Client

Anwendungen, die mit Servern kommunizieren

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Ein Laptop als Client, der mit dem Server kommuniziert.

Das Client-Server Modell stellt die Basis für viele Prozesse dar. Auch alltägliche Dinge, die wir am Computer erledigen, basieren auf diesem Prinzip. Doch was ist damit eigentlich gemeint und wie lässt sich ein Client definieren?

1. Client-Server-Modell

1. Client-Server-Modell

1.1 Was ist ein Client?

Bei einem Client handelt es sich um einen Computer oder eine Software, die mit einem Server (Zentralrechner) kommuniziert und von diesem Daten und spezielle Dienste in Anspruch nimmt. Der Client wird auch häufig als Clientanwendung oder Clientprogramm bezeichnet. Die Aufgabe des Clients besteht darin, Anfragen an den Server zu übermitteln und die Daten so aufzubereiten, dass der Nutzer sie auf seinem Endgerät ablesen kann. Der Client selbst erfüllt dabei keine Serveraufgaben, sondern dient lediglich als Schnittstelle zum Benutzer. Als Beispiele für Client- Anwendungen können E-Mail Programme, der Browser oder FTP-Clients genannt werden.

1.2 Was ist ein Server?

Bild eines Serverraums

Der Begriff Server hat in der Informatik zwei unterschiedliche Bedeutungen. Als Hardware wird damit ein Computer bezeichnet, der seine Ressourcen für andere Computer oder Programme zur Verfügung stellt. Für einen hardwarebasierten Server wird auch häufig der Begriff „Host“ verwendet. Als Software meint ein Server ein Computerprogramm, das mit dem Client kommuniziert und dessen Anfragen annimmt, weiterleitet und beantwortet. Der Server stellt dem Client meist über ein Netzwerk Funktionalitäten wie Dienstprogramme und Netzwerkdienste zur Verfügung und ermöglicht ihm den Zugang zu bereitgestellten Daten.

Für die Bereitstellung von Server-Diensten über ein Rechennetz kommt das Client-Server-Modell zum Einsatz. Der Datenaustausch zwischen Client und Server wird über spezifische Übertragungsprotokolle ermöglicht.

Das Client-Server-Modell sorgt dafür, dass Aufgaben und Dienstleistungen innerhalb eines Netzwerkes auf verschiedene Rechner verteilt werden können und mehreren Nutzern zur Verfügung stehen. Server, die Dienste über ein Netzwerk bereitstellen, sind dauerhaft in Bereitschaft, sodass Clients jederzeit auf den Server zuzugreifen und die Dienste nach Belieben nutzen können.

Darstellung des Client-Server-Modells.
Mittels seiner IP-Adresse und dem Port sendet der Client eine Anfrage an den Server. Dieser empfängt die Anfrage des Clients und antwortet diesem mithilfe der Adresse des Client-Computers und seinem Port.

1.3 Vorteile

Das Client-Server Modell dient der Verteilung von Aufgaben innerhalb eines Netzwerkes. Dieses Konzept bringt dem Nutzer viele Vorteile, die im Folgenden aufgelistet werden sollen:

  • Zentrale Administration: Der Server steht im Zentrum des Netzwerkes, sodass er alle Ressourcen der User z.B. eine zentrale Datenbank verwalten kann. Auch die Wartung ist so sehr einfach: So werden Softwareaktualisierungen z.B. nur auf den Servern durchgeführt, sodass die Clients davon meist nichts mitbekommen.

  • Einsparung von Ressourcen: Da Daten zentral gespeichert und jederzeit verfügbar sind, ist es nicht erforderlich, dieselben Daten nochmal auf den verschiedenen Client-Rechnern zu speichern.

  • Höhere Zugriffssicherheit: Die zentrale Datenspeicherung ermöglicht eine leichte Zugriffskontrolle. Vor dem Zugriff auf spezielle Daten müssen sich Clients beim Server authentifizieren.

  • Erweiterbares Netzwerk: Das Hinzufügen und Löschen von Clients ist möglich, ohne den Netzwerkbetrieb zu beeinträchtigen und ohne dass größere Änderungen erforderlich sind. Zudem kann die Anzahl der Clients prinzipiell uneingeschränkt erweitert werden.

  • Keine Standortabhängigkeit: Durch die zentrale Datenspeicherung sind Nutzer nicht an einen speziellen Standort gebunden, weshalb die Einsatzmöglichkeiten sehr flexibel sind.

    Ein Mann, der im Park arbeitet.
    Die zentrale Datenspeicherung ermöglicht es, auch von unterwegs zu arbeiten.
  • Hohe Ausfallsicherheit: Server sind vorallem aufgrund des RAID-Systems (Redundant Array of Independent Disks) sehr ausfallsicher.

