Ein Computernetzwerk ist ein System, das zwei oder mehr Geräte (z.B. PCs, Laptops, Smartphones, Drucker, Server) so verbindet, dass sie Daten effizient, sicher und zuverlässig übertragen können. Dazu werden Daten in kleinere Einheiten, sogenannte Pakete, zerlegt.

Ein Paket besteht aus einem Header, der Metadaten enthält wie Quell- und Ziel-IP-Adresse, Paketnummer und Protokollinformationen, sowie einem Payload, das die Nutzdaten trägt. Diese Pakete reisen getrennt, werden über Switche und Router weitergeleitet und am Ziel wieder korrekt zusammengesetzt – ähnlich wie Postsendungen.

Man unterscheidet:

• LAN (Local Area Network): lokal begrenzte Netzwerke in Gebäuden oder Wohnräumen, mit hoher Bandbreite (100 Mbit/s bis 10 Gbit/s), geringer Latenz und eigener Kontrolle.
• WAN (Wide Area Network): verbindet entfernte Standorte über große Distanzen, oft über Telekommunikationsanbieter und das Internet. WANs nutzen Technologien wie MPLS, haben höhere Latenzen und komplexere Routing-Strukturen.

Die Adressierung erfolgt auf mehreren Ebenen:

• MAC-Adresse: physikalische Adresse einer Netzwerkschnittstelle im LAN.
• IP-Adresse: logische, globale Adresse zur Identifikation im Netzwerk.
• Portnummern: spezifizieren Dienste wie HTTP (80/443), SMTP (25) usw.

Zur Weiterleitung und Organisation:

• Switches agieren auf Schicht 2 anhand von MAC-Adressen.
• Router agieren auf Schicht 3 anhand von IP-Adressen und Routingtabellen.
• Im WAN kommen Protokolle wie BGP zum Einsatz, um große Netzwerke zu verbinden.

Netzwerkprotokolle sorgen dafür, dass Geräte “die gleiche Sprache sprechen”:

• Ethernet (Schicht 2), IP (Schicht 3), TCP/UDP (Schicht 4),
• Anwendungen wie HTTP, SMTP, DNS agieren auf höheren Schichten (5–7).

Weitere wichtige Techniken:

• DHCP vergibt IP-Adressen automatisch.
• NAT übersetzt private ins öffentliche IP-Netz.
• VLANs trennen logische Netze im selben LAN.
• Firewalls/ACLs schützen und regeln den Datenverkehr.
• VPNs verschlüsseln Verbindungen über unsichere Netze wie das Internet.

Qualitäts- und Sicherheitsmaßnahmen umfassen Monitoring-Tools (z.B. Nagios, PRTG), Performance-Tests (ping, traceroute, iperf), redundante Hardware und Backup-Strategien.

Netzwerke ermöglichen zentrale Dienste, Ressourcenteilung, Kommunikation (E-Mail, VoIP, Video-Conferencing) und weltweiten Zugang per VPN – und sie sind skalierbar und flexibel.