selbst vernetzen

Mit etwas Geschick, dem richtigen Werkzeug und dem Wissen über den Aufbau von Netzwerkkabeln lassen sich kleine Netze kostengünstig in Eigenregie realisieren.

Erstellt und verlegt man Netzwerk-Verkabelungen selbst, so kann man auf Grund des verhältnismäßig hohen Arbeitszeitanteils viel Geld gegenüber einer kompletten Installation durch eine Fremdfirma sparen. Der Aufwand für Spezialwerkzeug hält sich dabei in Grenzen.

Realistisch ist der Eigenbau für Netze bis etwa 20 Arbeitsplätze in einem Gebäude mit Entfernungen bis 100 Meter. Entscheidend sind die Räumlichkeiten und die Bauweise: Je mehr Wände und Flure in die Vernetzung einbezogen werden, desto komplexer und aufwendiger wird die gesamte Installation. Welche Regeln beachtet werden müssen und welche Spezialwerkzeuge nötig sind, beschreibt dieser Artikel.

Wahl der Topologie

Angesichts des etablierten Ethernet-Standards fällt die Entscheidung für eine geeignete Netzwerk-Topologie in einer normalen Büroumgebung nicht schwer: Twisted Pair (TP) ist die am weitesten verbreitete Variante mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis und der größten Ausbaufähigkeit im Hinblick auf zukünftige Technologien. Ältere Koax-Verkabelungen sind nicht mehr zeitgemäß.

Wer ein neues Netz aufbauen möchte, sollte auf Basis von Twisted Pair gleich zu 100-MBit-Ethernet (100Base-T) greifen. Alle modernen Ethernet-TP-Netzwerkkarten unterstützen sowohl 10 als auch 100 MBit pro Sekunde, nur bei den Hubs und Switches gibt es noch leistungsabhängige Preisunterschiede.

Bei der heute überwiegend eingesetzten TP-Verkabelung wird eine Sternstruktur realisiert. Jeder Arbeitsplatz wird mit einem eigenen, maximal 100 Meter langen Kabel an einen zentralen Hub oder Switch angeschlossen. LEDs an jedem Anschluss signalisieren eine aktive Verbindung. Durch diese Anzeige und die Sternstruktur lassen sich Netzwerkfehler sehr leicht orten.

Ein Ethernet-Netzwerk nur mit Hubs kann nicht grenzenlos erweitert werden, es gibt strikte Repeater-Regeln, die die Maximal-Längen festlegen.

Netzwerk für wenig Geld

Wohl die unangenehmste Angelegenheit beim Aufbau eines eigenen Netzwerk besteht in der Verkabelung. Sowohl die Auswahl des Kabels als auch die Verlegung wollen gut geplant sein. Netzwerkkarten sind heutzutage Massenware, Hubs und Switches lassen sich zur Not einfach austauchen. Das falsche Kabel aber führt dazu, dass das fertige LAN sich möglicherweise als Fehlinvestition erweist; und falsche oder schlechte Verlegung verdirbt die Freude am Netz.

Mit dem Kabel ist beispielsweise die Entscheidung verbunden, ob man Fast Ethernet einsetzen kann oder sich mit 10 MBit/s begnügen muss. Gerade für Heiminstallationen greifen viele auch heute noch fast automatisch zum Coax-Kabel. Damit lässt sich aber zwangsläufig nur eine Datenrate von 10 MBit/s erreichen - Fast Ethernet mit 100 MBit/s ist nur mit Twisted-Pair-Verkabelung und einer entsprechenden Sterntopologie mit Hubs und Switches möglich. Der Preis sollte bei der Entscheidung zwischen 10- und 100 MBit/s allerdings kaum noch eine Rolle spielen. Fast-Ethernet-Komponenten und -Kabel sind praktisch genauso günstig zu bekommen wie Coax-Kabel und 10 MBit-Karten. 20 bis 30 DM für eine 100 MBit-Netzwerkkarte sind auch bei 10 MBit-Karten kaum noch zu unterbieten. Zwar benötigt man zwangsläufig einen Hub oder Switch für die notwendige Twisted-Pair-Verkabelung aber auch die sind in erschwinglische Regionen angelangt. Zu beachten ist bei Hubs für Fast Ethernet, dass viele der Geräte im Preisbereich um die 150 DM nur 100 MBit/s unterstützen - es lassen sich also keine Geräte für 10 MBit/s anschließen. So genannte Dual-Speed-Hubs umgehen dieses Problem, indem sie die Rechner mit unterschiedlichen Datenraten automatisch zwei verschiedenen, internen Teilnetzen zuordnen, die dann über einen eingebauten Switch verbunden sind. Solche Geräte kosten dann mit 8 Ports um die 200 DM

