren. Hier ist die Cloud Ihr bester Freund, da sie schnell und preisgünstig eine On-Demand-Skalierbarkeit ermöglicht. Elastizität ermöglicht es den Administratoren, sich eher auf die Behebung von Fehlern und Problemen zu konzentrieren als auf die Kapazitätskalibrierung und die übermäßige Beschaffung von Hardware, um mit der Nachfrage Schritt halten zu können.

6. Einfach: Einfachheit übertrumpft Komplexität in einer effizienten Datenarchitektur. Brauchen Sie einen Schauhund oder ein Arbeitspferd? Setzen Sie in puncto Datenbewegung, Datenplattformen, Datenzusammenstellung und Analyseplattformen auf Einfachheit.

7. Sicher: Sicherheit ist in eine moderne Datenarchitektur integriert. So wird dafür gesorgt, dass Daten wie vom Unternehmen definiert nach dem Need-to-know-Prinzip abgerufen werden können. Eine gute Datenarchitektur erkennt außerdem bestehende und neue Bedrohungen für die Datensicherheit und gewährleistet die Einhaltung von Vorschriften wie dem HIPAA und der DSGVO.

Datenarchitektur und die Cloud.

Aufgrund von Big Data und variablen Workloads brauchen Unternehmen eine skalierbare, elastische Architektur, um sich bei Bedarf an neue Anforderungen anzupassen. Erfreulicherweise bietet die Cloud diese Skalierbarkeit zu erschwinglichen Preisen. Die Cloud ermöglicht es Administratoren, effizient nach oben oder unten zu skalieren. Das hat zur Entwicklung neuer Anwendungen und zu neuen Anwendungsfällen geführt, z. B. On-Demand-Entwicklung und Testumgebungen, sowie Möglichkeiten für das Prototyping und Analysen eröffnet.

Ein weiterer Vorteil der Cloud ist, dass sie Systemstabilität erschwinglich macht. Ein Großteil der modernen Datenarchitektur läuft auf großen Serverfarmen in der Cloud und moderne Cloud-Anbieter bieten Redundanz, Ausfallsicherheit und gute Serviceverträge. Die Cloud ermöglicht es Administratoren auch, für eine kostengünstige Notfallwiederherstellung Spiegelbilder an verschiedenen geografischen Standorten zu erstellen.

Tipico, ein deutscher Marktführer im Bereich Sportwetten, hat kürzlich alle seine Daten in die Cloud verschoben, um seine Kosten zu senken und die Echtzeit-Datenerfassung als Teil seiner Datenarchitektur zu unterstützen. Dank der dadurch gewonnenen Leistungsfähigkeit und Flexibilität kann Tipico seine Kunden in Echtzeit verstehen und gezielt mit relevanten Angeboten ansprechen, wodurch die Rücklaufrate gestiegen ist. Seine cloud-basierte Datenarchitektur ermöglicht es dem Unternehmen, sich stärker auf Daten zu stützen und den Daten, die es erhält und nutzt, stärker zu vertrauen sowie Entscheidungen schneller zu fällen.

Datenarchitektur vs. Informationsarchitektur.

Bei der Datenarchitektur dreht sich alles um die Beschaffung und die Bereitstellung von Rohdaten in einem Format, das von allen genutzt werden kann. Bei der Informationsarchitektur hingegen handelt es sich um den Prozess, bei dem Daten in Business-Intelligence umwandelt werden. Erst wenn Daten kombiniert, in einen Zusammenhang gebracht und analysiert werden, bringt die Informationsstruktur Licht ins Dunkel. Stellen wir uns vor, die Datenarchitektur ist ein Kraftwerk – dann ist die Informationsarchitektur die Glühbirne.

Wenn Sie sich allein den gestrigen Umsatz anschauen, verrät Ihnen das nicht viel. Betrachten Sie ihn allerdings in einem historischen Kontext – und im Vergleich zu Kosten und Kundenbindungsraten –, können Sie nicht nur sehen, wie sich diese Daten im Lauf der Zeit entwickelt haben, sondern auch erfahren, warum sie sich im Lauf der Zeit verändert haben.

