Netzwerk Grundlagen

Welche Geräte werden in einem Netzwerk verwendet?

Clients
Endgeräte - Clients

Damit ein Netzwerk auch nützlich ist, benötigt es natürlich auch jemanden der es verwendet. Dies sind die Endgeräte - oder meist auch Clients genannt - die eine Verbindung zu einem Netzwerk haben. Clients sind PCs, Smartphones, Tablets, Laptops aber auch IoT-Geräte (Internet of Things) wie Kameras, Kühlschränke, Heizungen, ...

Server
Server

Server sind Computer die bestimmte Aufgaben für andere Systeme im Netzwerk übernehmen. Auf Servern werden zentral beispielsweise die Unternehmensdaten abgelegt, Benutzer und Berechtigungen konfiguriert und ähnliches.

Clients und Server müssen verbunden werden
  • Netzwerkkarten
    Netzwerkkarten

    Jedes Endgerät benötigt für den Zugriff auf das Netzwerk auch eine Hardwarekomponente. Diese wird als Netzwerkkarte oder auch als NIC (Network Interface Card) bezeichnet. Eine NIC kann entweder als Erweiterungskarte verbaut werden oder sie ist direkt (wie z.B. bei Smartphones oder Laptops) direkt in die Platine per Chip integriert.

  • Cat Kabel
    Patch Kabel, Cat Kabel

    Endgeräte werden mit sogenannten Patch Kabeln oder auch Cat Kabeln verbunden. Die Kabel sind genormt und für den entsprechenden Einsatz je nach Übertragungsgeschwindigkeit klassifiziert. Üblicherweise sind die ältesten noch im Einsatz befindlichen Kabel der Norm Cat-5 welche bis zu 1Gbit/s übertragen können. Üblicher sind jedoch Cat-6 und höher. Die Kabelverbindung zwischen Endgerät und Switch beträgt lt. Norm 100m wenn man eine "strukturierte Verkabelung" verwendet.
    Weitere Infos auf Wikipedia

  • Patchfeld
    Patchfeld und Netzwerkdosen

    In Unternehmen wird meist eine so genannte strukturierte Verkabelung verwendet. Dabei werden Verlege-Netzwerkkabel direkt in der Wand oder in Kabelkanälen verlegt. Auf der Seite der Endgeräte sind die Ausgänge meist über eine Netzwerkdose (auch CAT Dose oder LAN Dose genannt) realisiert. Das "andere Ende" wird einem 19" Schrank (Rack) in einem Patchfeld zusammengeführt. Die Stecker sind dabei sowohl bei Dose als auch Patchfeld weiblich. Damit können sowohl die Endgeräte als auch die Switches mit normalen Cat Kabeln "gepatcht" - also angeschlossen - werden.

  • Crossover Kabel
    Crossover Kabel

    Die einfachste Form eine Kommunikation zwischen zwei Endgeräten aufzubauen ist ein sogenanntes Crossover Kabel. Mit diesem Kabel können jeweils die Netzwerkkarten von zwei Geräten direkt miteinander verbunden werden.

  • Hub
    Hub

    Um mehrere Geräte miteinander verbinden zu können, kann auch ein Hub verwendet werden. Dieses Gerät verbindet einfach intern alle Kabel miteinander. Alle Endgeräte werden sternförmig mit dem Hub verbunden. Mehrere Hubs können über spezielle Ports oder über Crossover Kabel verbunden werden.
    Ein HUB arbeitet ausschließlich auf OSI Schicht 1
    Geschwindigkeiten: 10Mbit/s, 100Mbit/s