1.4 Nachteile

Auch wenn die Vorteile des Client-Server-Modells überwiegen, so gibt es doch auch einige Schwachstellen, die im Folgenden genannt werden sollen:

  • Hohe Anschaffungskosten: Da der Server sehr leistungsstark ist, ist seine Anschaffung auch dementsprechend mit hohen Anschaffungskosten verbunden.

  • Server-Ausfall =Totalausfall: Da das gesamte Netzwerk um den Server herum aufgebaut ist, verursacht ein gezielter Angriff auf den Server oder ein Hardware-Defekt einen Totalausfall des Netzes, denn den Clients ist der Zugriff auf die Daten und Dienste des Servers verwehrt.

    Abhilfe kann hier eine redundante Ausstattung des Netzes mit mehreren Servern schaffen, was vor allem im Internet häufig eingesetzt wird. So werden die Dienste und Daten von mehreren Servern angeboten und gespeichert.

  • Serverüberlastung führt zu Zeitverzögerungen: Bei der Architektur des Client-Server-Modells steht den einzelnen Client-Server-Verbindungen eine gewisse Bandbreite zur Verfügung, die jedoch mit steigender Anzahl der Verbindungen sinkt. Dadurch kann bei vielen gleichzeitigen Anfragen an den Server eine Überlastung entstehen, wodurch längere Wartezeiten für die Clients resultieren.

1.5 Client-Server-Modell-Beispiele:

  • Webserver, auf dem Webseiten gespeichert sind z.B. Apache.

    Beispiel: Zuerst sendet der Client (PC oder mobiles Endgerät) seine IP-Adresse an den Webserver und übermittelt die Anfrage, die Webseite aufrufen zu können.

    Zeichnung eines Druckers.

    Der Server erhält die Anfrage und beantwortet diese, indem er die gewünschten Daten an den Client übermittelt. Danach wird die Webseite im Browser geöffnet.

  • Drucker-Server: Erhält den Druckauftrag vom Client und leitet diesen vom Computer an den Drucker weiter

  • File-Server: Auf diesem Server werden alle Dateien gespeichert, die die Nutzer erstellt haben. Als Netzwerkprotokoll wird hierbei meist FTP eingesetzt

  • E-Mail Server: Dieser Server stellt jedem Benutzer ein Postfach zur Verfügung, sodass anhand des Servers über E-Mails kommuniziert werden kann. Der E-Mail-Server verwaltet, speichert und verteilt E-Mails. Hierbei kommen folgende Protokolle zum Einsatz: IMAP, SMTP, POP, TLS.

  • Datenbank-Server: Stellt Clients mit Hilfe eines Datenbankmanagementsystems Daten zentral zur Verfügung, sodass diese parallel auf diese Daten Zugriff haben.

  • Proxyserver: Dieser Server stellt einen Benutzern einen zentralen Zugang zum Internet bereit und verwaltet diesen. Beim Einsatz eines Proxys als Netzwerkkomponente sorgt er dafür, die eigene IP-Adresse zu verbergen, um eine gewisse Anonymität im Internet zu schaffen.

  • VPN-Server: Mit dem VPN-Server wird eine verschlüsselte Verbindung auf ein Privat-Netzwerk ermöglicht.

2. Arten von Clients

2. Arten von Clients

Da es verschiedene Arten von Clients und auch einige Mischformen von diesen existieren, ist es notwendig diese zu kategorisieren. Unterschieden wird zwischen:

2.1 Fat Client

Spricht man von einem Fat Client, häufig auch Thick Client genannt, meint man dabei einen voll ausgestatteten, leistungsfähigen Desktop-Computer, der über ausreichend Rechenkapazität, ein Disketten und CD-ROM-Laufwerk, einen Plattenspeicher sowie leistungsstarke Grafikkarten verfügt.
Desktop PC Illustration
Bei einem Fat Client wird die eigentliche Datenverarbeitung lokal auf dem Client vollzogen, da er eigene lokal installierte Festplatten, Laufwerke oder Anwendungen besitzt. Der Fat Client besteht aus einer Programmierschnittstelle, der Hardware selbst und einer grafischen Benutzeroberfläche. Als Beispiel für einen Fat Client kann z.B. ein Windows-basierter PC genannt werden.

2.2 Thin Client

Das Pendant zum Fat Client ist der Thin Client. Beim Thin Client handelt es sich um einen Computer oder ein Programm, das weniger Hardware und Rechenleistung benötigt und auf einen Server angewiesen ist, um die Aufgaben zu erledigen. Das Betriebssystem, applikationsspezifische Funktionalitäten sowie Programm-Updates werden vom Server bereitgestellt. Dadurch können Wartungskosten sowie Rechnerleistung und Energie gespart werden. Als Beispiele können Windows-Terminals, Netzwerkcomputer und NetPCs genannt werden. Viele Thin Clients sind nur in der Lage die vom Server übermittelten Daten herauszulesen und Benutzereingaben an den Server weiterzuleiten.

