LAN-LEITFADEN - SMC

LAN-LEITFADEN 

Gebäude- und Campusnetze

Inhalt 

1. Einleitung 2 

1.1 Schwerpunkte und Zielsetzungen 

2. Anwendungs- und Einsatzbeispiele 2 

2.1 Beispiel 1: Rechner in einem Klassenraum sollen 

vernetzt werden 

2.2 Beispiel 2: Anschluss eines existierenden 

Klassenraums mit BNC-Netzwerk 

2.3 Beispiel 3: Mehrere Klassenräume werden 

vernetzt 

2.4 Beispiel 4: Einrichtung eines Multimedia- 

Klassenraums 

2.5 Beispiel 5: Drahtlose Vernetzung eines einzelnen 

Unterrichtsraums mit Anschluss ans Internet 

2.6 Beispiel 6: Drahtlose Versorgung der Aula 

mit Netzwerkzugang 

2.7 Beispiel 7: Anbindung entfernter Gebäudeteile 

mit Lichtleiterkabel 

3. Grundlagen 6 

3.1 Das OSI (Open Systems Interconnection) 

Referenz Modell 

4. Das Ethernet 8 

4.1 Offizielle Ethernet Standards 

4.2 Das Zugriffsverfahren 

4.3 Die Adressierung 

4.4 Verkabelung 

4.4.1 Thick Wire Coax 

4.4.2 Thin Wire Coax mit BNC-Anschluss 

4.4.3 Cat.5 Twisted Pair 

4.4.4 Glasfaser 

4.5 Konfigurationsregel bei 10 Mbit/s (Shared 

Medium) 

4.6 Längenbeschränkungen bei 10 Mbit/s Ethernet 

(Shared Medium) 

5. Fast Ethernet 12 

5.1 Konfigurationsregel bei Fast Ethernet (Shared 

Medium) 



5.3 Dual-Speed Hubs 

6. Gigabit Ethernet 14 

6.1 Konfigurationsregel bei Gigabit Ethernet 

7. Ethernet Switching 14 

7.1 Funktionsweise des Switches (Layer 2) 

7.2 Leistungsteigerung 

7.3 Vereinfachtes Netzwerkdesign 

8. Virtuelle lokale Netze (VLANs) 17 

9. Multimedia Netze brauchen 18 

Quality of Service (QoS) 

9.1 Voraussetzungen zum Einsatz von Quality of 

Service (QoS) 

9.2 Wirkungsweise von Quality of Service (QoS) 

10. Die optimale Anbindung des PC 19 

an das lokale Netzwerk 

10.1 Die Leistungsfähigkeit einer PC 

Netzwerkverbindung 

10.2 Remote Boot 

10.3 Wake on LAN 

10.4 Spezielle Netzwerk-Adapter für Server 

11. Funk-LANs (Wireless LANs, WLANs) 21 

11.1 Betriebsarten 

11.2 Fehlerfreie Übertragung selbst unter 

schwierigen Bedingungen 

11.3 WLANs sind „Shared Media”-Netze 

11.4 Zugangs- und Abhörsicherheit 

11.5 Beispiele für Einsatzbereiche

12. Netzwerksoftware und Anwendungen 25 

12.1 Beispiele für Anwendungen 

12.2 Netzwerkbetriebssysteme 

13. IP-Grundlagen fürs LAN 26 

13.1 IP-Adressen 

13.2 Dynamische Adressenzuteilung mit DHCP 

(Dynamic Host Configuration Protocol) 

13.3 Übersetzung der IP-Adressen in Ethernet 

Adressen 

13.4 Address Resolution Protocol (ARP) 

13.5 Internet Domain Namen, DNS (Domain Name 

Service) 

14. Eine kurze Einführung in das Thema 31 

„Netzwerk Management“ 

14.1 Aufgaben des Netzwerkmanagements 

14.2 Netzwerk-Management-Lösungen – 

von „simpel bis anspruchsvoll” 

14.2.1 Zugriff direkt am Gerät (Outband) 

14.2.2 Zugriff über das Netzwerk (Inband) 

14.3 SNMP und RMON

1. Einleitung 

Das vorliegende Dokument ist ein technischer Leitfaden 

und gibt eine Einführung in Netzwerktechnologien. Ziel ist 

es, ein Grundverständnis für die Funktionen und auch für 

die technischen Möglichkeiten zu vermitteln, die damit 

verbunden sind. Nur mit diesem Wissen ist es möglich, ein 

den heutigen Anforderungen entsprechendes Netzwerk 

zu konzipieren, das auch zukünftig wachsenden Ansprüchen 

gerecht werden kann. 

Der Schwerpunkt dieses Leitfadens liegt auf der Vernetzung 

innerhalb von Gebäuden bzw. eines Campusbereiches. 

Es werden die in diesem Zusammenhang gebräuchliche 

LAN-Technologien mit ihren Funktionsgrundlagen 

und Konfigurationsregeln vorgestellt. 

Das Spektrum umfaßt sowohl einfache, kostengünstige 

Ethernet-LANs, den Einsatz von LAN-Switches für Multimedia-Netze 

als auch leitungsungebundene Funknetze 

(WLANs). 

Eine Reihe praxisbezogener Beispiele soll Anregungen 

und Ideen geben, wie verschiedenste Anforderungen an 

eine Schulvernetzung mit einem Mix typischer Produkte 

und Technologien gelöst werden können. 

Dieser Leitfaden soll nicht die gerätespezifische Dokumentation 

der Hersteller ersetzen. Er soll vielmehr ein 

ausreichendes Hintergrundwissen vermitteln, um mit den 

zahlreichen Fachbegriffen zurechtzukommen und den 

Leser in die Lage versetzen, den Aufbau eines IP-Netzes 

zu verstehen. Dazu gehören neben der LAN-Technologie 

auch Informationen über die IP-Adressierung und Netzwerkdienste 

wie DHCP und DNS. 

2 

2. Anwendungs- und 

Einsatzbeispiele 

2.1 Beispiel 1: Rechner in einem Klassenraum sollen 

vernetzt werden. 

Ein Klassenraum soll mit 12 Rechnern ausgestattet 

werden. Im Zuge des rechnergestützten Unterrichts wird 

einer der Rechner als Server für verschiedene Daten und 

Anwendungen verwendet. Damit alle Schüler darauf 

zugreifen können, müssen alle Rechner miteinander 

vernetzt werden. Die Rechner sind bereits mit 10 Mbit/s 

oder 10/100 Ethernet Twisted-Pair Netzwerkanschlüssen 

ausgestattet. 

Mit einem kleinen 16-Port 10/100 Ethernet Switch und 

12 Cat.5 Twisted-Pair Anschlusskabeln können alle Stationen 

untereinander vernetzt werden. Es wird automatisch 

die richtige Anschlussgeschwindigkeit eingestellt. 

Zumindest der Server sollte mit 100 Mbit/s anschlossen 

werden, da er einen höheren Durchsatz benötigt. 

Alternativ sind auch einfachere Varianten möglich: 

Bei weniger Rechnern beispielsweise ein einfacher 8-Port 

10 Mbit/s Hub oder, wenn zumindest der Server mit 100 

Mbit/s arbeiten soll, ein 12-Port Dual-Speed Hub, der für 

die spätere gebäudeübergreifende Vernetzung auch noch 

eine weitere, modulare Anschlussoption unterstützt.

2.2 Beispiel 2: Anschluss eines existierenden 

Klassenraums mit BNC-Netzwerk 

Schon vor einigen Jahren ist ein Rechner-Klassenraum 

eingerichtet worden. Der Einfachheit halber wurden die 

Rechner damals mit Thin Wire Ethernet und BNC- 

Steckern vernetzt. Der Klassenraum bildet eine Insel. Er 

hat keine Verbindung zu dem neuen Netzwerk, das in der 

Zwischenzeit eingerichtet wurde. Aber auch dieser 

Klassenraum soll auf den jetzt existierenden Server mit 

den neuen Unterrichtsprogrammen zugreifen können. 

Dafür wird aber eine Verbindung zwischen den beiden 

Netzwerken benötigt. Der eingesetzte Switch oder Hub, 

an den auch der Server angeschlossen ist, verfügt noch 

über einen freien Port. Um das BNC-Netzwerk nicht 

umkonfigurieren zu müssen, wird eine Umsetzung von 

BNC auf Twisted-Pair benötigt. Dazu dient ein einfacher, 

kleiner 8-Port Hub, an den auch neuere PCs oder Notebooks 

angeschlossen werden können, die keine BNC- 

Stecker mehr unterstützen. 

2.3 Beispiel 3: Mehrere Klassenräume werden vernetzt 

Computer-unterstützter Unterricht findet eine immer 

höhere Akzeptanz. Sowohl Lehrer, als auch Schüler möchten 

davon profitieren. Klassenräume sollen mit Rechnern 

ausgestattet werden. Um den Verwaltungsaufwand gering 

zu halten, entscheidet man sich für einen zentralen Server, 

auf dem die benötigten Programme abgelegt werden. 

Dieser Server sollte in einem separaten Raum installiert 

werden. Zusätzlich zu dem Server wird in diesem Raum 

auch ein 10/100 Mbit/s Switch installiert, an welchen der 

Server angeschlossen wird. In den Klassenräumen wird 

ebenfalls ein Switch oder ein Hub eingesetzt, an welchen 

die Arbeitsplatzrechner angeschlossen werden. 

Jeder Switch oder Hub wird mit dem zentralen Switch im 

Server-Raum verbunden. Da dieser 10/100 Mbit/s automatisch 

erkennt, können damit problemlos verschieden 

schnelle Unterrichtsräume vernetzt werden. Die Auto 

MDI/MDI-X Funktion ermöglicht die Verwendung 

normaler Twisted-Pair Patch-Kabel auch zwischen den 

Switches. 

Der Switch bietet zusätzlich den Vorteil, dass er jedem 

Raum eine eigene, dedizierte 100 Mbit/s Verbindung zur 

Verfügung stellt, so dass Zugriffe von mehreren Schülern 

einer Klasse auf den Server bei dieser Anbindung keinen 

Engpass verursachen können. Des Weiteren wird der 

aktuelle Status sowie die Geschwindigkeit der einzelnen 

Verbindungen, zu PCs, Server und Hub durch verschiedenfarbige 

LED’s angezeigt, wodurch eine eventuelle Fehlersuche 

erheblich vereinfacht wird. 

3

2.4 Beispiel 4: Einrichtung eines Multimedia- 

Klassenraums 

Es soll ein eigener Multimedia-Klassenraum eingerichtet 

werden, um Unterrichtsinhalte mit modernen Methoden 

zu vermitteln. Für Multimedia-Anwendungen wird ein 

eigener Server eingerichtet, der auch im Serverraum stehen 

soll. Da diese Anwendungen bis zum Arbeitsplatzrechner 

hin, recht viel Bandbreite benötigen, soll der 

Server zumindest über Fast Ethernet und Full-Duplex, also 

200 Mbit/s, angeschlossen werden. Idealerweise verfügt 

er bereits über einen Gigabit Ethernet Anschluss. Die 

Arbeitsplatzrechner im Klassenraum werden jeweils über 

eine dedizierte Ethernet oder besser Fast Ethernet Leitung 

am Serverraum angeschlossen. 

Da dazu weitere Ports in der Zentrale erforderlich sind, 

erwägt man die Anschaffung eines größeren Switches mit 

24 oder 48 Ports. Der vorhandene Switch lässt sich problemlos 

mit angliedern. Das neue Gerät stellt mit QoSund 

Multicast-Filter-Funktionen die reibungslose Übertragung 

zeitkritischer, interaktiver Anwendungen sicher, 

auch wenn gleichzeitig Video-On-Demand Inhalte im Netz 

ausgestrahlt werden. Zusätzlich erlauben VLAN-Funktionen 

die Trennung verschiedener Gruppen und Serverinhalte. 

Als wichtige zentrale Komponente will man zur Funktionsüberwachung 

das Gerät über eine Netzwerk-Management-Anwendung 

verwalten können. 

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2.5 Beispiel 5: Drahtlose Vernetzung eines einzelnen 

Unterrichtsraums mit Anschluss ans Internet 

Eine Schule ist in einem Gebäude untergebracht, das 

unter Denkmalschutz steht. Es soll ein Klassenraum mit 

Rechnern eingerichtet werden, aber es können keine 

Kabel verlegt werden. Das ist inzwischen auch mit einer 

drahtlosen Vernetzung über Funktechnologie möglich. 

Alle PCs werden mit entsprechenden Schnittstellen- 

Karten ausgerüstet und können über Funk miteinander 

bzw. mit dem Server, der direkt an die Ethernet Schnittstelle 

der Basisstation (Access Point) angeschlossen ist, 

kommunizieren. Diese verfügt bei Bedarf zusätzlich über 

einen eingebauten DSL Router, über den der Internetzugang 

einfach und kostengünstig realisiert werden kann. 

Ein Drucker kann rechnerunabhängig netzwerkweit zur 

Verfügung gestellt werden. Die spätere Anbindung an ein 

leitungsgebundenes Hausnetz ist ebenfalls möglich.

2.6 Beispiel 6: Drahtlose Versorgung der Aula mit 

Netzwerkzugang 

Ein Schuljubiläum steht bevor, das groß gefeiert werden 

soll. Für die Feierlichkeiten wird die Aula ausgewählt. Es 

sollen auch die Möglichkeiten der neuen Unterrichtsformen 

vorgestellt und demonstriert werden. Dafür werden 

einige PCs in der Aula benötigt, die an das Schulnetzwerk 

angeschlossen sind und darüber auch einen Zugang 

zum Internet haben. Die Standplätze in der Aula sollen 

flexibel gewählt werden können, da keine Netzwerkkabel 

eigens für das einmalige Ereignis verlegt werden sollen. 

Notebooks mit WLAN-Adapter sollen, wie zuvor in den 

Klassenräumen, nun auch in der Aula an das Hausnetz 

über WLAN angebunden werden können. Der ideale 

Standort für den Access Point ist bedauerlicherweise weit 

von jeder Stromversorgung entfernt, kann aber – wenn 

von dem Access Point unterstützt – mit geringem technischen 

Aufwand (Power Injector) über das Twisted-Pair 

Kabel mit Strom versorgt werden. 