Ein Beispiel: Als Marketing-Führungskraft möchten Sie wissen, ob der jüngste Anstieg der Verkaufszahlen auf eine Werbeaktion zurückzuführen ist oder lediglich ein Zufall war. Hing der Anstieg der Nachfrage eventuell überhaupt nicht mit der Werbeanzeige zusammen? Hat das Vertriebsteam vielleicht nervös versucht, seine Zielvorgaben zu erfüllen? War die Werbeaktion wirklich erfolgreich? Die Informationsarchitektur liefert die umfassenden Erkenntnisse, die Manager und Führungskräfte benötigen, um im nächsten Schritt sichere Entscheidungen treffen zu können, z. B., ob sie den aktuellen Plan weiter vorantreiben oder auf einen neuen Plan setzen möchten.

Drei Best Practices für den Anfang.

Bei der Entwicklung einer Strategie für die Datenarchitektur des Unternehmens, sollten Entscheidungsträger unbedingt die folgenden Überlegungen berücksichtigen:

1. Zusammenarbeit kurbelt den Prozess an. Eine gute Datenarchitektur sorgt dafür, dass Business und IT eines Unternehmens zusammen an gemeinsamen Zielen und Ergebnissen arbeiten. Entscheidungsträger definieren, welche Daten die größten Auswirkungen auf das Geschäft haben, und Datenarchitekten ebnen einen Weg, um diese Daten zu beschaffen und zugänglich zu machen.

2. Machen Sie Data-Governance zur Priorität. Ihre Daten müssen qualitativ hochwertig, von hoher Relevanz und auf spezifische Geschäftsanforderungen ausgerichtet sein. Setzen Sie Ihre internen Experten als Datenverantwortliche ein, um die Daten des Unternehmens zu prüfen und zu bereinigen. Bauen Sie eine Community aus Datenverantwortlichen auf, die die Datenqualität für alle verbessern können.

3. Anpassungsfähigkeit ermöglicht Agilität. Am besten ist es, sich nicht an eine bestimmte Technologie oder Lösung zu binden. Wenn neue Technologien auf den Markt kommen, sollte die Architektur diese integrieren und sich an sie anpassen können. Datentypen können sich ändern. Tools können sich ändern. Plattformen können sich ändern. Eine gute Datenarchitektur muss sich also an diese unvermeidlichen Änderungen anpassen lassen.

Datenarchitektur und Unternehmen.

Big Data hat im letzten Jahrzehnt einen Boom erfahren – und die Menge und der Anteil neuer Daten werden weiterwachsen. Herkömmliche Methoden zur Beschaffung, Speicherung, Verteilung und Nutzung von Daten sind überholt. Sie sind zu umständlich und langsam, um modernen Geschäfts- und Kundenanforderungen gerecht werden zu können. Allerdings wurden die Tools und Methoden weiterentwickelt, um Unternehmen bei der Erfassung und Nutzung von für sie relevanten Daten einen Vorsprung zu verschaffen.

Die Datenarchitektur ist die Designplattform, über die die Datenerfassung und -nutzung unternehmensweit vereinheitlicht werden. Sie bietet allen Datennutzern schnell und relativ kostengünstig Zugriff auf qualitativ hochwertige, relevante Daten. Die Datenarchitektur überbrückt die traditionelle Kluft zwischen Entscheidungsträgern und IT. Sie stimmt Technologie- und Geschäftsstrategie aufeinander ab, um das Unternehmen voranzubringen.

Talend hilft datengetriebenen Unternehmen, riesige Datenmengen auf Cloud-Ebene in vertrauenswürdige Erkenntnisse umzuwandeln. Unsere Tools helfen Ihnen, innerhalb kürzester Zeit alle Ihre Daten in der Cloud zu laden, transformieren und bereinigen. Auf diese Weise können sie Stakeholdern zeitnah korrekte Erkenntnisse liefern. Mit Talend profitieren Sie von der umfassenden Elastizität und den kompletten Kostenvorteilen der Cloud. So können IT-Abteilungen die Kosten für das Cloud Data Warehousing besser im Blick behalten und gleichzeitig die Produktivität und Agilität verbessern.