Vor allem im Cloud-Computing kommt diese Client-Art häufig zum Einsatz. Denn durch das Outsourcing der Rechenleistung können Unternehmen von Thin-Clients profitieren. Aufgrund der minimalen Belastung, denen Thin-Clients ausgesetzt sind, haben diese außerdem eine längere Lebensdauer als klassische Desktop-Systeme.

2.3 Unterschied von Fat und Thin Client

Im Gegensatz zum Fat Client, sind Thin Clients nur mit dem nötigsten ausgestattete Computer, deren Aufgaben Server übernehmen, sodass die Abhängigkeit vom Netzwerk erhöht ist. Verglichen mit Fat Clients haben Thin Clients eine geringe Hardwareausstattung und dienen im Allgemeinen nur der Darstellung von Serverdaten auf dem Desktop und der Eingabe von Daten über Maus und Tastatur.

2.3.1 Vorteile eines Fat Clients

Der Fat Client ist von seiner Hard- und Software so aufgebaut, dass es ihm möglich ist, seine Aufgaben selbst zu erledigen, selbst wenn er gerade offline sein sollte. Er bezieht seine Ressourcen also meist lokal und nicht wie der Thin Client über ein Netzwerk. Dadurch können an den jeweiligen Server geringe Anforderungen (z.B. für die Bandbreite) gestellt werden. Aufgrund des installierten Betriebssystems auf dem Fat Client, können dort insgesamt mehr Anwendungen installiert werden und der jeweilige Server hat eine höhere Kapazität zur Verfügung, sodass mehr Clients bedient werden können.

2.3.2 Nachteile eines Fat Clients

Ein Fat Client bedeutet aufgrund komplexer Betriebssysteme einen hohen Administrationsaufwand und die Bereitstellung von Applikationen wird mit einer steigenden Anzahl von Arbeitsplätzen zur Herausforderung. Zudem birgt das Installieren von Software auf dem eigenen Client ein Sicherheitsrisiko.

2.3.3 Vorteile eines Thin Clients

Der größte Vorteil des Thin Clients ist der einfache Betrieb, denn anders als beim Fat Client läuft auf den Thin Clients nur Software, die für den Zugriff auf zentral betriebene Applikationen erforderlich ist. Zudem werden Thin Clients von den Herstellern häufig schon vorkonfiguriert, sodass sie nur noch an einem funktionierenden Netzwerk angeschlossen werden müssen und schon in Betrieb genommen werden können. Ein weiterer Vorteil gegenüber Fat Clients ist, dass die Anzahl einsetzbarer Thin Clients nahezu unbeschränkt ist. Thin Clients verfügen des Weiteren über keine beweglichen Teile, was Ihre Herstellung deutlich kostengünstiger macht.

Uhren, die die Lebensdauer von Thin- und Thick-Clients darstellen sollen.

Auch der Energieverbrauch fällt beim Thin Client deutlich geringer aus. Pro Thin-Client-Modell werden nur 10 bis 20 Watt benötigt. Im Gegensatz dazu verbrauchen leistungsfähige Desktop-Computer aufgrund von Mehrkern-CPUs zwischen 40 und 120 Watt - und das ohne Peripherie. Als letzter Vorteil soll die durchschnittliche Nutzungsdauer hervorgehoben werden. Diese beträgt bei Desktop-PCs lediglich drei Jahre. Bei Thin Clients liegt sie bei ca. 7 Jahren im Schnitt.

2.3.4 Nachteile eines Thin Clients

Der größte Nachteil eines Thin Clients besteht darin, dass dieser nur genutzt werden kann, wenn eine Netzwerkverbindung besteht. Das bedeutet, dass mobile Nutzer sie nur eingeschränkt verwenden können. Zudem stößt ein Thin Client schnell an seine Grenzen, wenn eine grafisch anspruchsvolle Anwendung mit vielen Server/ Client-Lösungen ausgeführt werden soll und das Netz nicht in der Lage ist, die Datenmenge schnell genug zu verarbeiten. Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass ein Thin Client im Allgemeinen nur wenige Peripheriegeräte wie eine Maus, Tastatur und einen Bildschirm erkennt.

2.4 Rich-Client

Rich-Clients, manchmal auch Smart Clients genannt, sind Frameworks oder Entwicklungsumgebungen, die den Großteil ihrer Aufgaben selbst auf lokaler Ebene erledigen und nur selten Aufgaben an den Server auslagern. Dadurch kann der Rich-Client ressourcenschonender arbeiten und bietet eine bestmögliche Skalierung und Performance von Anwendungen. Dadurch, dass die meisten Aufgaben auf der Nutzerhardware ausgeführt werden, kann der Rich-Client auch arbeiten, wenn keine Netzverbindung besteht.