Dieses Verfahren ist immer dann sinnvoll, wenn kurzfristig 

ein Raum, wie Aula oder Turnhalle, an das Netzwerk angeschlossen 

werden soll und sich der Verkabelungsaufwand 

nicht lohnt. Da der Empfangsradius sehr stark von den 

baulichen Gegebenheiten abhängt (max. 30 m im Gebäude, 

ca. 300 m außerhalb von Gebäuden), ist auf eine optimale 

Platzierung der Basisstation zu achten. 

2.7 Beispiel 7: Anbindung entfernter Gebäudeteile mit 

Lichtleiterkabel 

Der Werkraum der Schule ist in einem eigenen Gebäude 

untergebracht. Auch in diesem Raum sollen nun PCs 

installiert werden, die mit dem restlichen Schulnetz 

verbunden werden sollen. Auf Grund der Entfernung 

(mehr als 100 m) können diese Rechner aber nicht direkt 

über Twisted-Pair an das Schulnetz angeschlossen werden. 

Daher entscheidet man sich für Switches mit Fast 

Ethernet Glasfaser-Uplink, um die Rechner in den entfernten 

Gebäudebereichen miteinander zu vernetzen. Der 

Anschluss an die Zentrale erfolgt über Glasfaserkabel, die 

bis zu 2 km lang sein können. Diese Leitungen werden im 

Full-Duplex Modus genutzt. Die Zentrale hat Anschlusskapazitäten 

für bis zu 24 Räume und kann bei Bedarf über 

weitere Geräte erweitert werden (Stack). 

Bei kleineren Installationen können auch einfache Konverter 

von Kupfer auf Glasfaser an beiden Enden dieser Verbindungen 

verwendet werden. Unterrichtsräume mit speziellen 

Anforderungen (Desktop-Publishing, etc.) lassen 

sich auch über Gigabit Ethernet Fiber-Links anbinden. 

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3. Grundlagen 

Die Aufgabenverteilung bei der Kommunikation in 

Computernetzen ist heute klar strukturiert. Die verschiedenen 

Bestandteile eines modernen Netzwerks, wie 

Kabel, Netzwerkgeräte, Betriebssysteme und Anwendersoftware 

können so entsprechend spezifischer Anforderungen 

kombiniert werden. Wie bei einem Baukastensystem 

lassen sich bestimmte Teile schrittweise ergänzen 

und verbessern und somit den aktuellen Anforderungen 

anpassen. Gleichzeitig sind dadurch Produkte verschiedener 

Hersteller „kompatibel“ und die Anschaffung insgesamt 

günstiger geworden. 

3.1 Das OSI (Open Systems Interconnection) 

Referenzmodell 

Das OSI Referenzmodell der ISO für Netzwerke gibt dabei 

einen guten Überblick über die Funktionsblöcke und 

beschreibt vor allen die Schnittstellen, an denen die am 

Markt verfügbaren Produkte zusammenarbeiten. Ein 

Grundverständnis dieses Modells für Netzwerke ist 

sowohl beim Aufbau, als auch beim Betrieb und bei der 

Fehlersuche wichtig. 

6 

Im Folgenden erhalten Sie eine kurze Erläuterung und 

Referenzen zu den in diesem Leitfaden gezeigten Netzwerktechnologien. 

Netzwerk-End-Knoten (PC, Server) führen 

Funktionen aller Layer durch. Dazwischenliegende 

Netzwerkkomponenten bilden jeweils nur einen Teil der 

unteren Layer ab. 

– Layer 1 (Physical Layer) 

Hier werden sowohl die verschiedenen physikalischen 

Übertragungsmedien (Kabel, Stecker, Steckerbelegung, 

etc.) als auch die entsprechende Signalisierung (Spannungs- 

und Stromwerte, Signalfrequenzen, Bitraten, 

Modulationsverfahren usw.) definiert. Hier geht es 

darum, Datenströme verschiedenster Art möglichst 

störungsfrei und möglichst weit über dein physikalisches 

Medium zu übertragen. Zum Teil werden bereits 

an dieser Stelle einfache Vorkehrungen gegen Abhören 

getroffen (z.B. bei Funknetzen). 

Typische Geräte, die auf dieser Ebene arbeiten sind 

neben den reinen Kabeln vor allem Modems, Medienkonverter, 

Repeater und Hubs. 

– Layer 2 (Data Link Layer) 

Hier geht es darum, den Layer 1 zu ergänzen und die 

Kommunikation zwischen zwei „benachbarten“ Systemen 

zu gewährleisten. Es kann sich um eine Einwahlverbindung 

zum Internet-Service-Provider handeln 

(Punkt zu Punkt) oder um ein lokales Netzwerk (LAN) 

mit vielen benachbarten Stationen (Broadcast Netzwerk). 

Gerade für Letzteres wird zusätzlich ein 

Zugriffsverfahren auf das physikalische Medium (Media 

Access Control, MAC) und eine Adressierung (MAC- 

Adresse) festgelegt. Auch die Wahl der optimalen 

Paketgröße, eines Fehlererkennungs- und Korrekturverfahrens 

und der Netzwerk-Zugangssicherung wird 

im Layer 2 definiert. 

Typische Beispiele für Layer 2 Komponenten sind sog. 

LAN-Bridges, LAN-Switches oder Link-Extender. 

Bekannte Layer 2 Protokolle sind Ethernet CSMA/CD, 

WLAN CSMA/CA und auf WAN-Links das Protokoll PPP.

– Layer 3 (Networking Layer) 

Immer dann, wenn die beiden kommunizierenden Rechner 

nicht „direkt benachbart“ im gleichen Layer 2-Netz 

sind, sondern noch andere Netzwerkstationen auf dem 

Weg dazwischen liegen, wird Routing erforderlich. Hier 

werden Stationen über Network Layer Adressen (z.B. 

IP-Adressen) identifiziert. Router oder Layer 3- 

Switches kennen den Standort der anderen Rechner 

durch den ständigen Austausch sog. Routinginformationen 

untereinander und können deshalb den kürzesten 

Weg für die Pakete dorthin wählen. Ebenso sind 

redundante Netzwerk-Designs auf Layer 3 möglich. 

Ein typisches Beispiel für Layer 3 Kommunikationsstruktur 

ist das Internet, mit seinen IP-Adressen, entsprechenden 

Routingprotokollen (RIP, OSPF, BGP) und 

seiner vermaschten Topologie. 

– Layer 4 (Transport Layer) 

Während auf Layer 2 dafür gesorgt wird, dass die Verbindung 

zwischen 2 direkt benachbarten Stationen, 

also auch zwischen 2 Routern möglichst fehlerfrei 

arbeitet, kümmert sich der Transport Layer um die 

Absicherung der Verbindung zwischen den beiden Endpunkten 

der Kommunikation (also den eigentlichen 

Rechnersystemen auf denen die entsprechenden 

Anwendungen laufen). Hier wird der Verlust von Paketen 

z.B. auf dem Weg über das Internet erkannt und 

ausgeglichen. Entsprechend den sehr unterschiedlichen 

Anforderungen an die Kommunikation auf dieser 

Ebene werden auch auf der Transport Ebene (Layer 4) 

verschiedene Betriebsarten (bzw. Protokolle) 

implementiert. 

Die verbindungsorientiere Betriebsart (z.B. TCP 

Transmission Control Protocol) wird beispielsweise für 

Dateitransfers oder den Webseitenzugriff verwendet, 

daneben gibt es auch einen verbindungslosen Modus 

(UDP User Datagram Protocol) u.a. für Audio- und 

Videostreams. 

– Layer 5 (Session Layer) 

Hier erfolgt die Zugangskontrolle zum Endsystem und 

es wird festgelegt, mit welchem Anwenderprogramm 

kommuniziert werden soll. Beispiele sind der Login für 

eine Netzwerkfreigabe, der Login für einen FTP-Server 

oder die Anmeldung auf einem abgesicherten Webserver. 

– Layer 6 (Presentation Layer) 

Um eine betriebssystemunabhängige unabhängige Darstellung 

von Schriftzeichen etc. zu gewährleisten, kann 

hier eine entsprechende Umsetzung in das Format der 

lokalen Anwendung vorgenommen werden. 

– Layer 7 (Application Layer) 

In diesem Layer arbeitet die eigentliche Anwendung 

selbst, die mit dem Gegenstück am anderen Ende der 

Verbindung kommuniziert. Typische Beispiele sind 

Web-Browser und Webserver, Mail-Clients und Mailserver, 

etc. 

Grundsätzlich ist – wie der Name schon sagt – das OSI 

Modell als ein Referenzmodell zu verstehen. Es hilft Funktionalitäten, 

Protokolle, Aufgaben von Netzwerkarchitekturen 

und Implementationen verschiedener 

Hersteller konzeptionell (abstrahiert) vergleichen zu 

können. 

7

4. Das Ethernet 

Für die Vernetzung von Rechnern im lokalen Bereich 

(LAN, Local Area Network) wird heute fast ausschließlich 

Ethernet eingesetzt. Standen in der Vergangenheit im 

Zuge der Entwicklung von Computernetzwerken noch 

eine Vielzahl von weiteren Technologien am Markt zur 

Auswahl, hat sich heute Ethernet als das dominierende 

Verfahren durchgesetzt. Den Selektionskampf hat Ethernet 

letztlich dadurch gewonnen, dass durch permanente 

Weiterentwicklung schrittweise ein Großteil der Vorteile 

konkurrierender Verfahren übernommen wurde und die 

Produkte durch steigende Verkaufszahlen inzwischen 

auch für Endkunden erschwinglich sind. So findet man 

heute, neben dem „ursprünglichen“ 10 Mbit/s Ethernet 

auch schnellere Varianten wie Fast Ethernet (100 Mbit/s) 

und Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s) als Teil der Standardausstattung 

aktueller PCs und Notebooks. Damit können 

kleinste Netze am Schreibtisch zwischen PC und Notebook 

aufgebaut werden, riesige Bürokomplexe mit Tausenden 

von Arbeitplätzen vernetzt oder auch in Städten 

die Haushalte angebunden werden. Neben Kupferleitungen 

dienen Glasfaserleitungen als physikalisches Transportmedium. 

Übertragen werden darüber, neben reinen 

Computerdaten heute auch Telefongespräche, Video- 

Konferenzen und Spielfilme. 

Anders als bei analogen Übertragungsverfahren werden 

dabei die Daten in Pakete verpackt, die dann entsprechend 

gekennzeichnet an den Zielknoten versendet werden. 

Nimmt die Übertragung einer kompletten DVD in der langsamsten 

Variante noch ca. 2 Stunden in Anspruch, bewältigt 

die Bandbreite der neuesten Ethernetprodukte mit 

10 Gbit/s die Datenmenge von 4,7 GB in wenigen Sekunden. 

Die Konzentration auf ein einziges Übertragungsverfahren, 

also Ethernet, vereinfacht das Design und den 

Betrieb von Netzwerken und der Betreiber kann sich 

somit verstärkt den Anwendungen selbst widmen. 

8 

4.1 Offizielle Ethernet Standards 

Sowohl das US-Amerikanische Normengremium IEEE 

(Institute of Electrical and Electronic Engineers), als auch 

das Internationale Standard Organisation ISO haben unter 

den identischen Rubriken IEEE 802.3 bzw. ISO8802-3 

verschiedene Ethernet Varianten standardisiert. 

10Base-5 Ethernet über Thick Wire Coax 

Kabel 

10Base-2 Ethernet über Thin Wire Coax Kabel 

10Base-T Ethernet über Twisted Pair Kupfer 

Kabel 

10Base-FL Ethernet über Glasfaser 

100Base-TX Fast Ethernet Twisted Pair Kupfer 

Kabel 

100Base-FX Fast Ethernet über Glasfaser 

(1300 nm) 

100Base-SX Fast Ethernet über Glasfaser 

(850 nm) 

1000Base-T Gigabit Ethernet über Twistet Pair 

Kupfer Kabel 

1000Base-SX Gigabit Ethernet über Glasfaser 

(Multimode) 

1000Base-LX Gigabit Ethernet über Glasfaser 

(Singlemode) 

10GBase-SX 10 Gigabit Ethernet über Glasfaser 

(Multimode) 

10GBase-LX 10 Gigabit Ethernet über Glasfaser 

(Singlemode)

4.2 Das Zugriffsverfahren 

Als vor mehr als 25 Jahren Ingenieure das Ethernet 

erfanden, dienten einfache Koaxial-Kabel als Übertragungsmedien. 

Da alle angeschlossenen Stationen 

gleichberechtigt, ohne zentrale Koordination, auf das 

Medium zugreifen sollten, wurde die Zugriffskontrolle auf 

alle Ethernet-Knoten gleich verteilt. Wie verhindert wird, 

dass dieses „Gruppengespräch ohne Diskussionsleiter“, 

geführt werden kann, ohne im Chaos zu versinken, 

beschreibt der Standard IEEE 802.3 (auch ISO8802-3) 

mit dem Zugriffsverfahren CSMA/CD. 

CSMA/CD steht für „Carrier Sense, Multiple Access with 

Collision Detection“ und arbeitet wie folgt: 

– Eine am Ethernet angeschlossene Station will Daten 

übertragen. Das geschieht zu einem beliebigen Augenblick 

und die Station muss jetzt selbst beurteilen („Multiple 

Access“), wann das Netzwerk dazu benutzt werden 

kann, ohne dabei eine möglicherweise gerade 

sendende Station zu unterbrechen. 

– Sie überprüft also zuerst, ob das Übertragungsmedium 

frei ist bzw. keine andere Station sendet („Carrier 

Sense“). 

– Ist dies der Fall, kann die angeschlossene Station 

unmittelbar darauf die Datenübertragung beginnen. 

– Ist jedoch gerade ein anderer Sendevorgang aktiv, wartet 

sie, bis dieser beendet ist. Da jede Übertragung am 

Ethernet paketorientiert ist, wird auch bei großen 

Datenmengen jeder Sendevorgang nach jeweils einem 

Paket unterbrochen. Sobald das Kabel danach wieder 

frei ist, wartet die Station noch für einen kurzen, zufällig 

gewählten Augenblick und darf danach, falls immer 

noch kein anderer sendet, selbst loslegen. 

