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4. Netzwerke


Medientypen - Thin Ethernet - Twisted Pair - Yellow Cable - Glasfaser - Protokolle - Gateway-Rechner - Netzwerkplanung und Management - IP-Nummernvergabe - Verkabelung - Verwaltung des Netzwerkes -
In diesem Kapitel werden verschiedene Netzwerktechnologien kurz erläutert, um das zur Planung eines Netzwerkes notwendige Wissen zu vermitteln. Ein sicherlich sehr wichtiger Aspekt, der eine Einteilung der Netzwerke in Kategorien erlaubt, ist ihre Bandbreite oder Übertragungskapazität. Zur Zeit sind Netzwerke mit 10- und 100 Megabit/Sekunde Bandbreite am Markt erhältlich.

Eine andere Klassifizierung ist über die verwendeten Medientypen möglich, die im folgenden näher beschrieben werden.

4.1. Medientypen

Im Bereich der 10MBit- und 100MBit-Netzwerke haben sich verschiedene Medientypen etabliert. Die wichtigsten sind das mittlerweile seltene Thick Ethernet (Yellow Cable), Thin Ethernet oder Cheapernet (RG58 Kabel), Twisted Pair (STP oder UTP) und Glasfaser. Für alle diese Kabeltypen sind eigene Steckverbindungen erforderlich: Bei Thick Ethernet wird das Kabel direkt durch den Transceiver im wahrsten Sinne des Wortes "angestochen", bei Thin Ethernet werden BNC-Stecker verwendet; Twisted Pair wiederum benötigt RJ45-Stecker, während bei den Glasfaser-Lösungen mehrere verschiedene Steckverbinder in Gebrauch sind.

100 Megabit-Netzwerke werden ausschließlich mit Twisted Pair- oder Glasfasertechnologie realisiert.

4.1.1. Thin Ethernet

BNC-Netztopologie

Das Netzwerkkabel bildet einen Strang. Abzweigungen davon sind nicht erlaubt. Die einzelnen Stationen werden mittels T-Stücken in den Strang eingebunden. Wichtig dabei ist, daß das T-Stück direkt an der Ethernet-Karte angeschlossen werden muß. Verlängerungsstücke (wie bei einigen Druckerherstellern gesichtet) sind strikt verboten! Weiterhin muß die Mindestkabellänge zwischen zwei Stationen 80cm betragen. Die Gesamtlänge darf 180m (ohne zusätzliche Verstärker, sog. "Repeater") nicht überschreiten. Weiterhin gibt es eine Beschränkung auf max. 30 Stationen pro Strang. Der Strang wird an beiden Enden mit jeweils einem 50Ohm-Abschlußwiderstand terminiert.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Technik ist, daß bereits ein fehlerhafter Stecker oder eine einzige fehlerhafte Netzwerkkarte den Betrieb aller an diesem Strang angeschlossenen Stationen stören kann.

4.1.2. Twisted Pair

TP-Netztopologie

Twisted Pair Kabel gibt es in verschiedenen Ausführungen. Für Ethernet werden nur die Pins 1,2,3 und 6 der RJ45-Stecker verwendet, optional kann eine Abschirmung am Stecker angeschlossen werden. Im Gegensatz zum Thin Ethernet wird eine sternförmige Verkabelung verwendet, wobei ein Verstärker und Verteiler (ein sogenannter Hub) im Zentrum dieses Sterns steht. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, zwei Rechner direkt miteinander zu verbinden, was aber nicht üblich ist.

Vorteilhaft gegenüber einer Thin Ethernet Lösung ist die höhere Betriebssicherheit, da die einzelnen Geräte durch den Hub getrennt sind und ein einzelnes defektes Kabel nicht sofort zum Ausfall des gesamten Netzes führen muß.

4.1.3. Yellow Cable

Da Thick Ethernet (oder Yellow Cable) heute nur noch sehr selten im Einsatz ist, wird an dieser Stelle auf eine nähere Betrachtung dieses Medientyps verzichtet.

4.1.4. Glasfaser

Glasfaser ist heute noch sehr selten im Einsatz und daher mit hohen Kosten verbunden. Der Einsatz in kleineren und mittleren Netzwerken ist nur bei besonderen Bedingungen (wie z. B. im Wirkungsbereich starker elektromagnetischer Felder) sinnvoll.

