Eine vollständige Unterrichtsreihe zu Netzwerktopologien, die aus „ausfallsicher“ eine Zahl macht: Statt Vor- und Nachteile aufzuzählen, rechnet diese Reihe Knotenzahl, Kantenzahl, Durchmesser und Zusammenhang aus – und begründet damit, warum das Schulnetz ein Baum ist.  

30 Seiten: sechs ausgearbeitete Stunden mit Lehrkraftseite und Ablaufplan, fünf Materialseiten mit Lösungen, eine Unplugged-Aktivität, eine Filius-Einheit mit drei Aufgaben, drei Merkseiten für die Wand und ein Klausurvorschlag über 60 Bewertungseinheiten mit vollständigem Erwartungshorizont.  

Alle Zeichnungen sind selbst gemacht. Alle Kennzahlen sind aus denselben Kantenlisten gerechnet, aus denen auch die Zeichnungen entstehen – Bild und Tabelle können nicht auseinanderlaufen.    

Was drinsteht  

Seite 4 · Sechs Topologien. Bus, Stern, Ring, Baum, vollvermascht, teilvermascht – jede mit Zeichnung, Kennzahlen und der Frage, wo es diese Form heute wirklich gibt. Mit der ehrlichen Auskunft vorweg: Es gibt keine Norm, die diese sechs Begriffe definiert.  

Seite 5 · Vier Kennzahlen. n, m, D und der Zusammenhang κ/λ, alle sechs Topologien in einer Tabelle, vier Formeln zum Behalten und die Rechnung, die eine verbreitete Behauptung in einer Zeile erledigt: Ein vollvermaschtes Internet bräuchte 2,8 Milliarden Leitungen.  

Seite 6 und 7 · Geräte, Domänen und der Unterschied zwischen physikalischer und logischer Topologie – mit dem Hub als Musterbeispiel und der Präzisierung, die fast überall fehlt.  

Seite 8 · Fünf Sätze, die so nicht stimmen. Fünf Behauptungen aus frei zugänglichem Unterrichtsmaterial, jede mit dem Grund und dem, was stattdessen gilt.  

Seite 9 · Was belegt ist – und was nicht. Drei Spalten: belegt, uneinheitlich, nicht belegt. Die rechte ist die nützlichste.  

Seite 10 · Operatorenkarte, wörtlich aus der amtlichen hessischen Liste, auf dieses Thema hin ausgewählt.   Seiten 11 bis 23 · Sechs Stunden.

Jede mit Minutenplan, Sozialformen, fachlichem Hintergrund, der typischen Stolperstelle, einer Reserve für den Fall, dass Zeit bleibt, und einer Hausaufgabe.

Dazu die Materialseiten M 1 bis M 5, die Unplugged-Aktivität und die Filius-Aufgaben A 1 bis A 4.   Seiten 24 bis 26 · Alle Lösungen zu den Materialseiten.   Seiten 27 bis 29 · Klausurvorschlag mit Material A, B und C und Erwartungshorizont mit Bewertungseinheiten je Teilaufgabe.   Seite 30 · Quellen, Nutzungsrechte und was ehrlich gesagt sein soll.    

Die sechs Stunden

 Stunde 1 · Wer ist mit wem verbunden – Wie kommt eine Nachricht von hier nach Australien – über wie viele Stationen? (45 Minuten, M 1 · Sechs Netze ohne Namen)  

Stunde 2 · Vier Kennzahlen statt Meinungen – Wie macht man aus „ausfallsicher“ eine Zahl? (45 Minuten, M 2 · Kennzahlentabelle)  

Stunde 3 · Wer darf senden – Was passiert, wenn zwei gleichzeitig sprechen? (45 Minuten, M 3 · Drei Netzpläne)  

Stunde 4 · Physikalisch ist nicht logisch – Kann ein Netz sternförmig verkabelt sein und sich trotzdem wie ein Bus verhalten? (45 Minuten, M 4 · Physikalisch und logisch)  

Stunde 5 · Netze bauen in Filius – Hält die Theorie stand, wenn man sie zusammensteckt? (45 Minuten, A 1 bis A 3 · Filius)  

Stunde 6 · Warum das Schulnetz ein Baum ist – Warum hängt nicht einfach jeder Raum am selben Switch? (45 Minuten, M 5 · Das Musterschulnetz)    

Fünf Sätze, die in Netzwerkmaterial falsch stehen   – „Mithilfe von CSMA/CD können Datenkollisionen verhindert werden.“ Das CD steht für Collision Detection.