Zudem: Bei diesen zentralen Verteilern kann man anfangs auf billige 10 MBit-Geräte zurückgreifen, da alle 100 MBit-Karten auch diese Datenraten unterstützen. Wenn es dann zu eng wird, reicht der Austausch des Hubs oder Switches. Mit einer Sternverkabelung auf Twisted-Pair-Basis ist man also auch im Eigenheim, der WG oder dem Büro auf der sicheren, da einfacher aufzubauenden Seite. Der Kauf von Coax-Kabeln und reinen 10 MBit-Netzwerkkarten lohnt sich heutzutage keinenfalls.

Der einfache Start, Der richtige Einbau

Auf diesen Punkt können wir nicht im Detail eingehen, da das Einbauen von Rechner zu Rechner recht unterschiedlich ist. Im Normalfall wird aber bei der Netzwerkkarte eine Einbauanleitung - evtl. sogar mit Bildern - mitgeliefert.

Je nach Betriebssystem und Netzwerkkarte benötigt Ihr eine Treiber-Diskette oder CD sowie Eure Installations-CD vom Betriebssystem. Bevor Ihr weitermacht solltet Ihr die beiden Medien griffbereit haben. Auch solltet Ihr Euch sicher sein, dass Ihr genau die Installations-CD mit der gleichen Version vorliegen habt, die Ihr auf Eurem System installiert habt. Bei Windows 95 und Windows 98 gibt es mehrere verschiedene Versionen (Windows 95, 95b,... Windows 98, Windows 98 Second Edition). Der Einsatz einer falschen Installations-CD kann dazu führen, das das Netzwerk nicht funktioniert oder im schlimmsten Fall euer Computer nicht mehr startet und Ihr euer System neu installieren müßt.

Zum Einbauen der Netzwerkkarte müßt ihr als erstes den Rechner runterfahren und abschalten, alle Kabel - vor allem das Stromkabel! - abziehen und das Gehäuse öffnen. Jetzt sucht Ihr auf dem Mainboard einen freien Steckplatz für eure Netzwerkkarte.

Grundlagen

Das Mainboard (auch Hauptplatine oder Motherboard genannt) ist eines der wichtigsten Teile im PC. Hier werden neben Hauptspeicher und CPU die diversen Karten eingebaut. Das folgende Bild zeigt einen Ausschnitt aus einem Mainboard. Deutlich zu erkennen sind die verschiedenen Steckplätze (Slots), die üblicherweise in einem aktuellen PC zu finden sind:

Wir gehen davon aus, dass Ihr eine PCI-Netzwerkkarte habt, die sieht vermutlich etwa wie folgt aus:

Einbauen der Karte

Wenn ihr einen leeren, passenden Slot gefunden habt, schraubt ihr die entsprechende Slot-Blende (das ist das Blech das vor dem Steckplatz im Gehäuse festgeschraubt ist) heraus und setzt an der Stelle die Netzwerkkarte ein. Die Karte fest in den Steckplatz drücken, sie sollte deutlich einrasten. Die Karte muß festgeschraubt werden, damit sie nicht bei der nächsten Erschütterung herausfällt. Jetzt könnt ihr das Gehäuse schließen und wieder alle Kabel anklemmen.

Anschliessen

Wenn der Rechner wieder zusammengeschraubt ist, dann müßt Ihr noch das Netzwerkkabel in die Netzwerkdose bei euch im Zimmer einstecken und das andere Ende des Kabels in die Buchse der neu eingebauten Netzwerkkarte stecken. Achtet dabei darauf, das Ihr nicht eine eventuell eingebaute ISDN-Karte mit der Netzwerkkarte verwechselt, denn das Netzwerkkabel läßt sich dort auch einstecken, aber dann funktioniert das Netz natürlich nachher nicht!