  • Switches
    Switch

    Einfach ausgedrückt sind Switches "intelligentere Hubs". Die Hauptaufgabe ist die gleiche, das Verbinden mehrerer Endgeräte zu einem Netzwerk - wiederum sternförmig. Anders als ein Hub gibt aber ein Switch nicht jedes Paket einfach an allen Ports aus, sondern nur an dem Port für den das Paket bestimmt ist. Aus diesem Grund muß ein Switch auch auf einer höheren Schicht im OSI Modell arbeiten.
    Die meisten Switches arbeiten auf OSI Schicht 2 (MAC-Adressen) oder 3 (IP Adressen).
    Eine weitere Unterscheidung bei Switches ist die Verwaltbarkeit. Einfache Switches können nicht konfiguriert werden - diese werden "unmanaged Switches" genannt. Dem gegenüber stehen "managed Switches" welche erweiterte Funktionen (VLANs, Sicherheitsfunktionen, usw...) bieten.
    Geschwindigkeiten: aktuell werden Switches meist mit 100Mbit/s, 1GBit/s, 10Gbit/s eingesetzt. Für Hochleistungs-Rechenzentren werden aber auch Switches mit bis zu 400Gbit/s eingesetzt

  • Firewall
    Router und Firewalls

    Um einzelne LANs miteinander zu verbinden werden sogenannte Router verwendet. Diese leiten (routen) Pakete von einem Netz in ein anderes.
    Firewalls (ausgenommen Personal-Firewalls) machen das selbe, allerdings nur - wenn es die Sicherheitsregeln erlaubt. So werden Netzwerke vor unberechtigtem Zugriff geschützt.

  • AP
    WiFi AccessPoints

    Für drahtlose Verbindungen werden AccessPoints verwendet. Diese erweitern meist ein kabelgebundenes Netzwerk um das Funknetzwerk. WiFi steht für Wireless Fidelity und definiert den am weitesten verbreiteten Standard für Funknetzwerke. WLAN wird bei uns meist als Synonym verwendet, bezeichnet aber eigentlich nur Wireless Local Area Network ohne den entsprechenden technischen Standard dahinter. Jedes Funktnetzwerk ist daher ein WLAN aber nicht jedes WLAN ist ein WiFi Netz.
    Die verschiedenen Standards unterscheiden sich hauptsächlich in der maximalen Übertragungsgeschwindigkeit und den verfügbaren Sicherheitsfunktionen. Aktuell werden meist Wi-Fi 4 (802.11n) bis Wi-Fi 6 (802.11ax) eingesetzt. Dabei könnten laut Standard maximale Geschwindigkeiten von 72Mbit/s bis etwa 9Gbit/s erreicht werden. Die tatsächliche Übertragungsrate von Wi-Fi Netzwerken hängt unter anderem - anders als bei kabelgebundenen Netzwerken - sehr stark von der Umgebung (baulicher Art), den gleichzeitigen Verbindungen und andere Funkübertragungen auf gleichem Frequenzband ab.

  • DSL Router
    DSL Router

    In kleineren Umgungen und fast immer in Heimnetzwerken übernehmen die DSL Router meist mehrere Aufgaben der oben genannten Geräteklassen. Sie haben einerseits eine Verbindung zum Internet über ein DSL Modem, bieten LAN Ports für ein kabelgebundenes LAN (Switch), haben Antennen für das WLAN (AccessPoint) und leiten den Netzwerkverkehr bei Bedarf in das Internet (Router) - schützen dabei das interne Netz (Firewall).

  • PowerLAN
    PowerLAN

    Eine weitere kabelgebundene Technik zur Erstellung eines Netzwerkes ist das sogenannte PowerLAN. Dabei wird die vorhandene Stromverkabelung für die Übertragung von Netzwerkpaketen verwendet. Der Vorteil liegt in der Nutzung der bereits vorhandenen Verkabelung. Allerdings kann es bei dieser Übertragungstechnik auch zu Störungen durch Stromzähler, Fehlerstromschutzschalter und ähnlichem kommen.
    Geschwindigkeiten reichen hierbei wiederum je nach verwendetem Standard zwischen 34Mbit/s und 350Mbit/s

Network
Und dann gibt es da noch ...

Themenbereiche gäbe hier noch viele. Von Glasfaser als Verbindung bis zu speziellen Netzwerkgeräten wie Storage über SAN oder NAS und noch unzähliges mehr...
Wär aber für "Grundlagen" alles etwas viel