Hardware-Knoten
Englisch: hardware node
Ein physisches Gerät, das mit einem Netzwerk verbunden ist und Informationen senden, empfangen oder weiterleiten kann.
Hardware-Node: Physisches Gerät im Netz mit Intelligenz
Ein Hardware-Node ist ein eigenständiges physisches Gerät, das mit einem Netzwerk verbunden ist und Daten origieren, empfangen oder weiterleiten kann. Im Gegensatz zu passiven Steckverbindern oder Verkabelung enthält ein Node Verarbeitungslogik, eine Netzwerkschnittstelle und typischerweise etwas lokalen Speicher oder Pufferkapazität. Router, Switches, Server, Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Industrie-Sensoren mit IP-Adressen und IoT-Gateways sind alle Hardware-Nodes. Jeder Node hat eine eigene Adresse im Netz und pflegt seinen eigenen Zustand.
In Ethernet-basierten Steuernetzen und verteilten Systemen ist der Hardware-Node der grundlegende Baustein. Eine Fertigungshalle mit 40 vernetzten Motoren, 12 Drucksensoren mit Ethernet-Modulen und 3 Gateway-Geräten enthält 55 Hardware-Nodes. Jeder Node hat eine eindeutige MAC-Adresse (für lokale Kommunikation) und oft eine IP-Adresse (für geroutete Kommunikation). Der Node kann aktiv, im Leerlauf oder im Schlafmodus sein, belegt aber immer eine Position in der Netzwerk-Topologie.
Wenn Nodes ausfallen und was sie ersetzt
Hardware-Nodes fallen aus, wenn ihre Netzwerkschnittstelle unzuverlässig wird, wenn die Verarbeitung zu langsam wird, um Paket-Warteschlangen zu bewältigen, oder wenn ihr interner Zustand beschädigt wird und nicht ferngesteuert zurückgesetzt werden kann. Ein Node, der nicht mehr auf Heartbeat-Meldungen antwortet, wird typischerweise isoliert oder abgeschaltet. Redundanz wird durch das Hinzufügen von Backup-Nodes eingeführt, die die Rolle des Primär-Nodes spiegeln, oder durch Ring-Topologien, die es dem Datenverkehr ermöglichen, um einen ausgefallenen Node herum zu fließen. In kritischen Systemen werden zwei Nodes parallel mit automatischem Failover betrieben.
Der Begriff Hardware-Node unterscheidet die physische Ausrüstung von softwaredefinierten Konzepten wie virtuellen Nodes in Cloud-Systemen oder logischen Nodes in Protokolldefinitionen. Er unterstreicht, dass an dieser Netzwerk-Stelle etwas Greifbares mit Stromversorgungsanforderungen und physischer Präsenz vorhanden sein muss. Eine Industrieanlage kann einen Hardware-Node nicht durch reine Software ersetzen; sie muss ein echtes Gerät kaufen und installieren, es verkabeln, konfigurieren und mit Strom versorgen.
Die Inbetriebnahme eines großen verteilten Systems bedeutet die Inbetriebnahme jedes Hardware-Nodes einzeln: Überprüfung der Konnektivität, Prüfung, dass die Firmware aktuell ist, Test, dass das Gerät auf Netzwerk-Abfragen antwortet, und Bestätigung, dass es Daten mit seinen Nachbarn austauschen kann. Ein einzelner nicht ansprechender Node kann kaskadierende Probleme verursachen, wenn erwartet wurde, dass er kritischen Verkehr weiterleitet oder wenn er Topologie-Discovery-Routinen blockiert.