Das sichere Setup

Wenn ihr jetzt Windows startet, sollte eine neue Karte gefunden werden - eure Netzwerkkarte. Je nach Windows-Version und Kartentyp ist das weitere Vorgehen jetzt unterschiedlich. Wenn Ihr eine bekannte Markenkarte habt, die produziert wurde bevor das Betriebssystem auf den Markt kam, kann alles automatisch ablaufen und Ihr werdet eventuell aufgefordert euer System neu zu starten. Sollte das Betriebssystem über keinen Treiber für die Netzwerkkarte verfügen, so gibt es eigentlich bei jeder Netzwerkarte eine Treiberdiskette oder eventuell auch eine Treiber-CD, die man nun einlegen muß. Das Betriebssystem sollte auf der Diskette oder CD nach dem passenden Treiber suchen. Meist geschieht das vollkommen automatisch. Eventuell muß man noch auf der Treiber-Diskette oder der CD nach dem richtigen Verzeichnis suchen, in dem sich der Treiber befindet. Das Verzeichnis sollte so heissen, wie die Betriebssystemversion, die Ihr installiert habt (z.B, win95, win98, winme, win2000 oder ähnlich).

Bei Windows 9x oder 2000/XP sieht das dann so aus:

Um die Netzwerkkarte zu konfigurieren, ruft man das Menü Start/Einstellungen/Systemsteuerung/Netzwerk auf. Dort sollten neben dem Treiber für die Netzwerkkarte auch der Client für Microsoft-Netzwerke und das TCP/IP-Protokoll erscheinen. Dazu bestimmt man über den Button Datei- und Druckerfreigabe, dass andere Benutzer auf die Dateien und angeschlossenen Drucker des eigenen PCs zugreifen können. Das TCP/IP-Protokoll muss noch konfiguriert werden. Windows entscheidet sich standardmäßig für die Option IP-Adresse automatisch beziehen. Dabei versucht das Betriebssysstem nach dem Start, von einem sogenannten DNS-Server im Netzwerk eine Adresse zu bekommen. Falls kein solcher Server vorhanden ist, muss man für jeden Rechner selbst eine IP-Adresse auswählen.

Das Problem dabei: Keine Adresse darf zwei Mal vergeben werden. Da jedoch auch das Internet auf dem TCP/IP-Protokoll basiert, sind Millionen von Adressen bereits durch Rechner im weltweiten Netz belegt. Es gibt jedoch einige Adressbereiche, die speziell für hausinterne Netzwerke reserviert sind. Einer dieser Bereiche umfasst die Adressen von 192.168.0.0 bis 192.168. 255.255.

Zunächst markiert man also die Option IP-Adresse festlegen. Anschließend trägt man auf dem ersten Rechner beispielsweise die IP-Adresse 192.168.0.1 und die Subnet-Mask 255.255.255.0 ein. Der zweite PC bekommt dann die IP-Adresse 192.168.0.2, die Subnet-Mask bleibt gleich.

Nachdem die IP-Adresse und Subnet-Mask zugeordnet sind, verlässt man die TCP/IP-Konfiguration per Klick auf OK. Über den Reiter Identifikation vergibt man nun einen Computer-Namen und teilt den Rechner einer Arbeitsgruppe zu. Der Computer-Name ist die Bezeichnung, unter der der Rechner später in der Netzwerkumgebung erscheint, und muss – wie eine IP-Adresse – einmalig sein. Die Arbeitsgruppe sollte für alle Systeme gleich sein. Nachdem Computer-Name und Arbeitsgruppe feststehen, verlässt man die Netzwerkkonfiguration über zwei Klicks auf OK. Nach einem Neustart des Rechners sollte beim Start von Windows der Anmeldedialog für das Netzwerk erscheinen.

Die ferne Ressource

Um einen Ordner freizugeben, klickt man ihn mit der rechten Maustaste an, ruft im Kontextmenü den Punkt Freigabe auf und gibt mit der Option Freigeben als den Ordner oder das Laufwerk frei. Im Feld Freigabename trägt man den Namen ein, unter dem die Freigabe in der Netzwerkumgebung erscheinen soll.