– Durch Signallaufzeiten im Kabel kann es jedoch hin und 

wieder passieren, dass zwei Stationen etwa gleichzeitig 

mit einer Datenübertragung beginnen. Da sie das Sendesignal 

der anderen Station durch die Verzögerung 

noch nicht gehört haben, denkt jede von beiden, dass 

das Netzwerk frei sei. Im Verlauf des weiteren Sendevorgangs 

überlagern sich beide Pakete und werden 

dadurch unlesbar („Collision“). 

– Um zu vermeiden, dass dadurch Daten verloren gehen, 

sind die gerade sendenden Station darauf bedacht, solche 

Kollisionen zu erkennen („Collision Detection“), um 

in einem solchen Fall sofort abzubrechen und das Paket 

zum nächstmöglichen, günstigeren Zeitpunkt nochmals 

zu senden. 

Der Vorteil an diesem, auf dem ersten Blick etwas - 

chaotisch wirkenden System ist die Tatsache, dass diese 

Netze ohne eine zentrale Steuerinstanz arbeiten und die 

verfügbare Bandbreite nur unter den Stationen aufgeteilt 

wird, welche tatsächlich Daten übertragen wollen 

(„Shared Medium“). Alle Stationen in einem einfachen 

Ethernet LAN arbeiten in einer sog. „Collision Domain“, 

jedes Paket erreicht in einem Sendevorgang alle anderen 

Stationen, die für diese Zeit stillhalten und zuhören müssen. 

Die maximal erreichbare Bandbreite bei hoher Auslastung 

und vielen Stationen (max. 1024 Stationen pro 

Collision Domain) liegt dabei nicht höher als 70%. 

Gerade diese „Zufälligkeiten“ hatten anfänglich den Argwohn 

mancher Netzwerkplaner geweckt, doch funktionierten 

diese Netze bei 10 Mbit/s gut und zuverlässig und 

werden selbst heute noch bei einfachen, kleineren Installationen 

mit sog. Hubs realisiert. 

Da jedoch mit steigender Übertragungsgeschwindigkeit 

(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, etc.) und gleich bleibend 

großen Paketen die Collision Domains von den ursprünglichen 

2,8 Km bis auf wenige Meter schrumpfen müssten, 

damit CSMA/CD auch bei schnellen Netzen noch funktioniert, 

hat man mit Ethernet-Switching ein völlig kollisionsfreies 

Zugriffsverfahren entwickelt. Dieses Verfahren wird 

ausführlich in einem späteren Abschnitt erklärt. 

9

4.3 Die Adressierung 

Um bei einer Dateiübertragung zwischen 2 Rechnern 

eines größeren Netzes dafür zu sorgen, dass unbeteiligte 

Stationen diese Daten nicht empfangen und abspeichern 

brauchen, werden alle Pakete mit Absender- und Zieladresse 

versehen. Um eine aufwendige manuelle Vergabe 

dieser Adressen zu vermeiden, hat jedes Ethernet-Gerät 

eine weltweit einzigartige Adresse (MAC-Adresse oder 

auch Hardware-Adresse genannt). Das Adressierungssystem 

wurde mit 6-Byte-Adressen so gewählt, dass 

hochgerechnet für jeden Quadratmeter Landoberfläche 

der Erde 2 Adressen zur Verfügung stehen und der Vorrat 

so auf lange Zeit nicht erschöpft sein wird. 

Dieser Adressraum wird zur Hälfte für Stationsadressen 

verwendet (Unicast-Adressen) und beschreibt damit einen 

eindeutigen, einzelnen Empfänger im Netz. Das spielt, wie 

später beschrieben, beim Ethernet-Switching eine entscheidende 

Rolle. Die andere Hälfte wird zum Adressieren 

ganzer Gruppen (Multicast-Adressen) oder einfach aller 

Stationen (Broadcast-Adresse) verwendet. 

4.4 Verkabelung 

Es gab ursprünglich vier verschiedene Typen von Kabeln, 

um ein Ethernet-Netzwerk aufzubauen: 

– Thick Wire Coax 

– Thin Wire Coax oder auch BNC-Kabel oder „Cheaper- 

Net“ genannt 

– Cat.5 Twisted Pair oder einfach „Kupfer“ genannt 

– Glasfaser oder „Fiber“ genannt 

Bei all diesen Varianten gilt ein Grundsatz: 

Es dürfen keine Schleifen (Loops) geschaltet werden, da 

dadurch bereits bei der Übertragung eines einzigen Paketes 

dieses mit sich selbst „kollidiert" und unleserlich wird 

oder, wie beim Einsatz von Switches, Pakete einfach nur 

endlos im Kreise verschickt werden und das Netz schlagartig 

mit Vollast belegen. 

Wird dennoch aus Sicherheitsgründen (z.B. bei Kabelbruch) 

der gleichzeitige Betrieb mehrerer paralleler Verbindungen 

erwogen, gibt es dazu in hochwertigen Geräten 

10 

eine Reihe von spezielle Funktionen und Protokollen, um 

diese dann gewollten Schleifen (Loops) im Normalbetrieb 

zu unterdrücken. 

4.4.1 Thick Wire Coax 

Diese dicken, gelben Koaxial-Kabel findet man heute nur 

noch in relativ alten Netzwerkinstallationen. Bei Neuinstallationen 

werden sie nicht mehr eingesetzt. 

4.4.2 Thin Wire Coax mit BNC-Anschluss 

Auch die Thin Wire Coax Verkabelung wird heute kaum 

mehr eingesetzt, da der serienmäßig mitgelieferter 

Ethernetanschluss bei neuen Rechnern keinen BNC- 

Stecker mehr besitzt. Früher war diese Technik jedoch 

gerade für kleinere vernetzte Umgebungen attraktiv, da 

man neben einer entsprechenden Netzwerkkarte nur ein 

einfaches Koaxialkabel mit entsprechenden T-Stücken 

benötigt. An ein derartiges, bis zu 185 m langes und beidseitig 

terminiertes Coax-Segment können bis zu 30 Stationen 

angehängt werden. Mehrere dieser Segmente 

konnten mit sog. Repeatern verbunden werden. Der Nachteil 

an Coax-Netzen ist: 

Wenn ein Kabel beschädigt wird, sind alle Stationen an 

diesem Segment betroffen. 

4.4.3 Cat.5 Twisted Pair 

Diese Kabeltechnik stellt derzeit die Standardverdrahtung 

dar und besteht aus 4 jeweils verdrillten und voneinander 

geschirmten Leitungspaaren. Praktisch jeder neue Ethernet-Anschluss 

in Rechnern, Druckern, Telefonen etc. ist 

dafür ausgelegt. Zusammen mit dem verwendeten

Stecker (RJ-45) entspricht das Kabel einer bestimmten 

Güte-Kategorie (z.B. Cat.3, Cat.5, Cat.6 oder höher). Während 

Cat.3 für 10 Mbit/s ausreichend ist, unterstützt Cat.5 

höhere Signalfrequenzen und ist somit auch für Fast 

Ethernet und Gigabit Ethernet geeignet. In allen Fällen 

wird eine Kabellänge von bis zu 100 m unterstützt. 

Eine Variante dieser Kabel (Cross-over Kabel, verbinden in 

beiden Richtungen jeweils den Sendeausgang mit dem 

Empfängereingang) kann nun zur einfachen Verbindung 

zweier Stationen verwendet werden. Wenn jedoch mehrere 

Stationen vernetzt werden sollen, werden diese sternförmig 

an eine aktive Netzwerkkomponente (Hub oder 

Switch) angeschlossen. In diesem Fall übernimmt dieses 

zentrale Gerät die „Cross-over“-Funktion bei Verwendung 

normaler Patch-Kabel. Neue Netzwerkkomponenten 

unterstützen z.T. Funktionen wie Auto MDI/MDI-X. Man 

braucht in diesem Fall nicht auf die jeweils richtige Wahl 

des Kabels zu achten, denn diese Geräte passen sich 

selbständig an. 

4.4.4 Glasfaser 

Glasfaser oder Fiber-Links werden zur Überbrückung 

größerer Distanzen und bei hohen Bandbreitenanforderungen 

verwendet. Vergleichbar mit Cat.5 Netzen können 

damit sternförmig Gebäudebereiche angebunden 

werden (FTTO, Fiber to the Office), ohne Bindung an das 

100 m Limit von Cat.5 Twisted Pair Leitungen. Es können 

bis zu 2 km überbrückt werden. Über entsprechende Konverterlösungen 

auf Cat.5 in den Büroräumen lassen sich 

Endgeräte mit herkömmlichen RJ-45 Steckern anschließen. 

Glasfaser-Kabel sind zwar dünner und flexibler zu 

verlegen als Kupferleitungen, erfordern jedoch entsprechendes 

Know-How und Vorrichtungen zum Anschließen 

der Leitungen und Stecker. 

4.5 Konfigurationsregel bei 10 Mbit/s (Shared Medium) 

Damit der oben beschriebene Zugriffsmechanismus 

CSMA/CD unter den festgelegten Rahmenbedingungen 

(eine minimale Paketgröße von 64 Byte und 10 Mbit/s 

Übertragungsgeschwindigkeit) funktionieren kann, bedarf 

es genauer Konfigurationsregeln. Diese Konfigurationsregeln 

stellen sicher, dass auch im ungünstigsten Fall, die 

vorgeschriebenen maximalen Signallaufzeiten im Ethernet 

nicht überschritten werden können. So gibt es abhängig 

von Kabeltyp verschiedene Längenbeschränkungen 

und auch die Erweiterung (Verlängerung) über Repeater 

(Hubs) darf nicht unbeschränkt vorgenommen werden. 

So gilt für den Einsatz von Repeatern in Ethernet Netzwerken 

folgende Regel: 

Zwischen zwei verschiedenen Netzwerk-Stationen dürfen 

sich befinden: 

– Maximal 5 Kabel-Abschnitte hintereinander 

– Maximal 4 Repeater (Hubs) 

– Maximal 3 von den 5 Kabeln dürfen Koaxial-Kabel Segmente 

sein, an denen mehrere PCs angeschlossen sind 

– Maximal 30 Stationen an einem Coax-Segment 

(Thinwire) 

– Maximal 1024 Stationen in einer Collision Domain 

11



Kabeltyp Maximale Kabellänge Maximale 

(pro Segment) Netzwerkausdehnung 

Twisted Pair 

10Base-T 

100 m 500 m 

Thine Wire 185 m 555 m bei reinen 

Coax (BNC) Coax-Netz, in Kombi- 

10Base-2 nation mit Twisted 

Pair bis zu 755 m 

Glasfaser 2000 m bis 2800 m 

10Base-FL 

12 

5. Fast Ethernet 

Fast Ethernet funktioniert prinzipiell wie Ethernet, nur 

10mal schneller. Dies gilt jedoch nur für die Bandbreite 

(100 Mbit/s) und nicht für die Ausbreitungsgeschwindigkeit 

im Kabel selbst. Dieser Umstand ist dadurch zu 

erklären, dass die ursprüngliche Paketgröße beibehalten 

wird. Diese Paketgröße ist ein wichtiges Kriterium, um 

einfaches 10 Mbit/s Ethernet mit Fast Ethernet kombinieren 

zu können, da folgender physikalischer Effekt auftritt: 

Damit das CSMA/CD Zugriffsverfahren funktioniert, 

schrumpft eine Collision Domain auf etwa ein Zehntel der 

ursprünglichen Größe zusammen (Die „Größe“ definiert 

sich über die maximal erlaubte Signallaufzeit). Diesen 

Umstand gilt es beim Netzwerkdesign zu beachten, wenn 

einfache Repeater bzw. Hubs verwendet werden. Neue 

Technologien wie Switching befreien den Anwender wieder 

von dieser Einschränkung. 

Im Übrigen sind alle aktuellen Netzwerk-Adapter heute in 

der Lage, neben 10 Mbit/s auch 100 Mbit/s Netze zu nutzen 

(10BASE-T/100BASE-TX). 

5.1 Konfigurationsregel bei Fast Ethernet 


– Maximal 1 Class-I Repeater oder 2 Class-II Repeater 

zwischen 2 Endsystemen 

– Stackable Repeater (stackable Hubs) zählen in der 

Regel als ein Class-II Repeater 

– Da diese Collision Domains damit sehr klein bleiben, 

können mehrere Fast Ethernet Hub-Netze entweder mit 

Ethernet-Switches oder mit speziellen Extender-Modulen 

verbunden werden. 

Bei sog. Dual-Speed Hubs bilden alle aktuell mit 100 

Mbit/s genutzten Ports einen Fast Ethernet Hub. Somit 

sind die Beschränkungen bei der Kaskadierung auch hier 

zu beachten.



– Cat.5 Twisted-Pair: maximal 100 m zwischen der Netzwerkstation 

und dem Hub 

– Maximal 5 m Cat.5 Twisted-Pair zwischen zwei Class-II 

Kupfer-Repeater 

– Glasfaser: maximal 209 m zwischen der Netzwerkstation 

und dem Hub, vorausgesetzt, die anderen 

Anschlüsse sind als Twisted-Pair genutzt 

Es gibt noch eine Reihe weiterer Kombinationen im 

Zusammenhang mit Glasfaser Medien und den daraus 

resultierenden maximalen Längen. Generell kann man 

allerdings besonders bei Glasfasernetzen den Einsatz von 

Ethernet-Switches empfehlen, da dadurch sehr einfach die 

Beschränkung der Fast Ethernet Collision-Domain überwunden 

wird. 

5.3 Dual-Speed Hubs 

Dual-Speed Hubs sind Komponenten, die sowohl einen 

10 Mbit/s Hub als auch einen 100 Mbit/s Hub in einem 

Gehäuse bereithalten. Die Zuordnung der angeschlossenen 

Stationen erfolgt über eine 10/100-Autosensing- 

Funktion. 