4.2. Protokolle

Mit dem Anschluß einzelner Rechner an ein Netzwerk ist es natürlich nicht getan. Um die Kommunikation zwischen den angeschlossenen Maschinen zu regeln, existieren verschiedene Protokolle.

Eines dieser Protokolle ist das weit verbreitete und auch im Internet genutzte Standardprotokoll TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Beim TCP/IP-Protokoll erhält jeder Rechner eine netzwerkweit eindeutige Nummer, seine IP-Nummer (z. B. 192.1.2.12). Ein Teil dieser Nummer (hier 192.1.2) kennzeichnet dabei das Netzwerk, in dem sich ein Rechner befindet; Ein anderer (hier: 12) kennzeichnet den Rechner. In unserem Beispiel gehört also der Rechner 12 dem Netzwerk 192.1.2 an. Es gibt drei Klassen solcher Nummern: Klasse A (mit Nummern kleiner als 127.x.x.x), Klasse B (mit Nummern kleiner als 192.x.x.x) und Klasse C (192.x.x.x-254.x.x.x). Sie unterscheiden sich durch die maximale Anzahl der Rechner, die jeweils in einem Netz enthalten sein können (Klasse A: 16777214, Klasse B: 65534, Klasse C: 254). Das so gebildete Netzwerk wird auch als "Domain" bezeichnet. Es sind also z. B. alle Rechner, die dem Netz 192.1.2 angehören, in derselben "Domain". Ähnlich wie die Rechner selbst hat auch diese Domain neben ihrer Nummer noch einen Namen, um die Handhabung einfacher zu machen. Bei Netzwerken, die an das Internet angeschlossen sind, wird der Domainname üblicherweise von dem Provider, der den Anschluß bereitstellt vergeben. Bei Netzen, die nicht an das Internet angeschlossen sind, sind Sie bei der Wahl des Namens völlig frei, solange sie die Einschränkungen bei der Schreibweise beachten (nur Buchstaben, Punkte, Zahlen und Querstriche, keine Unterstriche, Leerzeichen, Umlaute oder sonstige Sonderzeichen).

4.3. Gateway-Rechner

Wenn ein Netzwerk Teil eines größeren Netzwerkes ist (z. B. ist das Computernetz einer Abteilung Teil des gesamten firmeninternen Netzes), dann werden diese Teilnetze oft über sogenannte Gateway-Rechner an das Gesamtnetz angeschlossen.

Diese Gateway-Rechner sind innerhalb ihres jeweiligen Teilnetzes die einzigen Rechner, die wissen, wie Rechner, die nicht zum lokalen Teilnetz gehören zu erreichen sind. Alle übrigen Rechner des Teilnetzes schicken Anfragen oder Datenpakete ganz einfach nur zu diesem Gateway-Rechner und überlassen ihm die korrekte Weiterleitung. In gewissem Sinne ist die Tätigkeit des Gateway- Rechners also mit der Aufgabe einer "Postverteilerstelle" zu vergleichen, wobei hier ausdrücklich darauf hingewiesen sei, daß hier keinerlei Zusammenhang mit dem Netzwerkdienst "Email" besteht! Das nachfolgende Bild soll helfen, die Funktion der Gateways zu verdeutlichen.

Gateway

Ein solcher Gateway-Rechner besitzt 2 Netzwerkanschlüsse und ist Mitglied in 2 verschiedenen Netzwerken. Im Bild wird diese Aufgabe vom Rechner "kermit" übernommen, der Mitglied im Klasse-C Netz 192.168.1 und im Klasse-A Netz 10 ist.

4.4. Netzwerkplanung und Management.

Im folgenden werden die wichtigsten Aspekte behandelt, die zu beachten sind, wenn sie ein eigenes Netzwerk planen und einrichten wollen.

4.4.1. IP-Nummernvergabe.

Laut RFC 1597 können die folgenden Addressbereiche für Netze, die nicht an das Internet angeschlossen sind verwendet werden:

10.0.0.0 - 10.255.255.255
172.16.0.0 - 172.31.255.255
192.168.0.0 - 192.168.255.255

Wenn Ihr Netz an das Internet fest angeschlossen werden soll, wenden sie sich bitte an Ihren Provider, um für das Internet gültige IP-Nummern zu bekommen oder verwenden sie für den Anschluß einen "Brückenrechner" (Gateway), der IP- Masquerading beherrscht. Für nähere Informationen zu diesem Thema empfehlen wir einschlägige Literatur, die in gut sortierten Fachbuchhandlungen erhältlich ist. Ein Betriebssystem, das IP-Masquerading beherrscht ist z. B. Linux.