Das Verfahren verhindert Kollisionen nicht, es erkennt sie und räumt sie auf. – „Ethernet-Netzwerke werden nach der Bus-Topologie aufgebaut.“ Ethernet war ein Bus und ist heute ein Baum aus Sternen. – „Fällt beim Ring eine Verbindung aus, ist das gesamte Netz betroffen.“ Der Ring ist zweifach zusammenhängend: κ = λ = 2. Ob das Netz weiterläuft, entscheidet allerdings das Protokoll. – „Fällt der Sternverteiler aus, ist das gesamte Netz außer Betrieb.“ Über den Graphen stimmt das; über ein echtes Netz ist es zu grob, weil reale Netze Bäume sind. – „Ein Kabelbruch im Bus legt das ganze Netz lahm – weil die Verbindung unterbrochen ist.“ Der Bruch trennt den Bus nur in zwei Teile. Das eigentliche Problem ist die verlorene 50-Ohm-Terminierung – und das steht in kaum einem Schulmaterial.     Was dieses Material anders macht   Es rechnet. Aus „der Stern ist anfällig“ wird κ = 1, aus „der Ring ist ausfallsicher“ wird κ = 2 – genau ein Ausfall, nicht mehr.

Die Klasse begründet mit Zahlen statt mit auswendig Gelerntem.   Es sagt, was es nicht weiß. Eine eigene Seite trennt Belegtes von Uneinheitlichem und von Unbelegtem. Dass CSMA/CD veraltet sei, ist genauso falsch wie die Behauptung, Ethernet regle damit heute Kollisionen: Der Standard 802.3-2022 beschreibt es unverändert, und 2019 wurde mit 10BASE-T1S ein neuer Bus damit standardisiert.   Es nimmt den Bus ernst.

Ein geteiltes Medium ist keine Menge paarweiser Kanten – die Graphmodellierung stößt hier an ihre Grenze. Statt das zu verstecken, wird es zur Aufgabe im Anforderungsbereich III.  

Es begründet die Methode. Zur Frage, ob man Netzwerke besser unplugged, simuliert oder an echter Hardware lernt, gibt es für die Oberstufe keine belastbare Forschung. Gestützt ist nur, dass kombinierte Ansätze besser abschneiden – deshalb ist dieses Material zweiteilig.  

Es ist rechtlich sauber. lernsoftware-filius.de steht unter der GPL und darf im Unterricht ohne Lizenzfrage eingesetzt werden; Cisco Packet Tracer nicht – dessen Lizenz untersagt ausdrücklich die Verwendung zum Erstellen von Unterrichtsmaterial. Aus demselben Grund sind alle Geräte-Symbole selbst gezeichnet und keine CS-Unplugged-Aktivität übernommen.    

Lehrplanbezug   Hessen, Kerncurriculum gymnasiale Oberstufe Informatik (Ausgabe 2024, Stand 1.8.2025): Themenfeld E.1 Internetprotokolle, eines der drei verbindlichen Themenfelder der Einführungsphase, erster Inhaltspunkt „Rechnernetze als Vorstufe des Themas Internet, Aufbau und Bestandteile, Funktion von Komponenten“.  

Ehrlich dazu: Das Wort Topologie kommt im Kerncurriculum nicht vor. Die Topologien sind der fachliche Zugang zu „Aufbau und Bestandteile“, nicht ein eigenständig ausgewiesener Lehrplaninhalt. Deutlicher steht es in den Bildungsstandards der Gesellschaft für Informatik für die Sekundarstufe II (2016): Die Lernenden „entwickeln ein Netzwerk mithilfe geeigneter Strukturierungs- und Darstellungsmethoden“.  

Die Reihe ist auch außerhalb Hessens einsetzbar; die Operatorenkarte ist dann gegen die eigene Landesliste zu prüfen.    

Technisches   30 Seiten A4, PDF – einmal farbig, einmal in Graustufen für den Kopierer. Alles ist sofort einsetzbar; nichts muss nachbearbeitet werden.   Für Stunde 5 wird Filius benötigt (Version 2.13, kostenlos, GPL, läuft offline, braucht Java 17 oder höher). Das Programm liegt nicht bei, sondern wird verlinkt. Fällt der Computerraum aus, trägt die Reihe auch ohne Stunde 5.  

Kein Lehrwerksbezug. Keine Stockfotos, keine Fremdgrafiken, keine Hersteller-Icons. Die verwendeten Schriften stehen unter der SIL Open Font License.     Nutzungsrechte   Für den eigenen Unterricht beliebig oft kopieren; digital bereitstellen, wenn nur die eigene Lerngruppe Zugriff hat; die Klausur übernehmen, kürzen oder umbauen.   Nicht erlaubt: Weitergabe an Kolleginnen und Kollegen anderer Schulen, öffentliches Hochladen, Weiterverkauf oder Einbau in eigenes Material.    

Wie Netze gebaut sind. Sechs Topologien, vier Kennzahlen – und warum das Schulnetz ein Baum ist. Informatik · Einführungsphase · Gymnasium. Stand August 2026.