Beim Einsatz sind folgende Punkte zu beachten: 

– Die beiden Segmente (10 Mbit/s und 100 Mbit/s) unterwerfen 

sich den gleichen Konfigurationsregeln wie normale 

Hubs der jeweiligen Geschwindigkeit. 

– Die Verbindung beider Segmente ist nicht grundsätzlich 

vorhanden, sondern muss in manchen Fällen extern 

über einen Switch oder ein optionales Modul gelöst 

werden. 

– Alle Anschlüsse sind Half-Duplex. Z.T. gibt es spezielle 

Extendermodule (geswitchter Uplink), die dann auch 

mit Full-Duplex betrieben werden können. 

13

6. Gigabit Ethernet 

Diese nochmals um Faktor 10 beschleunigte Variante ist 

z.Z. die schnellste Variante zur Anbindung von Servern 

und zugleich das Ende des „shared Medium“ Betriebs. 

Sollte CSMA/CD noch netzwerkübergreifend funktionieren, 

müsste man sich mit wenigen Metern begnügen, denn 

größer dürfte dann eine Collision Domain nicht mehr sein. 

Damit wird „Switching“ zur Ablösung der Repeater-Technologie 

(Hubs) notwendig. 

6.1 Konfigurationsregel bei Gigabit Ethernet 

– Cat.5 Twisted Pair: maximal 100 m zwischen der Netzwerkstation 

und dem Switch 

– Glasfaser: 

• Zwischen 220 m und 550 m bei Singlemode 

Glasfaser (1000Base-SX) 

• Zwischen 550 m und 10 km bei Singlemode Glasfaser 

(1000Base-LX) 

– Grundsätzlich werden Endgeräte direkt an die Switche 

angeschlossen 

– Gigabit Ethernet wird meist als „Backbone“ in großen 

Netzen mit vielen Ethernet- oder Fast Ethernet-Segmenten 

eingesetzt. 

14 

7. Ethernet Switching 

Mit der Markteinführung von LAN-Switches wurde nicht 

nur die Realisierung wesentlich leistungsfähigerer und 

größerer Netzwerke möglich, sondern auch Aufbau und 

Betrieb haben sich dank verschiedener, je nach Ausstattung 

der Geräte integrierter Zusatzfunktionen wesentlich 

vereinfacht. Netzwerke können komplett mit Switches 

aufgebaut werden, aber auch eine Kombination mit einfachen 

Hubs ist möglich. 

Da das schnelle Switchingverfahren inzwischen nicht nur 

im LAN auf dem Ethernet-Netzwerk Layer (Layer 2, L2), 

sondern auch bei LAN-Routern (auf Layer 3, L3) angewendet 

wird, unterscheidet man zwischen sog. L2- 

Switches (im allgemeinen Switches genannt) und L3- 

Switches. 

7.1 Funktionsweise des Switches (Layer 2) 

Der Switch ist eine Netzwerkkomponente, die dazu 

benutzt wird, ein lokales Netzwerk in separate LAN-Bereiche 

(Collision Domains) zu unterteilen. Der im Vergleich 

zu einfachen Repeatern (Hubs) höhere technische Aufwand 

bringt verschiedene Vorteile: 

Die verfügbare Netzwerkleistung und Bandbreite vervielfacht 

sich ohne Änderung der Verkabelung, angeschlossene 

Drucker, PCs und Server können mit unterschiedlich 

schnellen Netzwerkanschlüssen (10/100/1000 Mbit/s) 

betrieben werden und das unbefugte Abhören des Netzwerkverkehrs 

wird deutlich erschwert.

7.2 Leistungssteigerung 

Der erste Grund für die damit verbundene Erhöhung der 

Netzwerkleistung ergibt sich aus dem Umstand, dass bei 

einem Switch grundsätzlich jeder Port als eigenes Ethernet-Segment 

betrieben wird. Das vom Hub bekannte 

Phänomen, dass alle angeschlossenen Endgeräte zu einer 

Collision Domain gehören, wird beseitigt: 

Der Netzwerk-Zugriff kann an verschiedenen Ports somit 

gleichzeitig erfolgen. Die an verschiedenen Ports angeschlossene 

Stationen müssen nicht mehr aufeinander 

warten, sondern haben ein eigenes Ethernet LAN mit der 

dazugehörigen Bandbreite. 

Wird also beispielsweise ein vorhandener Ethernet-Hub 

mit 16 Ports durch einen Switch ersetzt, stehen damit 

dem Netzwerk sofort 16 x 10 Mbit/s zur Verfügung. 

Natürlich müssen die einzelnen Ports innerhalb des Switches 

miteinander verbunden sein, so dass die Kommunikation 

ungestört weiterlaufen kann. Genau hier arbeitet 

ein Switch jedoch deutlich intelligenter als ein Hub: 

Dieser leitet grundsätzlich jedes Paket an alle anderen 

Ports weiter, ungeachtet dessen, ob der Empfänger sich 

dahinter befindet oder nicht. Ein Switch jedoch lernt den 

Standort der verschiedenen Stationen anhand der Absender-Adressen 

in den Ethernet-Paketen und wird nach 

einer kurzen Lernphase Pakete nur noch zielgerichtet 

zum jeweils richtigen Port weiterleiten. 

Dieser Lernprozess erfolgt ohne äußeres Zutun automatisch 

während des Betriebs und wird nur durch die Größe 

des internen Speichers begrenzt. Bei großen Netzen sollte 

deshalb gerade bei einer zentralen Switchkomponente 

darauf geachtet werden, dass ausreichend viele Ethernet- 

Adressen gespeichert werden können (Adressen-Tabelle). 

Ein Nebeneffekt dieses Verfahrens ist, dass die zu einer 

bestimmten Verbindung gehörenden Pakete (Unicast- 

Pakete) nur an den beteiligten Ports zu sehen sind. 

Andere Stationen können diese Pakete nicht ohne weiteres 

abhören. Alle anderen Pakete, die an mehrere 

Stationen (Multicast-Pakete) oder alle Stationen (Broadcast-Pakete) 

adressiert sind, werden weiterhin an alle 

Switchports weitergeleitet. Damit sind grundlegende 

Such- und Benachrichtigungsfunktionen auch in einem 

„geswitchten“ Netzwerk möglich. 

Der zweite Grund für das Leistungssteigerungspotential 

eines Switches liegt in einer weiteren Eigenart seiner 

Arbeitsweise: 

Als vollwertiger Ethernet-Netzwerkknoten kann er Pakete 

vor der internen Weiterleitung an den entsprechenden 

Sende-Port zwischenspeichern. Damit können die Ports 

im Gegensatz zu einem einfachen Hub mit unterschiedlichen 

Geschwindigkeiten betrieben werden. 

Ein Server kann somit beispielsweise mit 1000 Mbit/s 

betrieben werden, während die PCs weiterhin mit 100 

Mbit/s angeschlossen bleiben. In der Praxis bedeutet das, 

dass 10 Anwender gleichzeitig mit ihrer vollen Bandbreite 

mit dem Server kommunizieren können, vorausgesetzt, 

sie sind an 10 verschiedenen Ports des Switches angeschlossen. 

Bei konsequenter Auslegung eines Netzes 

bedeutet das, dass man immer mehr von vorgeschalteten 

Hubs abgeht und wie dem Server auch jedem PC einen 

dedizierten Switchport zuteilt. 

Der dritte leistungssteigernde Effekt beruht auf folgendem 

Prinzip: 

Im Falle eines eigenen Switchports pro Arbeitsstation 

reduziert sich das jeweilige Netzwerk-Segment auf 2 Stationen. 

Den PC bzw. Server und den Switch selbst. Unter 

15

diesen besonderen Umständen sind beide Seiten in der 

Lage, auf den so genannten Full-Duplex Betrieb umzuschalten, 

was bedeutet, dass die betreffenden Stationen 

gleichzeitig senden und empfangen können. Die theoretische 

Bandbreite wird damit verdoppelt. 

7.3 Vereinfachtes Netzwerkdesign 

Auch wenn man womöglich geneigt ist, auf diesen zusätzlichen 

Leistungszuwachs zu verzichten, so hat der Full- 

Duplex Betrieb in der Praxis einen weiteren wichtigen Vorteil: 

Die Regeln für das Netzwerkdesign werden 

wesentlich einfacher und schnelle Netze mit Gigabit 

Ethernet (1000 Mbit/s) sind sogar nur noch auf diese 

Weise realisierbar. Bei der Bemessung erlaubter Leitungslängen 

und bei der Kaskadierung mehrerer Switches zählt 

in diesem Fall nur noch die Signaldämpfung und nicht 

mehr, wie bei Hubs, die Signallaufzeit (in der Collision 

Domain). Moderne Switching-Komponenten unterstützen 

aus diesen Gründen nicht nur verschiedene Geschwindigkeiten 

pro Port (z.B. 10/100 Mbit/s oder 10/100/1000 

Mbit/s), sondern neben Half-Duplex auch den Full-Duplex 

Betrieb. Beide Funktionen werden zwischen den Nachbar- 

Stationen auf die jeweils günstigste Betriebsart ausgehandelt 

(Auto-Negotiation). 

Bei der Kaskadierung mehrerer Switches wird die Verbindung 

somit mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit und 

im Full-Duplex Modus betrieben. Wenn dazu Kupferports 

eingesetzt werden, müssen entweder ein so genanntes 

Cross-Over-Kabel verwendet werden oder zumindest eine 

Seite unterstützt Auto MDI/MDI-X. 

In der Praxis bedeutet das: 

– Endgeräte können unabhängig von der Portgeschwindigkeit 

immer mit Kupferleitungen (Cat.5 

Qualität) von bis zu 100 m Gesamtlänge angeschlossen 

werden. Das gilt für 10 Mbit/s, 100 Mbit/s und 1000 

Mbit/s Ports. 

16 

– Innerhalb eines lokalen Netzwerkes können beliebig 

viele Switches kaskadiert werden und somit der Radius 

des Netzwerkes bei Bedarf entsprechend vergrößert 

werden. 

– Für Distanzen über mehr als 100 m zwischen 2 Switches 

empfiehlt sich der Einsatz von Glasfaserleitungen. 

Hier können, je nach Fiberport bis zu mehrere Kilometer 

überbrückt werden. 

Wichtig bei der Kombination eines Switches mit mehreren 

Hubs: 

Bei vorhandenen Hubs für den Anschluss von PCs kann 

man einen Switch als zentrale Komponente zur Verbindung 

mehrerer Hubs einsetzen. Hier gelten zwar weiterhin 

die in den vorherigen Kapiteln beschriebenen Ethernet 

Konfigurationsregeln für Repeater (Längenbeschränkung, 

max. Anzahl von Hubs in Serie), jedoch endet der Geltungsbereich 

jeweils am Port des zentralen Switches. Die 

Verbindung zwischen Hub und Switch benötigt ebenfalls 

das Auskreuzen von Sende- und Empfangsleitungen 

(Cross-Over Leitung oder Auto MDI/MDI-X), die Portgeschwindigkeit 

entspricht der des Hubs (10 oder 100 

Mbit/s), außerdem ist der Half-Duplex Modus notwendig. 

Solange jede einzelne Collision Domain in sich richtig konfiguriert 

ist, können auf diese Weise beliebig viele Netzwerke 

über Switches zusammengefasst werden. 

Durch die Funktion Auto MDI/MDI-X kann ein Switch automatisch 

erkennen, ob an einem Port ein Endsystem oder 

ein anderer Switch angeschlossen ist. Im zweiten Falle 

werden automatisch die Sende- und Empfangskabel ausgekreuzt 

und man benötigt keine speziellen Cross-Over- 

Kabel. 

Auto-Negotiation ist ein Signalisierungsverfahren, das 

zwei benachbarten Netzwerkstationen, die über einen 

Kupferanschluss miteinander verbunden sind, erlaubt, 

den optimalen Betrieb der Ethernet Netzwerkverbindung 

auszuhandeln (10 Mbit/s, 100 Mbit/s oder 1000 Mbit/s, 

Half-Duplex oder Full-Duplex Modus).

8. Virtuelle lokale Netze (VLANs) 

VLANs sind eine Funktionalität, die meist nur bei „intelligenten“ 

höherwertigen Switches gefunden werden kann. 

Um beurteilen zu können, ob man auf dieses zusätzliche 

Ausstattungsmerkmal Wert legen soll, wird die Funktionsweise 

und der damit verbundene Vorteil beim Netzbetrieb 

kurz erläutert. 

Mit der VLAN-Technik lassen sich die Ports eines Switches 

unterschiedlichen, völlig voneinander isolierten Netzwerken 

zuteilen. Das im Zusammenhang mit Switches beschriebene 

intelligente Weiterleiten von Paketen wird dadurch unterdrückt. 

Die Anzahl der realisierbaren VLANs hängt von dem 

jeweiligen Gerät ab, das theoretische Limit ist 4095. Da 

zum Einrichten von VLANs die Konfiguration des Switches 

geändert werden muss, ist diese Funktion nur bei so 

genannten managebaren Switches möglich. 

Der Einsatz von VLANs hat dreierlei Nutzen: 

– Sicherheit: Das Netzwerk kann in mehrere voneinander 

getrennte Netze aufgeteilt werden. Somit ist mit einem 

einzigen Switch der voneinander isolierte Betrieb eines 

Verwaltungsnetzes und eines Schulungsnetzes möglich. 

– Eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Netzwerkes. 

So können in einer LAN Infrastruktur verschiedene 

Netze, z.B. auf IP Ebene effektiv nebeneinander betrieben 

werden. 

– Vermeidung von Leistungsverlusten bei großen Netzen 

bei einem hohen Anteil von Multicast- und Broadcast- 

Paketen. Diese Pakete leitet ein Switch ohne VLAN-Funktion 

an alle Ports weiter, was bedeutet, dass bei Störungen, 

bei bestimmten Anwendungen oder auch einfach bei 

großen Netzen mit vielen Stationen besonders die langsamen 

Ports mit 10 Mbit/s mit diesen „Postwurfsendungen 

an alle Haushalte“ stark belastet werden. 

Anwendungsbeispiele: 

Wie erwähnt, lassen sich auf einem Switch beispielsweise 

2 VLANs einrichten, eines dieser Netze dient zur Verwaltung, 

das andere zur Schulung. 