Damit nicht jeder Benutzer völlig ungehindert auf die eigene Festplatte zugreifen kann, lassen sich eine Reihe von Sicherheitsoptionen definieren. Um überhaupt einen Zugriff auf den Ordner zu bekommen, muss ein Anwender im Netz zunächst das im Feld Schreibschutzkennwort definierte Kennwort kennen.

Über die Option Schreibgeschützt stellt man ein, dass sich die enthaltenen Daten nur lesen, aber nicht verändern lassen. Ist die Option Lese-/Schreibzugriff aktiviert, kann man die Dateien auch überschreiben beziehungsweise neue hinzufügen. Die dritte Option Zugriff abhängig vom Kennwort differenziert die Zugriffsrechte abhängig vom verwendeten Kennwort.

Neben Laufwerken und Ordnern lassen sich unter Windows auch Drucker freigeben. Damit können mehrere Benutzer im Netzwerk ihre Druckaufträge an ein und dasselbe Gerät schicken. Die Druckerfreigabe erfolgt über das Kontextmenü des Printers, über die Vergabe eines Kennworts lässt sich der Zugriff auf bestimmte Personen einschränken.

Der ständige Zugriff

Die Netzwerkumgebung von Windows 9x, NT, 2000 und XP zeigt alle am Netzwerk angemeldeten Rechner an. Eventuelle Freigaben sieht man nach einem Doppelklick auf einen der Rechnernamen. Ist der Zugriff auf einen der Ordner durch ein Kennwort geschützt, zeigt Windows nach dem Anklicken einen Anmeldedialog.

Wird ein Ordner häufiger benötigt, kann man auch eine feste Verbindung zu ihm herstellen. Dazu markiert man den Ordner im Explorer und ruft nach einem Klick der rechten Maustaste im Kontextmenü den Befehl Netzlaufwerk verbinden auf. Nach der Auswahl eines Laufwerkbuchstabens stellt Windows auf Wunsch die Verbindung bei jedem Neustart wieder her.

Hub-Kaskadierung

Falls ein Hub gerade in größeren Netzwerken entweder von der zulässigen Kabellänge oder der Anzahl der Ports nicht ausreicht, ist auch eine Kaskadierung (Hintereinanderschaltung) zulässig. Hierzu sind die meisten Hubs mit einem so genannten Uplink-Port versehen; oft lässt sich auch ein Port auf den Uplink-Modus umschalten. Der Unterschied liegt nur in der Pinbelegung.

Statt eines Uplink-Ports kann der Administrator daher auch so genannte Crossover- oder Kreuzkabel verwenden. Eine Kaskadierung ist allerdings nicht grenzenlos einsetzbar. Die Repeater-Regel besagt, dass maximal vier Hubs in Reihe erlaubt sind, wobei nur an dreien so genannte Endpunkte – PCs oder Server – angeschlossen sein dürfen.

Neben den physikalischen Vorgaben sollte der Anwender auch an die Bandbreite denken. Verwendet er beispielsweise drei kaskadierte Hubs mit je zwölf Ports und belegt diese voll, müssen sich rund 36 Stationen die Gesamtband-breite des Netzwerks von 100 MBit pro Sekunde teilen.

Durch das Ethernet-typische Kollisionsverfahren lässt sich diese Bandbreite noch nicht einmal voll nutzen: Mit höherer Belastung des Netzwerksegments nehmen die Kollisionen zu, so dass das Netz langsamer wird. Das Lastverhalten lässt sich deutlich verbessern, indem der Administrator die Hubs über einzelne Netzwerkkarten direkt an den Server anschließt.

Ein noch besseres Lastverhalten erzielt er mit Switches (keine Kollisionen) oder zumindest Port-Switching-Hubs (Reduzierung der Kollisionen durch Segmentierung des Netzes), die preislich zwischen Hubs und Switches angesiedelt sind.

Mit einem Y-Kabel lässt sich bei Ethernet und Fast-Ethernet eine voll belegte UTP-Dose für zwei Verbindungen nutzen.

Verkabelungstechnik (1)

Bei einem Netzwerk über mehrere Räume hinweg wählt man am besten eine feste Verkabelung in Leerrohren oder Aufputzkanälen in Kombination mit fest installierten Anschlussdosen, die bereits für 20 Mark zu haben sind. Als Stecksystem werden ebenso wie bei ISDN-Anschlüssen RJ-45-Stecker und -Buchsen verwendet. Man kann daher die gleiche Twisted-Pair-Verkabelung für die PC-Vernetzung im LAN und das Telefon verwenden.