Ein großer Vorteil gegenüber des Fat Clients besteht darin, dass beim Rich Client nicht nur ein Problem, sondern artverwandte oder artfremde Probleme gelöst werden können. So ist ein Rich Client nicht nur in der Lage, E-Mails zu lesen und zu versenden, sondern er kann auch Dateien per FTP hochladen und downloaden. Ein Rich-Client ist zudem aufgrund einer automatischen Online-Update Funktion im Client selbst oder einem WebStarter, einfacher zu verwalten und zu aktualisieren. Nachteile eines Rich Clients sind zum einen die höheren Kosten der Clients sowie die höheren Hardwareanforderungen.

2.5 Ein Überblick

Übersicht der Vor- und Nachteile der einzelnen Client-Arten.

2.6 Fazit

Die Vorteile von Thin Clients überwiegen in immer mehr Bereichen. Vor allem in komplexen Arbeitsumfeldern mit einer hohen Arbeitsplatzanzahl bieten sie eine günstige Alternative zum normalen Desktop-System. Aufgrund ihrer minimalen Belastung haben Thin Clients eine viel längere Lebensdauer als Fat Clients und so ist es absehbar, dass der Marktanteil von Thin Clients in den nächsten Jahren kontinuierlich steigen wird.

3. Client-Anwendungen & -Beispiele

3. Client-Anwendungen & -Beispiele

  • FTP Client: FTP steht für File Transport Protocol. Der FTP-Client ist für die Übertragung von Dateien erforderlich. Der FTP-Server stellt dem Client Dateien zum Herunterladen bereit und nimmt auch Dateien zum Upload auf. Der FTP-Client ist meist auf dem Computer installiert. Von ihm gehen die Anfragen für Datenübertragungen aus und er ist notwendig, um auf den Server zuzugreifen.
    Eine FTP-Adressierung im Browser könnte wie folgt aussehen:
    ftp://[ftp_username[:ftp_PWD]@]Servername[:Port]
E- Mail Server
  • E-Mail Client: Ein E-Mail Programm, auch E-Mail Client genannt, ist eine Software, mit der das Erstellen, Versenden, Empfangen, Filtern und Lesen von E-Mails möglich ist. Als Protokolle kommen hier SMTP, POP3 und IMAP zum Einsatz. E-Mail Clients können entweder eigenständige Programme oder aber ein integraler Bestandteil oder ein Plug-In von Smartphone- oder Internet-Browsern sein. Bekannte E-Mail Clients sind Microsoft Office Outlook, Windows Live Mail, Mozilla Thunderbird, Outlook Express, Apple Mail und Eudora.

  • SSH Client: Die Abkürzung SSH steht für Secure Shell und bezeichnet hier ein Programm, mit dem es möglich ist, eine sichere, verschlüsselte Netzwerkverbindung mit einem SSH-Server aufzubauen.

4. FAQ - häufige Fragen

4. FAQ - Häufige Fragen

1. Was macht ein Client?
Der Client übermittelt Anfragen an den Server und dient als Schnittstelle zum Benutzer, da er die Daten so aufbereitet, dass dieser sie auf seinem Endgerät ablesen kann.

2. Was ist der Unterschied zwischen Client und Server?
Ein Client übermittelt Anfragen an den Server und bereitet die Daten so auf, dass der Nutzer sie auf seinem Endgerät ablesen kann. Er dient als Schnittstelle zum Benutzer und fordert im Gegensatz zum Server aktiv einen Dienst an. Der Server verhält sich passiv und wartet lediglich auf Anforderungen vom Client und stellt den gewünschten Dienst bereit.

3. Was ist ein Web-Client?
Web-Clients werden auch Browser genannt und dienen im World Wide Web dazu, mit Hilfe des HTTPS Anfragen an den Web-Server zu schicken. Web-Client und Webserver kommunizieren über das Request-Response Verfahren. Dabei sendet der Web-Browser eine Anfrage an den Webserver z.B. über einen Websiteinhalt. Dieser übermittelt die gewünschte Datei an den Web-Client. Danach öffnet sich die Webseite im Browser.

4. Welche Vorteile hat ein Rich-Client gegenüber einem Fat Client?
Im Gegensatz zum Fat Client ist ein Rich Client ressourcenschonender. So kann nicht nur ein Problem gelöst werden, sondern es werden auch Lösungen für artverwandte oder sogar artfremde Probleme gefunden. Zudem ist ein Rich-Client aufgrund einer automatischen Online-Update Funktion einfacher zu verwalten und zu aktualisieren.

5. Weiterführende Links

5. Weiterführende Links:

Begriff (Duden)
Client Definition & Erläuterung (Wikipedia)
Sicherheit & Zukunft (Search Security)

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