Alternativ können natürlich auch zwei getrennte Switches 

verwendet werden. 

Ein gemeinsamer Server soll in beiden VLANs erreichbar 

sein. Der Port, an welchem dieser Server angeschlossen ist, 

kann beiden VLANs zugeordnet werden. Diese überlappen 

sich also am Serverport, ohne jedoch miteinander 

verbunden zu sein. 

Damit der angeschlossene Server auch unterscheiden kann, 

aus welchem VLAN die Anfrage kommt, kann der Switch die 

Pakete jeweils kennzeichnen, indem ein so genannter 

VLAN-Tag an einer bestimmten Stelle eingefügt wird. Der 

Server wird dann die Antwort ebenfalls mit diesem VLAN- 

Tag markieren, so dass der Switch diese Pakete in das richtige 

VLAN einspeisen kann, um danach diese Markierung 

wieder zu entfernen. 

Alternativ kann man den Server auch mit zwei Netzwerkkarten 

ausstatten. 

Das Verwaltungs- und Schulungsnetz soll an verschiedenen 

Stellen im Gebäude erreichbar sein. Dazu kann man mehrere 

Switches, an deren Ports diese beiden VLANs konfiguriert 

sind, untereinander verbinden. Diese Verbindungen 

arbeiten, vergleichbar mit dem oben erwähnten Serverport, 

für beide VLANs und markieren die Pakete zur Unterscheidung. 

Am Zielswitch angekommen, wird auch hier die Markierung 

wieder entfernt und an die Stationen des betreffenden 

VLANs weitergeleitet. 

Alternativ können auch verschiedene getrennte Verbindungsleitungen 

verwendet werden. 

17

9. Multimedia Netze brauchen 

Quality of Service (QoS) 

Moderne Datennetze werden zunehmend auch für 

Sprach- oder Bildübertragungen genutzt. Solange diese 

Datenströme nur in einer Richtung fließen, können dazu 

bei geringer Auslastung auch einfache Netzwerkkomponenten 

verwendet werden. Das empfangende Anwendungsprogramm 

kann dabei genügend Informationen 

zwischenspeichern, um damit netzwerkbedingte Unregelmäßigkeiten 

bei der Übertragungszeit (Jitter) auszugleichen, 

bevor sie ruckelfrei am Bildschirm oder am Audioausgang 

wiedergegeben werden. Arbeiten die Anwendungen 

jedoch interaktiv in beiden Richtungen, wie beispielsweise 

bei der LAN-Telefonie und soll die störungsfreie 

Übertragung unter allen Umständen unabhängig von 

der Netzwerkauslastung gewährleistet werden, benötigt 

man Switches und Netzwerkkarten mit QoS-Funktionen. 

Ein weiterer Einsatzgrund kann sein, dass man einer 

bestimmten Anwendergruppe oder Abteilung zu allen 

Tageszeiten und auch während Auslastungsspitzen durch 

weitere Nutzer die Netzwerkfunktion garantieren will. 

9.1 Voraussetzungen zum Einsatz von Quality of 

Service (QoS) 

Um in einem Netzwerk QoS gewährleisten zu können, sollten 

zumindest an möglichen Engpässen, also Leitungen, 

über die diese zeitkritischen Anwendungsdaten übertragen 

werden sollen und welche gleichzeitig mit anderen 

Daten (E-Mails, Dateiübertragungen, etc.) belastet werden, 

QoS-fähige Komponenten zum Einsatz kommen. Im 

Falle eines Gebäude- oder Campusnetzes wird das Netzwerk 

idealerweise komplett mit QoS-fähigen LAN- 

Switches ausgestattet. 

9.2 Wirkungsweise von Quality of Service (QoS) 

Normale Switche arbeiten „einspurig“, was bedeutet, dass 

beim Weiterleiten innerhalb eines Switches die Pakete 

beim ausgehenden Port in einer einzigen Warteschlange 

(Sende-Queue) auf das Absenden zum Nachbargerät 

warten. 

18 

Solange auf dieser Leitung die maximal mögliche Bandbreite 

noch nicht ausgeschöpft ist, können die Daten 

nahezu verzögerungsfrei weitergereicht werden. Bei einer 

Überlastung jedoch stauen sich die Pakete in der Sende- 

Queue, wodurch sowohl zeitkritische, als auch normale 

Daten gleichermaßen verzögert werden oder gar verloren 

gehen können. 

QoS-fähige Geräte haben mindestens 2 Sende-Queues pro 

Port. Die zeitkritischen Daten werden in die „Überholspur“ 

geleitet und können mit einer höheren Priorität und damit 

mit geringerer Verzögerung den Switch passieren. Durch 

eine Gewichtung der verschiedenen Sende-Queues kann 

auch die verfügbare Bandbreite pro Queue eingestellt werden, 

so dass umgekehrt auch noch genügend unkritische 

Pakete weitergereicht werden können. 

Die Zuordnung zur passenden Sende-Queue kann nach 

verschiedenen Kriterien erfolgen: Entweder signalisieren 

bereits die Endsysteme mit Hilfe einer Priorisierungsmarkierung 

jedes Paket oder der Switch selbst nimmt 

diese Markierung abhängig von den Eingangs-Ports vor.

10. Die optimale Anbindung des PC 

an das lokale Netzwerk 

Die Netzwerkkarte oder auch NIC (Network Interface Card) 

sorgt für die physikalische Verbindung mit dem lokalen 

Netzwerk. Spezielle Software (sog. Treiber) auf dem PC 

ermöglichen dem Betriebssystem mit der Netzwerk-Karte 

zu arbeiten. 

Namhafte Hersteller bieten üblicherweise eine ganze Reihe 

verschiedener Singlemode, um den zum Teil sehr unterschiedlichen 

Anforderungen bei Laptops, Arbeitsplatzrechnern 

und Server-Systemen optimal Rechnung zu 

tragen. Des Weiteren werden üblicherweise verschiedene 

PC Bus-Systeme, LAN-Technologien und Anschluss-Arten 

unterstützt. 

Um nun die optimale (Ethernet) Netzwerkkarten für einen 

Rechner auszuwählen, sollte der Netzwerk-Administrator 

folgende Punkte abklären: 

• Bus-Typ (PCI 32/64, PC-Card, CardBus, USB, …) 

• Anschluss-Art (Coax BNC, Kupfer / RJ45, Fiber / ST, 

Transceiver / …) 

• Übertragungsgeschwindigkeit (10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 

1000 Mbit/s) 

• Treiberunterstützung (Windows, Linux, BSD, MAC OS, 

etc.) 

• Spezielle Anforderungen (Arbeitsplatz-Rechner) 

• Remote boot 

• Wake-On LAN 

• Spezielle Anforderungen (Server) 

• Hohe Rechenleistung auf der Karte, 

Entlastung der Server-CPU 

• Effizientere Kommunikation auf dem System-Bus 

• QoS, VLAN 

10.1 Die Leistungsfähigkeit einer PC Netzwerkverbindung 

Die tatsächliche „Geschwindigkeit“ einer PC Verbindung 

zum Netzwerk hängt im Wesentlichen von der gewählten 

Art des Anschlusses und dem verfügbaren Bus-Typ ab. So 

lässt sich z.B. ein Fast-Ethernet (100 Mbit/s) Anschluss nur 

in Kombination mit einer 32-bit PCI Bus oder CardBus 

Schnittstelle im PC effizient nutzen. Gigabit Ethernet Karten 

(1000 Mbit/s) werden erst in einem 64-bit PCI-Steckplatz 

maximale Leistung bringen. 

Beim Anschluss eines Arbeitsplatzcomputers oder Servers 

direkt an einen Switch-Port kann – so diese Funktion auf 

beiden Seiten unterstützt wird – über diese Verbindung 

gleichzeitig gesendet und empfangen werden. Dieses Verfahren, 

bei dem eine theoretische Verdoppelung des Datendurchsatzes 

erreicht werden kann, bezeichnet man als 

„Full-Duplex“. 

19

10.2 Remote Boot 

Gerade in größeren Netzwerken wird gerne mit Verfahren 

gearbeitet bei denen Betriebssysteme, Anwendungen und 

Daten auf zentralen Servern gehalten werden. Systemadministratoren 

schätzen diese Möglichkeit, um einfach für 

hohe Datensicherheit zu sorgen und auch den Aufwand für 

Wartungsarbeiten (Softwareverteilung und Updates, Sicherungskopien) 

zu reduzieren. 

Ein Computer System, welches einen „Remote Boot” durchführt, 

benutzt zum Laden und Starten seines Betriebssystems 

anstatt lokaler Massenspeicher (wie Festplatten), 

Ressourcen auf dem Server. Dieses Verfahren wird von 

einem Boot-ROM (PROM, EPROM) gesteuert. Dieser Boot- 

ROM kann bei Netzwerkkarten nachgerüstet werden, wenn 

ein dafür vorgesehener Sockel vorhanden ist. 

10.3 Wake on LAN 

Bei „Wake on LAN” (WOL) handelt es sich um eine Technik, 

die dem System- bzw. Netzwerk-Manager die Möglichkeit 

gibt, „aus der Entfernung” einen Computer einzuschalten 

oder „aufzuwecken”. So lassen sich Wartungsarbeiten, wie 

das Einspielen von Software-Updates oder auch die Sicherung 

von lokalen Daten vornehmen, ohne dass jeder einzelne 

Computer im Netzwerk „persönlich” besucht werden 

muss. 

20 

Um die Funktion „Wake on LAN” nutzen zu können, benötigt 

man eine Netzwerkkarte deren Chip-Set diese Funktionalität 

unterstützt sowie einen geeigneten PC. Neben 

einem passenden Motherboard muss der Rechner auch 

über ein spezielles Netzteil verfügen, das eine Spannungsversorgung 

der Netzwerkkarte auch im ausgeschalteten 

Zustand ermöglicht. 

Bei dem Verfahren „Wake on LAN" wird von einer im LAN 

installierten Netzwerk Management Applikation ein entsprechendes 

Datenpaket („Wake-up Frame”) an den zu 

startenden Rechner geschickt. Die Netzwerkkarte 

empfängt dieses Paket und startet den PC. 

10.4 Spezielle Netzwerk-Adapter für Server 

Client-Server-Anwendungen fordern immer mehr Netzwerk-Bandbreite. 

So empfiehlt es sich, Server-Systeme 

nicht nur über entsprechend leistungsfähige LAN Verbindungen 

anzuschließen, sondern auch der speziell für Netzwerk-Server 

entwickelte Netzwerkkarten einzusetzen. 

Server-Karten bieten eine ganze Reihe von Funktionen, 

welche den Datendurchsatz im Server verbessern und die 

CPU entlasten. Diese Funktionen reichen von intelligentem 

Interrupt- und Bus-Management bis zur Fähigkeit bestimmte, 

rechenintensive Operationen (z.B. Berechnung 

der TCP/IP Check-Summe) direkt auf der Netzwerkkarte 

durchzuführen.

Die Unterstützung von QoS und VLAN Technologien sind 

weitere typische Anforderungen an Netzwerkkarten für 

Server-Anwendungen. 

Der Einsatz von drahtlosen Netzwerken ist durch die 

Ratifizierung des IEEE 802.11b Standards und der Einführung 

entsprechender Produkte, inzwischen eine interessante 

Alternative zu leitungsgebundenen Netzwerken geworden. 

Gerade im Zusammenhang mit dem zunehmenden 

Einsatz tragbarer Computer und dem Wunsch, auch außerhalb 

der festen Arbeitsplätze eine Anbindung ans Netz nutzen 

zu können, bietet sich die WLAN-Technik an. 

Eine Zertifizierungsinitiative, die den Namen WiFi (Wireless 

Fidelity) trägt, gewährleistet die reibungslose Funktion zwischen 

Produkten verschiedener Hersteller. 

11. Funk-LANs (Wireless LANs, 

WLANs) 

Der Einsatz von WLANs stieß anfänglich auf Bedenken, die 

jedoch heute weitgehend ausgeräumt werden konnten. 

– Die Sicherheit ist durch eine Ausweitung der Datenverschlüsselung 

verbessert worden. Offene WLANs, zu 

denen auch Unbefugte Zugang haben, sind in der Regel 

darauf zurückzuführen, dass diese Produkte im „offenen“ 

ausgeliefert werden und der Betreiber die zur Absicherung 

notwendige Erstkonfiguration versäumt hat. 

– Die Störung anderer Systeme, wie schnurlose Telefone, 

Mobiltelefone, Telemetrie- und Tonübertragungseinrichtungen 

ist durch die Nutzung des für WLANs weltweit 

freigegebenen gesonderten ISM-Frequenzbandes (Industrial, 

Scientific, Medical) weitestgehend ausgeschlossen. 

– Die Sendeleistung liegt mit 100 mW bei 5% der maximalen 

Sendeleistung eines Mobiltelefons und stellt damit 

ein vergleichbar minimales Risiko bzgl. gesundheitlicher 

Störungen dar. 

11.1 Betriebsarten 

IEEE 802.1b Komponenten können in verschiedener Weise 

betrieben werden: 

– Netze im „Ad-Hoc“-Modus setzen sich einfach aus mehreren 

Stationen mit WLAN-Netzwerkadaptern zusammen. 

Auf diese Weise können ohne weitere Zusatzkomponenten 

PCs untereinander vernetzt werden. 

– Netze im „Infrastruktur“-Modus arbeiten mit einer Basisstation, 

einem sog. Access Point als Vermittler zwischen 

den einzelnen Stationen. Zugleich verdoppelt sich 

dadurch die Reichweite im Vergleich zu „Ad-Hoc“- 

Netzen. Wenn mehrere dieser Access Point über ein leitungsgebundenes 

Netzwerk untereinander verbunden 

werden, ist für mobile Anwender auch der dynamische 

Wechsel zwischen diesen WLAN-Zellen möglich 

(Roaming). Hier sollte man, wenn möglich nur Access 

Point des gleichen Herstellers einsetzen. 