Von der Anschlussdose zum PC kommen so genannte Patchkabel zum Einsatz. Befinden sich alle PCs in einem Raum und positioniert der Administrator dort auch den Hub (möglichst ein Modell ohne Lüfter wegen des erhöhten Geräuschpegels), bietet sich alternativ eine freiliegende Verkabelung nur mit Patchkabeln an. Das ist zwar handwerklich nicht so sauber, aber preiswerter, weil die Anschlussdosen wegfallen.

Möchte der Installateur kleinere Löcher für den Wand-Durchbruch bohren, besteht auch die Möglichkeit, am Patchkabel einen der Stecker abzuschneiden und mit einer speziellen Zange (Preis: etwa 50 Mark) einen neuen RJ-45-Stecker (Preis: etwa fünf Mark) nach der Durchführung durch die Wand aufzupressen. Am Anfang ist es allerdings eine ziemliche Geduldsarbeit, die acht Adern in der richtigen Reihenfolge in den Stecker einzuführen. Um das Handling zu verbessern, ist darauf zu achten, nur Stecker mit Einführhilfen zu verwenden.

Farbnormierungen bei RJ-45-Steckern

Für die Farbzuweisung zu den Pins gibt es bei Twisted Pair zwei Normen, die sich allerdings funktionell nicht unterscheiden.

Verkabelungstechnik (2)

Während das Patchkabel aus Litzen besteht, kommt bei der festen Verlegung zwischen den Anschlussdosen – für Unterputz oder Kanaleinbau – ein Kabel mit massiven Adern zum Einsatz.

Für das Auflegen der Adern an der Dose benötigt man ein spezielles LSA-Auflegewerkzeug (die Abkürzung steht für "löt-, schraub- und abisolierfrei"; Preis: etwa 70 Mark). Damit wird jede Ader in einen Schlitz gequetscht und das überstehende Ende abgeschnitten. Dieses Verfahren ist ebenso zuverlässig wie zeitsparend, und eine Dose ist in wenigen Minuten angeschlossen.

Durch eine geschickte Verdrahtung des Y-Kabels werden alle vier Adern einer voll belegten UTP-Dose genutzt.

Bei der Auswahl der Materialien muss darauf geachtet werden, für 100-MBit-Ethernet durchgängig Kategorie-5-taugliche Produkte einzusetzen. Als "Kat 5" werden Kabel bezeichnet, die für Übertragung bis 100 MHz geeignet sind.

Allerdings gibt es auch bei Einhaltung der Kat-5-Vorgaben noch Qualitätsunterschiede innerhalb der jeweiligen Kategrorien. So ist beispielsweise eine Abschirmung nicht unbedingt erforderlich, aber empfehlenswert. Weiterhin gibt es einfach und doppelt geschirmte Komponenten, die dann teilweise bereits die Kategorie 6 erfüllen.

Erweiterte Verkabelungsstandards

1995 wurden die ersten Verkabelungsstandards EN50173 und ISO/IEC 11801 veröffentlicht. Diese Standards definieren anwendungsneutrale Verkabelungen für Standorte mit einer maximalen Ausdehnung von 2000 Metern.

Noch in diesem Jahr sollen erweiterte Standards veröffentlicht werden. Die neuen Standards definieren den Permanent Link (das fest installierte Kabel) und den Kanal (die gesamte Kabelstrecke zwischen zwei aktiven LAN-Komponenten inklusive Abzweigungen, Patch-Panel und Patchkabel).

Notwendig wurde diese Aktualisierung in erster Linie durch die Einführung von Gigabit Ethernet. 1000Base-T belegt für eine Fullduplex-Übertragung vier Kupferpaare der Klasse D, wobei die Informationen parallel und gleichzeitig in beide Richtungen übertragen werden. Dadurch beeinflussen sich die Paare gegenseitig, und für den Permanent Link sowie für den Kanal sind zusätzliche Parameter zu spezifizieren.