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Die Netzwerkarchitektur

Die Architektur eines Netzwerkes beschreibt die Struktur des Netzwerkes. Aus welchen Geräten und Komponenten besteht das Netzwerk und wie sind diese miteinander verbunden, damit Ihre Anforderungen erfüllt werden. Ein Beispiel: Im einfachsten Fall besteht ein Netzwerk aus einem DSL-Router mit integriertem WLAN-Access-Point und einem oder mehreren Endgeräten mit integriertem WLAN. Für ein etwas größeres Wohnhaus kann solch ein Netzwerk schon aus einem Internet-Router, ein, zwei dutzend Netzwerkanschlüssen, einer handvoll Ethernet-Switches und mehreren WLAN-Access-Points bestehen.

Die Frage die sich stellt ist, wie sieht eine für Sie persönlich geeignete Netzwerkarchitektur aus. Basis für die Antwort und weitere Betrachtungen ist eine einfache Grundarchitektur, welche die überwiegende Mehrheit aller Bedürfnisse abdeckt. Diese Grundarchitektur ist unten dargestellt.

Bild: Grundarchitektur eines Heimnetzwerkes

• Ihr Heimnetzwerk ist über einen Internetzugang an das Internet angeschlossen (1.).
  

• Übergangspunkt für die Zuständigkeit von Ihrem Internetanbieter und Ihnen ist der Internet-Router mit integriertem Modem (2.). Das Modem wandelt das eingehende physische Signal in Datenpakete. Der Internet-Router bekommt von Ihrem Internetanbieter eine internetseitige IP-Adresse zugewiesen. Datenpakete mit der zugewiesenen IP-Adresse können von dem Internet-Router in Ihr Heimnetzwerk weitergeleitet werden.
  

• Sie selbst verfügen über Geräte welche Sie gerne mit Ihrem Heimnetzwerk verbinden möchten (3.).
  

• Hauptpunkt der Architekturfindung ist es jetzt zu planen und festzulegen, wie Sie die einzelnen Endgeräte mit Ihrem Internet-Router verbinden (4.). Dabei zukünftige Entwicklungen aber nicht außer acht lassend.

Notiz: Bei den Betrachtungen zur Architektur wird angenommen, dass für Sie ein einzelner IP-Adressbereich ausreicht. Alle Ihre Geräte sind dabei sozusagen an das gleiche logische Netzwerk angebunden und können ungehindert untereinander und mit dem Internet kommunizieren. Das Aufteilen eines Netzwerkes in mehrere IP-Adressbereiche erlaubt es Geräte von einander zu trennen. Das kann hilfreich sein, um z.B. Viren/Trojaner gefährdete Computer daran zu hindern, mit dem Rest des Netzwerkes in Kontakt zu treten. Diese Separierung benötigt allerdings fortgeschrittenere Kenntnisse in der IP Adressierung und dem Routing, welche hier nicht weiter vertieft werden.

Notiz: Wenn Sie schon jetzt wissen, dass ein einfaches Netzwerk Ihren Anforderungen genügt, da z.B. nur ein oder zwei PCs, vielleicht ein Tablet eingebunden wird und überwiegend nur auf Webseiten zugegriffen werden soll, dann wird auch die Netzwerk-Planung entsprechend einfach. Die folgenden Kapitel können Ihnen trotzdem, für den einen oder anderen Punkt einen entscheidenden Hinweis geben. Wie z.B. für die Wahl eines geeigneten Internet-Router oder ob vielleicht eine Verbindung über Ethernet (LAN) zu einem für Online Spiele gedachten PC nicht doch besser ist.