21

– Von einander getrennte, leitungsgebundene Netze 

können mit einer WLAN-Verbindung untereinander verbunden 

werden. Für diesen Zweck nutzt man spezielle 

Access Points (WLAN-Bridge), häufig kombiniert mit 

externen Richtantennen. Beachtet werden sollte auf 

jeden Fall, dass grundstücksübergreifende Verbindungen, 

bei der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und 

Post (RegTP) anmeldepflichtig sind. 

22 

11.2 Fehlerfreie Übertragung selbst unter schwierigen 

Bedingungen 

Die Datenübertragung erfolgt beim IEEE 802.11b Standard 

auf der Physikalischen Schicht (Layer 1 des OSI-Modells) 

unter Anwendung der DSSS-Technik (Direct Sequence 

Spread Spectrum). Dieses Verfahren wurde ursprünglich für 

militärische Zwecke entwickelt und ist erst seit kurzem 

zugänglich für den industriellen Einsatz. Auf einem 22 MHz 

breiten Frequenzband können damit, abhängig von der Einsatzbedingungen 

trotz der niedrigen Sendeleistung bis zu 11 

Mbit/s Bruttodatenrate erreicht werden. Sollte durch größere 

Entfernungen, Hindernisse wie Wände oder andere 

Funkquellen die Übertragung zunehmend gestört werden, 

sind diese WLAN-Komponenten in der Lage, schrittweise 

die Datenrate zu senken (11 – 5,5 – 2 – 1 Mbit/s). Dabei wird 

der immer kleiner werdende Frequenzbedarf des Nutzsignals 

mittels Frequenzspreizung weiterhin auf das 22 MHz 

breite Frequenzband verteilt. Das geschieht, indem jedes 

einzelne zu übertragenden Datenbit durch eine ebenfalls 

schrittweise angepasstes, bis zu 11 Bit lange Bit-Sequenz 

(bei 1 Mbit/s) ersetzt wird. Durch den dadurch steigenden 

Anteil redundanter Information, die gleichmäßig auf den 

genutzten Frequenzbereich verteilt ist, können Daten selbst 

dann noch fehlerfrei empfangen werden, wenn das 

Empfangssignal im Rauschen anderer Funkquellen zu verschwinden 

droht. Durch die Variation der Ersatzsequenzen 

wird es für Lauscher außerdem äußerst schwierig, auf die 

eigentlichen Nutzdaten Rückschlüsse zu ziehen. 

Das ISM-Band (2.4 GHz-2.48 GHz) erlaubt dadurch den 

gleichzeitigen Betrieb von bis zu 3 WLAN-Access Points auf 

engsten Raum. Dabei müssen bei der Konfiguration der 

Access Points 3 verschiedene Kanalnummern im 25 MHz 

Abstand gewählt werden. 

Weitere Entwicklungen bei den WLAN-Standards 

Nachden IEEE 802.11b Produkte der WLAN-Technik zum 

Durchbruch verholfen haben und eine weite Verbreitung 

gefunden haben, stehen inzwischen bereits noch schnellere 

Verfahren zur Verfügung.

– IEEE 802.11a mit Orthogonal Frequency Division Multiplexing 

(OFDM) Modulation 

Dieser Standard arbeitet im 5 GHz Frequenzband und 

erlaubt Bandbreiten bis zu 54 Mbit/s. Die Freigabe des 

entsprechenden 5 GHz Bereich ist in Europa jedoch an 

schärfere Bedingungen geknügft als in USA. Speziell bei 

der maximal erlaubten Sendeleistung bzw. deren automatischen 

Anpassung gelten bei uns strengere Vorschriften. 

Die für Europa angepasste Variante des Standards 

soll unter IEEE 802.11h beschrieben werden. Nur 

für den US-Markt zugelassene Produkte dürfen deshalb 

bei uns nicht betrieben werden. Durch die kleinere Wellenlänge 

der Funksignale bedingt, reduziert sich jedoch 

im Vergleich mit 2.4 GHz Technologien bei gleicher Sendeleistung 

die Reichweite bzw. Größe der Funkzellen 

unter typischen Einsatzbedingungen. Möglich sind 

Access Points, die bei gleichzeitigen Einsatz von 802.11b 

und 802.11a sowohl 11 Mbit/s als auch 54 Mbit/s Clients 

versorgen. 

– IEEE 802.11g mit Orthogonal Frequency Division Multiplexing 

(OFDM) Modulation 

Ebenfalls bis 54 Mbit/s ausgelegt, nutzt dieser Standard 

wie IEEE 802.11b das freie ISM-Band (2.4 GHz). Damit ist 

dieser auch bezüglich der Reichweiten mit IEEE 802.11b 

vergleichbar. Da jedoch beide Technologien unterschiedliche 

Modulationsverfahren einsetzen, wurde als wichtiger 

Bestandteil des Standards IEEE 802.11g der Hybridbetrieb 

mit bisherigen 802.11b Clients definiert. Damit 

wird eine sanfte Migration zu höherer Bandbreite möglich. 

– Auch gibt es Produkte, die sowohl IEEE 802.11b als auch 

eine Variante von IEEE 802.11g mit Packet Binary 

Convolutional Codes (PBCC) Modulation unterstützen. 

Durch dieses Modulationsverfahren, das mit dem bei 

IEEE 802.11b eingesetzten Verfahren technisch verwandt 

ist, werden zwar keine 54 Mbit/s erreicht, jedoch kann 

die Bandbreite von 11 Mbit/s auf 22 Mbit/s verdoppelt 

werden. 

11.3 WLANs sind „Shared Media”-Netze 

Alle WLAN-Stationen, die mit einem Access Point kommunizieren, 

stimmen sich auf den gleichen Frequenzbereich ab. 

Somit kann immer nur eine Station bzw. der Access Point zu 

einem bestimmten Zeitpunkt senden. Die theoretische 

Datenbandbreite von max. 11 Mbit/s wird also mit allen anderen 

Stationen geteilt. Davon geht, bedingt durch die zusätzliche 

Rahmeninformationen der besonderen WLAN-Pakete 

sowie der einzuhaltenden Wartepausen zwischen den einzelnen 

Pakten, noch einiges ab. In der Praxis kann man von 

ca. 6 Mbit/s nutzbarer Bandbreite ausgehen. Bei 20 WLAN- 

Stationen bleiben davon rein rechnerisch für jeden bei 

gleicher Lastverteilung 300 Kbit/s übrig. 

Da jedoch im durchschnittlichen Betrieb selten alle Stationen 

gleichzeitig Netzwerklast erzeugen, kann die verfügbare 

Bandbreite durch ein intelligentes Zugriffsverfahren 

auf die tatsächlich aktiven Teilnehmer verteilt werden. Dieses 

Verfahren arbeitet auf Schicht 2 des OSI-Modells, wird 

mit CSMA/CA (Carrier-Sense-Multiple-Access/Collision- 

Avoidance) bezeichnet und gleicht bis auf einen Unterschied 

dem Ethernet-Zugriffsmechanismus CSMA/CD. Während 

bei der leitungsgebundenen Variante auftretende 

Kollisionen von allen daran beteiligten Stationen zuverlässig 

erkannt werden können, wird bei WLANs durch entsprechende 

Koordination bereits im Vorfeld einer Paketübertragung 

dafür gesorgt, dass der Kanal frei ist. Das geschieht 

durch unterschiedliche Wartezeiten der beteiligten Station 

nach jeder Paketübertragung. Sollten die Daten dennoch 

durch Kollisionen verloren gehen, werden diese erkannt, da 

anders als beim normalen Ethernet, hier mit paketweiser 

Empfangsbestätigung -gearbeitet wird. Ein Grund dafür, 

dass trotz der Vermeidungstrategie dennoch Kollisionen 

auftreten können, liegt darin, dass die Synchronisation im 

„Infrastruktur“-Modus, also in WLAN-Zellen mit einem 

Access Point nicht immer möglich ist. Hier können weit von 

einander entfernte Stationen zwar noch mit dem Access 

Point kommunizieren, sich aber unter Umständen selber 

nicht mehr gegenseitig „hören“. Jede sendewillige Station 

wartet normalerweise, bis eine andere fertig ist, was aber 

hier nicht mehr zu erkennen ist. 

Durch das wiederholte Ausbleiben der Empfangsbestätigungen 

schließt eine betroffene Station auf eine 

derartige Ursache und ruft den Access Point als Koordinator 

zu Hilfe. Da dieser als einziger zuverlässig in der Lage 

ist, alle Stationen innerhalb der WLAN-Zelle direkt zu er- 

23

eichen, kann er daraufhin ein „Beantragungs- und Genehmigungsverfahren 

für Sendezeiten“ durchführen. 

Das erklärt unter anderem, warum von theoretischen 

11 Mbit/s nur noch 6 Mbit/s für Nutzdaten verbleiben. 

11.4 Zugangs- und Abhörsicherheit 

Wie erwähnt erlauben Access Points nach der ersten Inbetriebnahme 

einen vollkommen offenen Betrieb, nicht 

zuletzt, um ohne großen Aufwand die Grundfunktionen am 

Einsatzort testen zu können. Man sollte jedoch keinesfalls 

vergessen, bei der Installation alle verfügbaren Sicherheitsfunktionen 

einzuschalten. 

Die Nutzung des Access Points setzt die Kenntnis einer sog. 

Service-Set-ID (SSID) voraus. Dieses Passwort muss allen 

autorisierten Stationen bekannt gemacht werden. Offene, 

unkonfigurierte Access Point akzeptieren entweder beliebige 

SSIDs oder arbeiten mit einem in der Dokumentation 

beschriebenen Standard-Passwort. 

Eine weitere Einschränkung arbeitet in der umgekehrten 

Richtung: 

Man kann im Access Point eine Liste der autorisierten Stationen 

hinterlegen (ACL Access Control List). Die Stationen 

werden anhand ihrer weltweit eindeutigen Ethernet-Adresse 

(MAC-Adresse) identifiziert und erhalten, wenn entsprechend 

eingerichtet, Zugang zum WLAN. 

Man kann darüber hinaus die automatische Vergabe einer 

Layer 3-Adresse (IP-Adresse) an die WLAN-Stationen durch 

den Access Point unterdrücken. 

Somit stehen eine ganze Reihe von Mechanismen zur Verfügung, 

um den Zugang zur Netzwerk-Infrastruktur selbst 

zu kontrollieren. Die Sicherheit der im Netzwerk abgelegten 

Daten sollte darüber hinaus natürlich auch an den Servern 

mit geeigneten Mitteln erfolgen. 

Ein weiterer Aspekt ist die Abhörsicherheit von WLANs. 

Zusätzlich zur erwähnten DSSS-Kodierung auf der untersten 

Ebene des OSI-Modells können die Nutzdaten verschlüsselt 

übertragen werden. Das dazu eingesetzte Verfahren 

verwendet statisch zugeteilte Schlüssel mit 

unterschiedlicher Länge, die auf allen beteiligten Stationen 

24 

gleichermaßen eingestellt werden müssen. Die dafür gefundene 

Bezeichnung WEP (Wired-Equivalent-Privacy) ist 

somit in der Grundeinstellung ebenfalls abgeschaltet und 

bietet nach der Aktivierung eine bei großen Schlüssellängen 

akzeptable Sicherheit. 

Natürlich sind gerade auf diesem Sektor eine Reihe von 

ergänzenden Entwicklungen und Standardisierungen im 

Gange, die diesen Aspekt besonders adressieren. Ebenso 

können WLANs zusammen mit VPN-Technologie kombiniert 

werden. 

11.5 Beispiele für Einsatzbereiche 

Die Vorteile von WLANs liegen auf der Hand: 

Der Wegfall bzw. die Reduzierung der Verkabelung sorgt für 

eine größere Mobilität und Wahlfreiheit beim Aufbau von 

Netzen. Das wird besonders in folgenden Situationen 

deutlich: 

– In allen Umgebungen, in denen ein Netzwerk aufgebaut 

werden soll, aber die Installation von Netzwerkleitungen 

zu kostspielig oder zu aufwendig ist (z.B. bei Altbauten). 

– In Umgebungen, in denen kurzfristig und vorübergehend 

weitere Stationen in das Netzwerk integriert werden sollen, 

z.B. in der Aula einer Schule oder während Veranstaltungen 

und Vorträgen. 

– In Umgebungen, in denen es wichtig ist, den Ort des Rechners 

(z.B. Notebooks) mobil und frei wählen zu können. 

– Zur Verbindung vorhandener LAN-Inseln, die auf verschiedene 

Gebäude eines Campus verteilt sind. 

Der Funktionsradius innerhalb von Gebäuden hängt sehr 

stark von den baulichen Gegebenheiten ab (zwischen 25 m 

und 50 m innerhalb von Gebäuden, bis zu 300 m oder mehr 

auf freiem Gelände). Bei der Planung sollte berücksichtigt 

werden, dass es z.T. zu Abschattungen kommen kann und 

der Standort des Access Point in gewissen Grenzen variabel 

sein sollte. Gerade unter diesem Aspekt ist es wichtig zu 

wissen, dass einige dieser Komponenten über die ohnehin 

meist erforderliche Ethernetleitung nicht nur an das Hausnetz 

angebunden werden können, sondern darüber auch die 

Stromversorgung (Niederspannung) durchgeführt werden 

kann (Power-over-Ethernet).

12. Netzwerksoftware und 

Anwendungen 

Zu einem Netzwerk gehört neben der physikalischen Verkabelung 

der Rechner und dem Ethernet-Protokoll, um 

diese Leitungen auch effizient zu nutzen, natürlich auch 

Software, die es den einzelnen Rechnern erlaubt, miteinander 

Informationen auszutauschen oder auf gemeinsame 

Ressourcen wie Dateien, Drucker, CDs, Zip-Laufwerke 

zuzugreifen. Die netzwerkfähigen Anwendungen sind 

heute inzwischen meist Bestandteil der Betriebssysteme 

(MS Windows ®, Linux, MAC-OS ®). 

12.1 Beispiele für Netzwerk-Anwendungen 

– Dateifreigabe (Server) 

– Client für Netzwerke 

– WEB-Server 

– Internet Browser 

– Dateitransfer (FTP) 

– E-Mail Programme 

– Video-Konferenzen (MS Net-Meeting ®) 

– Etc. 