Dies sind beispielweise PS-Next (Powersum-Next), PS-ACR, Elfext (Equal Level Far End Cross-talk) und Powersum-Fext. Zudem muss die maximale Laufzeitdifferenz (Delay Skew) niedrig sein, damit die Daten synchron übertragen werden.

Schirmungsvarianten TP-Kabel

Die Abschirmung der TP-Kabel ist ein wichtiger Faktor für die Störsicherheit und Strahlungsreduzierung.

Pinbelegungen

Wer seine Netzwerkkabel selbst verlegt, muss die Pinbelegungen und verschiedenen Kabeltypen kennen. So werden die Twisted-Pair-Kabel in bestimmte Kategorien eingeteilt. Parallel dazu gibt es noch eine Klassennormierung für die Übertragungsarten, die jedoch weniger gebräuchlich ist (siehe Tabellen). Das am meisten verwendete Kat-5-Twisted-Pair-Kabel dieser Spezifikation besitzt vier verdrillte Aderpaare, die von einer gemeinsamen Abschirmung umgeben sind. Dies gilt sowohl für Patchkabel als auch für Kabel in fester Verlegung.

Die Adernpaare sind farblich kodiert: Bei einem Paar ist jeweils der Mantel einer Ader voll eingefärbt, bei der zweiten Ader wechseln sich gefärbte sowie weiße Abschnitte ab. Festgelegt sind die vier Farben Grün, Blau, Orange und Braun. Manchmal sind an den Dosen die einzelnen Kontakte farblich markiert, dann ist die Belegung besonders einfach. Bei einer Nummerierung dagegen muss der Administrator selbst auf die richtigen Kontaktpaare achten (siehe Tabelle).

Pin-Applikation

Zwischen der Computer- und der Hubseite ist die Pinbelegung vertauscht. Für diese Verbindung braucht man normale 1:1-Patchkabel.

TP-Dosen besitzen üblicherweise immer zwei RJ-45-Anschlüsse, so dass zu jeder Dose zwei Kabel gelegt werden können. Allerdings benötigt man bei Fast-Ethernet nur zwei der vier Adernpaare, so dass auch eine "Spar-Verdrahtung" mit nur einem Kabel möglich ist. Zu empfehlen ist dies allerdings nicht, sondern vielmehr nutzt man voll belegte Dosen bei Bedarf doppelt durch Verwendung eines Y-Kabels. Voll verdrahtete Dosen sind universell einsetzbar, also auch für ISDN und für das zukünftige schnelle Gigabit-Ethernet.

Bezüglich der Farbnormen T568A und T568B ergibt sich funktionell kein Unterschied, es sind nur zwei Farbwerte miteinander vertauscht. Man sollte sich innerhalb eines Netzwerks wegen der Übersichtlichkeit auf eine Norm festlegen und diese konsequent einsetzen.

Patchkabel

Bei achtadrigen Patchkabeln sind die Kontakte 1:1 durchverbunden. Hält man die beiden Endstecker nebeneinander, dann erkennt man eine identische Pinbelegung – obwohl Sende- und Empfangsleitungen eigentlich gekreuzt sein müssten. Damit dies funktioniert, sind die RJ-45-Buchsen auf der Hub- und der Computerseite intern entsprechend angeordnet.

Bei einem Kreuzkabel sind Sende- und Empfangsadern vertauscht. Diese Kabel werden zum Kaskadieren von Hubs oder der direkten Verbindung zweier Netzwerkkarten gebraucht.

Will man jedoch zwei Hubs direkt miteinander verbinden, so benötigt man ein Kreuz- oder Crossover-Kabel, da die geräteseitige Kreuzbelegung fehlt. Neben der unterschiedlichen Pinbelegung beim Nebeneinanderhalten der Stecker erkennt man den Typ oft auch anhand der Farbgebung der Ummantelungen: Bei Kreuzkabeln weisen der Kabelmantel und die Isoliertüllen meist verschiedene Farben auf.

Klassennormierungen

Zwischen der Klassen- und Kategorie-Normierung gibt es enge Zusammenhänge. Twisted-Pair-Kabel werden nach Kategorien geordnet, die darauf laufenden Anwendungen nach Klassen.

Copyright © 2004 -2006 by Stefan Reiser . Alle Rechte vorbehalten.