4.4.2. Verkabelung

Nachdem Sie sich über den IP-Nummern-Bereich, den Sie in ihrem Netzwerk verwenden wollen im klaren sind, müssen sie sich für eine Verkabelungstechnik entscheiden und die entsprechenden Kabel und Zubehörteile einkaufen. Zur Auswahl stehen üblicherweise Twisted Pair oder Thin Ethernet (s. o.). Thin Ethernet hat den Vorteil der deutlich geringeren Anschaffungskosten (nur Kabel und Anschlußmaterial), aber auch den Nachteil der höheren Störanfälligkeit. Wenn der Kabelstrang an einer Stelle unterbrochen wird, dann ist das gesamte Netz lahmgelegt.

Bei Twisted Pair fällt durch die sternförmige Topologie dieser Nachteil weg, allerdings sind Twisted Pair-Kabel teurer, und es wird zusätzlich ein zentraler Knotenpunkt, ein sogenannter Hub benötigt.

4.4.3. Verwaltung des Netzwerkes

Der nächste Schritt ist die Vergabe und Verwaltung der IP-Nummern. TCP/IP bietet prinzipiell 2 Möglichkeiten, einer IP-Nummer einen Rechner zuzuordnen, die auch parallel genutzt werden können.

Die erste Möglichkeit ist, auf jedem Rechner lokal eine Datei zu verwalten, in der den IP-Nummern Namen zugewiesen werden. In UNIX-ähnlichen Systemen geschieht dies in der Datei "/etc/hosts", bei Windows95 findet sich diese Datei im Windows-Verzeichnis. Bei Windows NT ist diese Datei in "WINDOWS/SYSTEM32/DRIVERS/ETC" zu finden. Diese Datei hat immer den gleichen Aufbau (links eine IP-Nummer, danach durch Leerzeichen getrennt beliebig viele Rechnernamen, die dieser IP zugeordnet werden). Da ein Rechner bei TCP/IP durch seine IP-Nummer identifiziert wird, kann ein Rechner durchaus mehrere Namen haben. Genau genommen wird nicht der Rechner, sondern nur die Netzwerkkarte durch diese IP-Nummer identifiziert, aber da in den meisten Fällen nur eine Netzwerkkarte in einem Rechner steckt ist dieser Unterschied meist akademischer Natur. Diese Möglichkeit hat den Vorteil, daß sie beim Einrichten wenig Aufwand erfordert, jedoch steigt der Wartungsaufwand bei Änderungen an der IP- Nummernvergabe sehr schnell an (bei jedem Rechner muß die Datei "hosts" editiert werden). Diese Art der IP-Nummern-Zuordnung eignet sich bei Netzwerken mit bis zu 10 Rechnern sehr gut, bei mehr Rechnern wird der Verwaltungsaufwand sehr groß. Bei der MiNT'98-Installation werden sie beim Verwalten dieser Datei von den AdMiNTools unterstützt. Der Bereich "Rechnerliste" hat direkte Auswirkungen auf die Datei "/etc/hosts".

192.168.1.1 kermit
192.168.1.2 gonzo
192.168.1.3 fossy
192.168.1.4 piggy

Bei größeren Netzwerken bietet sich die Verwendung eines sogenannten Domain- Nameservers an, der zentral für alle am Netz beteiligten Rechner diese Zuordnung vornehmen kann. Wenn ein Rechner im Netz dann einen Namen auflösen muß, dessen IP er nicht aus seiner lokalen "hosts"-Datei ermitteln kann, sendet er eine Anfrage an diesen Nameserver, der mit der passenden IP-Nummer antwortet, sofern diese bekannt ist. Ein Netzwerk kann auch mehrere Nameserver besitzen. Um einen Nameserver einzurichten empfehlen wir dringend, sich passende Literatur zu besorgen. Es gibt z. B. Nameserver für Windows NT oder nahezu alle Unix-Derivate.


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