Hier werden weitere Anforderungen gestellt, die über das, 

was Ethernet als LAN-Technologie zu leisten vermag und 

soll, hinausgehen: 

– Nutzung von weltweit gültigen Internet-Adressen und 

Namen 

– Routing: Verbindung der LAN-Technologie mit der 

WAN-Technologie (ISDN, xDSL, Standleitungen etc.) 

– Zugangskontrolle zu Servern 

– Zerlegen von Dateien in Pakete und umgekehrt 

– Fehlerfreie Übertragung nicht nur einzelner Pakete, 

sondern ganzer zusammenhängender Sequenzen, im 

LAN und WAN 

12.2 Netzwerkbetriebssysteme 

Hier sind vor allem im LAN-Bereich Netzwerk-Betriebssysteme 

von Novell mit dem Kommunikationsprotokoll 

IPX/SPX, MS-Windows ® mit NetBEUI, Apple mit Apple 

Talk ® oder UNIX/Linux mit dem Kommunikationsprotokoll 

TCP/IP zu nennen. 

Dieses „Babylonische Durcheinander an Sprachen“ 

stammt aus einer Zeit, als verschiedene Hersteller oder 

Forschungsgruppen mangels freier Verfügbarkeit diese 

Protokolle selbst entwickelt haben. Da jedoch gerade der 

Betrieb dieser „Multi-Protokoll“ Netze nicht nur für den 

Laien ein Alptraum werden kann, haben sich inzwischen 

alle Hersteller auf ein gemeinsames Verfahren geeinigt: 

TCP/IP. 

25

13. IP-Grundlagen fürs LAN 

Das TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet 

Protocol) hat sich in der Netzwerkwelt weitestgehend 

durchgesetzt. Spätestens mit dem Vordringen des Internets 

bis in den privaten Bereich ist TCP/IP zu einem 

Quasi-Standard geworden. 

Lange Zeit wurde TCP/IP hauptsächlich im Zusammenhang 

mit UNIX eingesetzt, und ist, im Gegensatz zu anderen 

Protokollen, nicht nur für das LAN, sondern auch für 

den Weitverkehrsbetrieb (WAN) konzipiert. 

Das Akronym TCP/IP bezeichnet eine ganze Protokoll- 

Familie. Die Bezeichnung TCP/IP ist somit etwas irreführend. 

Inzwischen spricht man aus diesem Grunde einfach 

von IP-Netzen. Durch ein Standard-Gremium (IETF, Internet 

Engineering Task Force) werden laufend neue Vorschläge 

(RFCs, Request for Comment) erfasst und allgemein 

verfügbar gemacht. 

Da TCP/IP zunehmend auch in lokalen Netzen eingesetzt 

wird, trifft man auch hier auf einer Reihe von IP Protokollen 

und Mechanismen. 

13.1 IP-Adressen 

Wie im weltweit größten Netzwerk, dem internationalen 

Telefon-Netz, benötigen auch globale Computernetze ein 

eindeutiges Adressierungsschema. Solange wir uns in 

einem abgeschlossenen Ethernet-LAN befinden, in dem 

jeder Rechner eine physikalische Adresse (MAC-Adresse) 

hat, ist dies noch einfach zu lösen. Ein Protokoll wie 

NetBEUI arbeitet auf diese Weise, der Einsatz ist jedoch 

damit auf das lokale Netz beschränkt. Zwar hat jeder 

LAN-Rechner eine eigene, weltweit einzigartige MAC- 

Adresse, diese Adressen sind jedoch fest mit der Hardware 

verknüpft und werden durch den globalen Vertrieb 

dieser Produkte mehr oder weniger zufällig über den Planeten 

verstreut. Außerdem verstehen die meisten Weitverkehrsnetze 

diese Adressierung nicht, wodurch ein 

„globales LAN“, wie bereits der Widerspruch in der 

Bezeichnung andeutet, nicht möglich ist. 

26 

Also hat man zur Steuerung dieser Wegewahl über die 

Weitverkehrsnetzwerke hinweg (Routing) die IP-Adressierung 

eingeführt. Wie bei den MAC-Adressen ist diese 

Adresse weltweit eindeutig, nur weiß man durch die Prozedur 

der Vergabe, wo sie ist. Dadurch wird das Routing, 

also die Steuerung der Wegewahl zwischen zwei IP-Netzwerkknoten 

deutlich vereinfacht. Da große Internet- 

Backbone Router z.T. mehrere hundert Millionen Pakete 

pro Sekunde weiterrouten müssen, ist das ein entscheidender 

Vorteil. 

– IP-Adressen werden zugewiesen. Die Einstellung kann 

statisch erfolgen oder dynamisch mittels DHCP (Dynamic 

Host Configuration Protokoll) 

– IP-Adressen bestehen aus 32 Bit und setzen sich aus 

einer Art „Vorwahl“ (Network-ID) und einer 

„Anschlussnummer“ (Host-ID) zusammen. Die Länge 

der „Vorwahl“ wird durch die sog. Netzwerkmaske 

(Subnet-Mask) angegeben. 

– Es gibt weltweit genutzte IP-Adressen, die nur einmal 

existieren dürfen und auch reservierte Bereiche (Networks-IDs) 

für die Benutzung in privaten Netzwerken. 

Diese IP-Adressen können damit mehrfach vorkommen 

und nur innerhalb dieser Inseln genutzt werden. 

– Falls mehrere Schnittstellen an einem Rechner oder 

Router vorhanden sind, bekommt jede eine eigene IP- 

Adresse zugewiesen. 

– Innerhalb eines Netzwerks (Network-ID) können Nachbarstationen 

direkt erreicht werden (ARP, Address 

Resolution Protocol). Für alle anderen Stationen benötigen 

die Rechner eine Art „Vermittlung“ (Default Router/Gateway). 

Da im Vergleich zu den Ethernet MAC-Adressen hier die 

Anzahl der zur Verfügung stehenden IP-Adressen deutlich 

geringer ausfällt, ist inzwischen eine deutliche Verknappung 

an Internet-Adressen eingetreten. Im Vergleich 

zum Ethernet stehen bei IP nur noch etwa hochgerechnet 

3 Adressen pro Hektar Land zur Verfügung. Das ist der 

Grund, warum diese Adressen beispielsweise bei den günstigsten 

Lösungen für den Internet-Zugang immer nur 

zeitweise „ausgeliehen“ werden (DHCP).

Das noch aus den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts 

stammende IP-Adressierungsschema ist ironischerweise 

kurz nachdem sich die gesamte Industrie auf dieses 

Hersteller übergreifende Verfahren geeinigt hatte, somit 

an einer Grenze angelangt. Wenn zukünftig alle mobilen 

Stationen wie UMTS-Telefone etc. mit IP-Adressen ausgestattet 

werden, wird man hier schrittweise auf eine neue 

Generation von IP-Adressen umstellen. Diese IPV6 (Internet 

Protokoll Version 6) Adressen haben dann statt den 

32 Bits der heutigen IPV4 (Internet Protokoll Version 4) 

Adressen eine Länge von insgesamt 128 Bits. Um bei dem 

benutzten Beispiel zu bleiben, stehen dann rein rechnerisch 

pro mm 2 Landoberfläche etwa 10 hoch 18 Adressen 

bereit. Erste Netze dieser Art werden heute inzwischen 

nicht nur zu Forschungszwecken eingesetzt, sondern auch 

zur kommerziellen Anwendung. Dabei wird für den 

Anwender von LAN-Netzen kein plötzlicher Umstieg 

erforderlich werden, so dass heute verfügbare Geräte 

auch zukünftig weiterbetrieben werden können. 

Class A Adressen Netzwerk-Maske 255.0.0.0 

1.0.0.0 – 127.255.255.255 

Class B Adressen Netzwerk-Maske 255.255.0.0 

128.0.0.0 – 191.255.255.255 

Class A Adressen Netzwerk-Maske 255.255.255.0 

192.0.0.0 - 223.255.255.255 

Man kann also wenige „große” Netze (Class A) und viele 

„kleine” Netze (Class C) mit IP-Adressen ausstatten. 

Innerhalb eines jeweiligen Netzes können sich die 

Stationen ohne Router unterhalten, Netzwerkübergreifend 

wird ein Router (Gateway) oder im LAN ein Layer 3- 

Switch benötigt. 

Wird ein lokales Ethernet Netzwerk im Zusammenhang 

mit IP betrieben, so wird man typischerweise je nach 

Größe ein Class C oder Class B Netzwerk verwenden. Um 

mögliche Überlappungen mit offiziell am Internet vergebenen 

Adressen zu vermeiden, wird auf reservierte Netzwerk-Adressen 

zurückgegriffen: 

10.0.0.0 – 10.255.255.255 

172.16.0.0 – 172.31.255.255 

192.168.0.0 – 192.168.255.255 

Es stehen damit genügend Adressen auch für Experimental-Netze 

zur Verfügung. Diese können weltweit natürlich 

mehrfach verwendet werden. 

Weitere reservierte IP-Adressen: 

0.0.0.0 Default Adresse beim Routen, falls ein IP-Knoten 

oder Router Netzwerkkarten zu verschiedenen Nachbarnetzen 

besitzt. Es wird dann der Adapter, der den Weg zur 

dieser 0.0.0.0 Adresse kennt, verwendet, um Pakete 

weiterzuschicken, deren Zieladressen nicht anderweitig 

bekannt sind. 

127.0.0.1 Loopback Adresse, damit kann sich jeder 

IP-Knoten zu Testzwecken selbst Pakete 

zuschicken. 

x.x.x.0 Reservierte IP-Broadcast Adresse innerhalb 

jedes Netzes am Beispiel einer Class 

C Adresse. 

x.x.x. 255 Reservierte IP-Broadcast Adresse innerhalb 

jedes Netzes am Beispiel einer Class 

C Adresse. 

27

224.0.0.0 bis 239.255.255.255 

Sind so genannte Class D Adressen und werden für IP- 

Multicasts verwendet (Video-Konferenzen am LAN oder 

Live-Streams am Internet). 

255.255.255.255 

IP-Broadcast an alle anderen IP-Stationen, auch Netzwerk 

übergreifend. 

13.2 Dynamische Adressenzuteilung mit DHCP 

(Dynamic Host Configuration Protocol) 

Um die Konfiguration der Endsysteme in einer IP-Umgebung 

zu vereinfachen und zu zentralisieren, erlaubt das 

DHCP-Protokoll die dynamische Zuweisung einer ganzen 

Reihe von IP-Parametern. Dazu wird eine zentrale Instanz 

(DHCP-Server) mit den entsprechenden Informationen 

versorgt, alle anderen Stationen (DHCP-Clients) werden 

auf automatische Konfiguration eingestellt. Bei jedem 

Starten des Rechners oder Anschließen an das Netzwerk 

werden auf diese Weise eine ganze Reihe von Einstellungen 

mit den jeweils aktuellsten Werten automatisch vorgenommen. 

Auch der DHCP-Server wird automatisch 

gefunden. 

28 

Zu den mit DHCP möglichen Einstellungen gehören: 

– IP-Adresse des Endsystems 

• Sie wird aus einem Pool von verfügbaren Adressen 

ausgewählt 

• Diese kann mit jeder neuen Zuteilung variieren oder 

auch für einen Client fest reserviert werden 

– Subnetzmaske 

• Damit kennt die Station die Größe ihres Netzwerkbereiches 

und kann zwischen Kommunikation innerhalb 

des Netzwerkes und Kommunikation in andere IP- 

Netze unterscheiden. 

– Standard-Gateway (Default Gateway) 

• Immer dann, wenn Verbindungen in andere Netzwerke 

aufgebaut werden sollen, ist dieser Router der erste 

Ansprechpartner 

– DHCP-Server 

• Hier gibt sich der DHCP-Server zu erkennen, der diese 

Parameter zugeteilt hat. Möglicherweise gibt es ja 

mehrere im Netzwerk, dann kann diese Information 

bei der Fehlersuche helfen. 

– DNS-Server 

• Immer dann, wenn Internet Domain Namen verwendet 

werden, dient dieser Server als erste Anlaufstation zur 

Übersetzung in die damit verknüpften IP-Adressen. 

– Gültigkeitsdauer der Parameterzuteilung (Lease Time) 

• Um auch bei langen Rechnerlaufzeiten immer eine 

aktuelle Einstellung zu garantieren, vergibt DHCP 

diese immer nur für eine bestimmte, am Server wählbare 

Gültigkeitsdauer. 

DHCP verhindert damit im LAN-Einsatz versehentliche 

Konfigurationsfehler wie z.B. die doppelte Vergabe von IP- 

Adressen, fehlende DNS-Server Angaben und falsche 

Standard-Gateway-Adressen. Internet Service Provider 

teilen für die Zeitdauer einer Einwahl über DHCP eine 

temporäre, offizielle IP-Adresse aus einem begrenzten 

Pool zu. Damit können viele potentielle Nutzer wenige 

offizielle Adressen nutzen. 

DHCP-Server sind heute in vielen Netzwerkkomponenten 

integriert. Neben entsprechend konfigurierten Rechnern 

können Router oder WLAN Access Points diese Aufgabe 

übernehmen.

13.3 Übersetzung der IP-Adresse in Ethernet Adressen 

Innerhalb eines LANs, aufgebaut aus Hubs oder Switches, 

ist kein Router notwendig, solange sich alle Stationen im 

gleichen IP-Netzwerk (z.B. 192.168.0.0) befinden. 

Für den Fall dass mehrere IP-Netzwerke aufgesetzt werden, 

braucht man im jeweiligen LAN eine Station (z.B. ein 

speziell konfigurierter Server oder Router), die als Standard-Gateway 

(Default Gateway) für die Verbindung in die 

anderen Netze dient. 

In beiden Fällen wird nun vor dem Verbindungsaufbau das 

gleiche Verfahren verwendet, um von der IP-Adresse des 

Zielrechners auf seine Ethernet MAC-Adresse schließen 

zu können. 

13.4 Address Resolution Protocol (ARP) 

Die Übersetzung erfolgt auf jedem IP-Knoten in einer sog. 