Führen Sie folgende Schritte durch, um Ihre persönliche Architektur Ihres Heimnetzwerkes zu erstellen:

1. Legen Sie die zu nutzenden Übertragungsmedien und Ihre Struktur fest.

2. Wählen Sie die Technologie und den Provider für Ihren Internetzugang aus.

3. Ermitteln und listen Sie die Geräte (Hersteller, Typ), Kabel und andere potentielle Materialien welche Sie für die Erstellung Ihres Netzwerkes brauchen.

Hierbei werden folgende Themen wichtig:

• Das Übertragungsmedium

  • Funk - die Übertragung der Daten via WLAN
    

  • Ethernetkabel - die Übertragung der Daten via für Ethernet spezifizierte Kabel

  • Stromnetz - die Übertragung der Daten über das Stromnetz ihres Hauses (PowerLine)

• Der Internetzugang

  • DSL - die Übertragung der Daten über eine zweidraht Kupferleitung, welche initial nur für das Telefon gedacht war.

  • Kabel - die Übertragung der Daten über koaxiale Kupferkabel, welche sonst primär für die Fernsehübertragung genutzt werden.

  • Glasfaser - die Übertragung der Daten über Glasfaser.

  • Mobilfunk - die Übertragung der Daten über das Mobilfunknetz von z.B. der Telekom, Vodafone oder O², über die GSM, UMTS oder LTE Technologie.

• Die Netzwerkgeräte

  • Internet-Router - das Gerät mit integriertem DSL/Kabel- oder Glasfasermodem, welches Sie an Ihren Internetzugangsprovider anschließt. In der großen Mehrheit der Fälle ist ein Router integriert. Sehr oft auch ein WLAN Access Point.

  • Ethernet-Switch - ein Gerät welches Effizient die Datenströme von mehreren Ethernet Geräten/Kabeln auf einen Datenstrom zusammenfasst, bzw. verteilt

  • WLAN Access Point - das zentrale Gerät, welches den WLAN Clients den Datenzugriff auf das WLAN Funknetzwerk ermöglicht.

  • WLAN Client - Geräte welche sich zu einem WLAN Access Point oder WLAN Repeater verbinden, um Daten zu senden und zu empfangen. WLAN clients sind sehr oft in Endgeräte, wie Smartphones, Tablets, Drucker, Spielekonsolen integriert. Es gibt sie auch als kleine Einzelgeräte mit z.B. USB Schnittstelle, welche dann einen PC WLAN fähig machen.

  • WLAN Repeater - ein Gerät welches die Reichweite eines WLAN Access Point vergrößert. Oder etwas vereinfacht, eine Kombination aus WLAN Client und WLAN Access Point.

  • WLAN Client Bridge - eine Kombination aus WLAN Client und einer oder mehrerer Ethernet Schnittstellen. Ermöglicht es ein oder mehrere Geräte welche nur über eine Ethernet Schnittstelle verfügen an ein WLAN anzubinden.

  • PowerLine Adapter - diese Geräte adaptieren WLAN oder kabelgebundenes Ethernet auf das Stromnetz des Hauses oder der Wohnung und zurück.

• Die Endgeräte

  • Alle Endgeräte mit WLAN/Ethernet Schnittstelle, welche Sie an Ihr Netzwerk anbinden möchten.

Notiz: Die oben gelisteten Geräte, Übertragungsmedien, Internetzugangsoptionen sind mit großer Wahrscheinlichkeit ausreichend, um ein Netzwerk einzurichten, welches Ihre Anforderungen erfüllen kann. Es gibt noch weitere Möglichkeiten, wie z.B. den Internetzugang über Satellit oder Call-by-Call über das Telefonnetz. Doch diese sind entweder Exoten oder Techniken, welche in Ihrer Bedeutung schwinden. Als Resultat wird darauf nicht weiter eingegangen. Dies trifft auch auf fortgeschrittene Techniken zu, welche üblicherweise in den Netzwerken mittelständischer oder großer Firmen zu finden sind, wie z.B. die Nutzung von Glasfaser für das eigene interne Netzwerk.