ARP-Tabelle. Falls darin für einen bestimmten Zielknoten 

kein Eintrag vorhanden ist, wird der Rechner einen Broadcast 

an alle anderen Stationen am LAN verschicken. Im 

Detail sieht dieser sog. ARP-Request wie folgt aus. 

– ARP-Request 

• An alle anderen LAN Stationen (FF-FF-FF-FF-FF-FF) 

(Ethernet Broadcast Adresse) 

• Ich habe die MAC-Adresse 00-80-0F-12-34-56 

• und die IP-Adresse 192.168.0.1 

• Wer hat die IP-Adresse 192.168.0.200? 

Ein Broadcast-Paket wird von allen Stationen am Netz 

empfangen und interpretiert. Sollte eine der empfangenden 

Knoten seine eigene IP-Adresse im ARP-Request finden, 

so wird er eine entsprechende Antwort (ARP-Reply) 

direkt an den fragenden Knoten zurücksenden. 

– ARP-Reply 

• An die MAC-Adresse 00-80-0F-12-34-56 


• Ich habe die MAC-Adresse 00-80-0F-99-99-11 


Die lokale ARP-Tabelle wird mit dem entsprechenden Eintrag 

und entsprechender Gültigkeitsdauer ergänzt, um 

erneute Anfragen im Netz zu vermeiden. 

13.5 Internet Domain Namen, 

DNS (Domain Name Service) 

Im Absatz über IP-Adressen wurde beschrieben, wie man 

andere Rechner innerhalb eines IP-Netzes anhand dieser 

Adresse identifizieren kann. Zum Aufbau einer Verbindung 

über das Internet reicht tatsächlich die Kenntnis der 

IP-Adresse des Zielrechners. 

So ist der offizielle Internet-Server der DENIC Domain 

Verwaltungs- und Betriebsgesellschaft eG im Augenblick 

unter der Adresse 194.246.96.76 erreichbar. Viel leichter 

zu merken ist jedoch der Domain Name www.denic.de. Wie 

in einem Telefonbuch kann diesem Namen dann die 

aktuelle IP-Adresse zugeordnet werden. 

Um möglichst viele verschiedene Namen zur Verfügung 

zu haben, sind die Namen hierarchisch strukturiert. Dieses 

hierarchische Schema wird als „Domain Name“ 

bezeichnet. Ein Domain Name besteht aus verschiedenen 

Unternamen, wobei die einzelnen Elemente durch einen 

29

Punkt abgetrennt werden. Das letzte Element des 

Namens (Top-Level Domain) gibt die Zugehörigkeit zu 

einer Organisation oder einem Land an. 

Die Domain Namen vor der jeweiligen Top-Level Domain 

können zwischen 3-63 Zeichen lang sein, sollen aber einfach 

sein und einen hohen Wiedererkennungswert haben. 

Mittlerweile wurde eine ganze Reihe neuer Top-Level 

Domains zugelassen. Hier einige Beispiele für Top-Level 

Domains: 

.ORG verschiedene Organisationen 

.EDU Schulen, Universitäten und andere 

Einrichtungen 

.COM Kommerzielle Unternehmen 

.NET Netzwerkbetreiber 

.INFO ohne Einschränkungen 

.NAME weltweites Einwohnerverzeichnis für 

Privatpersonen 

.BIZ Unternehmen, ergänzend zu .COM 

.PRO Anwälte, Steuerberater, Ärzte 

.COOP genossenschaftliche Organisationen 

.MUSEUM Museen 

.AERO Luftfahrtindustrie 

.DE Deutschland 

.AT Österreich 

.CH Schweiz 

Natürlich braucht man dieses „Telefonbuch“ nicht selbst 

vor jedem Zugriff auf das IP-Netz zu befragen, sondern 

kann neben festen Tabellen im Rechner auch als netzwerkweit 

erreichbares Auskunftssystem betrieben werden. 

Diesen Dienst nennt man „Domain Name Service“. 

Neben lokaler Einsatzmöglichkeiten wird dieser Dienst 

hauptsächlich für das Internet eingesetzt. 

30 

Der Betreiber eines derartigen DNS Servers aller Domains 

mit der „Top-Level“-Domain Bezeichnung .de ist beispielsweise 

die oben erwähnte DENIC. Die DENIC betreut 

nicht nur den primären DNS Server für alle .de Internet 

Domain Namen. Die Mitglieder dieser genossenschaftlich 

organisierten Vereinigung, in der Regel nationale und 

internationale Internet Service Provider, nehmen auch die 

Registrierung dieser Namen vor. Die Kosten dafür sind in 

den vergangenen Jahren rapide gesunken. Gleichzeitig ist 

die Anzahl der Registrierungen explosionsartig gestiegen. 

Weltweit sorgen Organisationen dieser Art in Zusammenarbeit 

mit der ICANN (Internet Corporation for Assigned 

Names and Numbers) für die Koordination dieser Namen 

und der entsprechenden Server-Dienste. Jeder Anwender 

muss nur einen DNS-Server kennen. Für den Fall, dass ein 

Name in einem anderen DNS-Server (beispielsweise in 

einem anderen Land) verzeichnet ist, geschieht die 

Weiterleitung der Anfrage transparent im Hintergrund.

14. Eine kurze Einführung in das 

Thema „Netzwerk Management“ 

Unter dem Aspekt Aufbau und Betrieb ist das Netzwerk 

die einfachste Lösung, das durch bloßes Zusammenstecken 

und Einschalten seinen Betrieb aufnimmt und 

sich einfach wie ein Stück Kabel verhält. Ein Großteil der 

kleineren Switches und Hubs gehören zu dieser Kategorie. 

Zu diesem Zweck wurden inzwischen eine Reihe von 

selbstkonfigurierender Mechanismen entwickelt und standardisiert, 

um die wichtigsten Schritte beim Aufbau von 

Netzwerkverbindungen zu automatisieren: 

– 10/100 Auto-Negotiation 

– Full-Duplex/Half-Duplex Auto-Negotiation 

– Auto-MDI/MDI-X 

– Automatisches Filtern von Paketen anhand der MAC- 

Adressen (L2-Switching) 

– Und viele weitere Funktionen 

Mit dem Wachstum eines Netzwerkes entsteht eine Infrastruktur, 

die von vielen verschiedenen Gruppen mit unterschiedlichen 

Anwendungen und Leistungs-, Sicherheitsund 

Verfügbarkeitsansprüchen benutzt wird. Das ist der 

Grund, warum meist zentrale Komponenten konfigurierbar 

und überwachbar („managed“) sein sollen. 

14.1 Aufgaben des Netzwerkmanagements 

Verschiedene Funktionen des Netzes erfordern eine individuelle 

Einstellung und müssen vom Betreiber entsprechend 

angepasst werden: 

– Netzwerk-Überwachung: Die Suche und Behandlung 

von Problemen im Netzwerk ist eine der wichtigsten 

Netzwerk-Management Aufgaben. Fehlerhafte Komponenten 

oder Verbindungen und wichtige Informationen 

für die Ermittlung der Ursachen der Störung werden 

angezeigt. So genannte Traps und Alarms benachrichtigen 

den IT-Verantwortlichen noch bevor die betroffenen 

Benutzer sich melden. Netzwerk Management Software 

sammelt aussagekräftige Statistiken und generiert 

grafische Darstellungen der Netzwerk-Topologie für die 

Fehlersuche. Gerade die Möglichkeit, automatisch über 

Probleme im Netzwerk informiert zu werden, ist 

äußerst hilfreich. So genannte Alarms können konfiguriert 

werden, um den Systemadministrator beim Auftreten 

von Fehlersituationen sofort zu unterrichten. 

Des Weiteren lassen sich oft Schwellwerte („Thresholds”) 

setzen, die, sobald sie überschritten werden, 

eine Meldung („Trap”) an den Systemadministrator 

schicken. 

– Konfiguration: Auch die Konfiguration von Netzwerk- 

Komponenten wie Switches und Router gehört zu den 

Aufgaben des Netzwerk-Management. Netzwerk- 

Management Lösungen helfen dem Administrator das 

zu konfigurierende Gerät im Netzwerk zu finden und die 

entsprechenden Parameter zu ändern. Bestimmte 

Funktionen arbeiten zwar automatisch, erfordern 

jedoch eine erstmalige Grundkonfiguration. Des 

Weiteren unterstützen diese Anwendungen auch den 

Netzwerkadministrator, die Software der Netzwerkkomponenten 

stets auf dem neuesten Stand zu halten. 

So können aufwendige Konfigurationen in entsprechenden 

Dateien auf einem Server oder einer Netzwerk- 

Management Station gesichert werden und neue Software 

(Firmware) auf den Geräten eingespielt werden. 

31

Beispiele 

• QoS-Konfiguration (Verteilung von Prioritäten und 

Bandbreite) für den Betrieb von Multimedia-Netzen 

• DHCP-Server Konfiguration für die Vergabe der 

richtigen IP-Adressen 

• Die Vergabe von Zugangspasswörtern und das Eintragen 

der erlaubten WLAN-Stationen 

• Festlegung von VLANs zur Trennung verschiedener 

Bereiche 

14.2 Netzwerk-Management-Lösungen – von 

„simpel bis anspruchsvoll” 

Hier gibt es verschiedene „Komfortstufen“, die von den 

notwendigsten Funktionen beginnend bis hin zur 

intuitiven graphischen Oberfläche reichen. 

14.2.1 Zugriff direkt am Gerät (Outband) 

Status LEDs an Geräten stellen die einfachste Form des 

Netzwerk Managements dar. Sie können wichtige Status- 

Informationen über das Gerät (Stromversorgung, Fehlerzustände) 

und seine individuellen Schnittstellen (Fehler, 

Geschwindigkeit, Aktivität, etc.) darstellen. 

Die nächste Stufe der Management-Unterstützung stellt 

die Konsolenschnittstelle (Serielle Schnittstelle, COM- 

Port) dar. Durch den Anschluss eines PCs mit einer 

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Terminal-Anwendung kann das Gerät verwaltet werden. 

Eine entsprechende Benutzeroberfläche (Command Line 

Interface, CLI) unterstützt meist herstellerspezifische 

Kommandos oder Menüs zur Benutzerführung. 

14.2.2 Zugriff über das Netzwerk (Inband) 

Diese Variante erlaubt eine zentrale Verwaltung des 

Netzes, ohne dass man den jeweiligen Aufstellungsort der 

Geräte aufsuchen muss und vereinfacht gerade im Fehlerfall 

die Suche nach möglichen Ursachen. Je nach Ausführung 

der Geräte ist eine oder sind mehrere der aufgeführten 

Zugriffsmethoden möglich: 

– Terminalemulation über Netz (TELNET): Hier gelangt 

man meist auf ein ähnliches Benutzerinterface wie 

beim Outband-Zugriff über die Konsole 

– Das Gerät stellt, entsprechende Erstkonfiguration der 

IP-Parameter vorausgesetzt, über einen eigenen Web- 

Server (HTTP) eine mehr oder weniger aufwendige graphische 

Benutzeroberfläche bereit. Jeder PC mit Web- 

Browser kann dazu eingesetzt werden. 

– Eine zentrale Netzwerk Management Station greift mit 

einer Verwaltungsanwendung über SNMP (Simple Network 

Management Protocol) auf den Agent zu. Werden 

daneben auch Informationen über die Netzwerkaus-

lastung abgefragt, nutzen diese Anwendungen RMON 

(Remote Monitoring). 

Diese oft sehr anspruchsvollen Netzwerk Management 

Applikationen bieten nicht nur Werkzeuge zur flexiblen 

Darstellung der Netzwerk-Topologie und exakten grafischen 

Darstellung der intelligenten Netzwerk-Komponenten, 

sondern eine ganze Reihe von mächtigen Werkzeugen 

für verschiedenste Aufgaben. Beispiele hierfür 

reichen von RMON-Tools über Log- und Event-Manager bis 

hin zu MIB-Browser und SW-Modulen für die Softwareverteilung. 

14.3 SNMP und RMON 

SNMP (Simple Network Management Protocol), eine Entwicklung 

aus den späten 80er Jahren hat sich klar zum 

„de facto” Standard für Netzwerk Management Protokolle 

entwickelt. Es ist ein sehr einfaches Protokoll und seine 

Implementation ist deshalb mit sehr wenig Aufwand verbunden. 

Hersteller können also relativ leicht so genannte 

„SNMP Agents” in Ihren Geräten implementieren. 

SNMP definiert einen sehr einfachen Satz an Befehlen, um 

beliebige „SNMP-fähige” Geräte anzusprechen. Durch 

diese Befehle ist der Netzwerk Administrator in der Lage, 

Informationen in Form von Statistiken und Zählern abzu- 

fragen und direkt auf Systemparameter (Konfiguration, 

etc.) zuzugreifen. 

Ein SNMP Netzwerk Management System besteht dabei 

grundsätzlich aus zwei Elementen – einem „Manager“ und 

den „Agenten” („Agents”) in den Geräten. Der „Manager” 

ist Teil der Management-Software, die der Netzwerk 

Administrator für die Durchführung seiner Arbeiten 

benutzt. 

Agents sind Teil der Firmware der Geräte, die mittels 

SNMP verwaltet werden sollen. Diese Agents beinhalten 

Objekte (Hardware, Parameter für die Konfiguration, 

Statistiken, etc.). Die Status- und Konfigurationsinformationen 

sind in einer speziellen standardisierten Datenstruktur, 

genannt MIB (Management Information Base) 

eingetragen. 

MIBs sind also Spezifikationen, welche die Definitionen für 

Management Informationen beinhalten und somit die 

Beschreibungen aller Objekte, die durch das Netzwerk 

Management Protokoll gesetzt oder abgefragt werden 

können. Alle MIBs der Geräte, die über SNMP verwaltet 

werden sollen, müssen selbstverständlich auch auf dem 

Netzwerk-Management-System geladen sein. 

Eine wichtige erwähnenswerte Erweiterung des SNMP- 

Protokolls ist RMON (Remote MONitoring). RMON ermöglicht 

sowohl sehr detaillierte Statistiken (Auslastung, Performance, 

Fehlerraten, etc.), als auch das Setzen von 

Schwellwerten und entsprechenden Meldungen an den 

Netzwerk Administrator. 

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