{"id":9,"date":"2018-05-31T15:27:20","date_gmt":"2018-05-31T14:27:20","guid":{"rendered":"http:\/\/www.digiliv.de\/?p=9"},"modified":"2018-08-09T13:37:50","modified_gmt":"2018-08-09T12:37:50","slug":"jenseits-der-home-router","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/2018\/05\/31\/jenseits-der-home-router\/","title":{"rendered":"Jenseits der Home-Router"},"content":{"rendered":"<h2>Networks in a Nutshell<\/h2>\n<p>In einer normalen Wohnung kommt man, wenn nicht besondere bauliche Umst\u00e4nde dagegen sprechen, gew\u00f6hnlich mit einem der handels\u00fcblichen WLAN-Router aus und hat keinerlei auff\u00e4llige Probleme.<br \/>\nDiese Ger\u00e4te sind meist umfassend ausgestattet und bieten ein \u2018Rundum-sorglos-Paket\u2019. Und dann kommt da doch dieser Punkt wo man die eine oder andere Funktion ben\u00f6tigt, die das Ger\u00e4t nicht bieten kann.<!--more--> Sei es, dass man eine verwinkelte Wohnung hat, wo es zu Abdeckungsl\u00f6chern beim WLAN kommt, das WLAN ist auff\u00e4llig langsam, die Anzahl der LAN-Ports reicht nicht mehr. Es mag aber auch sein, die Kinder bringen Freunde mit, die man vielleicht nicht im Familien-WLAN haben h\u00f6chte, weil die Steuererkl\u00e4rung oder was auch immer auf dem mehr oder weniger sicheren NAS liegt. Oder man hat den Fall, dass man einen Bereich f\u00fcr die B\u00fcroarbeit (Home-Offce) separieren m\u00f6chte.<br \/>\nStellt sich also die Frage, wie man auf eine solche Problemstellung reagieren kann.<\/p>\n<h3>Zu wenige LAN-Ports<\/h3>\n<p>Dies ist ein zun\u00e4chst einfacher Fall, aber der Mit Abstand h\u00e4ufigste. Erst kommt ein Multifunktionsdrucker dazu, dann ein zweiter Rechner, gefolgt von einem NAS, weil die Urlaubsfotos ja auch irgendwo bleiben m\u00fcssen. Schon sind alle Ports belegt\u2026<br \/>\nDer Ausweg ist ein weiterer Switch, der \u00fcber ein LAN-Kabel kaskadiert angebunden wird.<br \/>\nDabei sollten dann die Ports am WLAN-Router-Switch nicht mehr genutzt werden, da das Verbindungskabel zwischen dem neuen Switch und dem Router (der Uplink) sonst schnell zu einem Flaschenhals wird, da alle zwischen den jeweiligen Ger\u00e4ten ausgetauschen Daten \u00fcber dieses eine Kabel geschickt werden m\u00fcssen. Der neue Switch sollte also gleich etwas gr\u00f6\u00dfer dimensioniert werden, so dass einige Ports frei bleiben.<br \/>\nDringend vermeiden sollte man auch eine mehrfache Kaskadierung von Switches, da das nicht nur zu Flaschenh\u00e4lsen bei der Daten\u00fcbertragung, sondern auch zu weiteren Fehlerquellen und durch die W\u00e4rmeentwicklung bei Netzteilen und Ger\u00e4ten zu potentiellen Brandherden f\u00fchrt; vom Stromverbrauch abgesehen.<\/p>\n<h3>Netzwerksegmentierung aka VLAN<\/h3>\n<p>Meist wird mit dem Wachsen des Netzwerkes auch eine Segmentierung des Netzes erforderlich. Sei es das dies beruflich bedingt ist, oder vielleicht m\u00f6chte man seine erwachsen werdenden Kinder und ihre Freunde aus dem privaten Netz heraus halten. Eine Fritzbox kann noch ein zus\u00e4tzliches Gastnetz auf Port 4 \u00a0sowie ein Gast-WLAN zur Verf\u00fcgung stellen, ist es jedoch erforderlich Ressourcen, z.B. Drucker oder NAS, gemeinsam zu nutzen wird es etwas komplexer.<br \/>\nMeist ist es ausreichend wenn je Segment einige wenige Ports zur Verf\u00fcgung gestellt werden. Dazu k\u00f6nnen managebare, also konfigurierbare Switches Virtuelle LANs (VLANs) zur Verf\u00fcgung stellen, damit man nicht etliche einzelne Switches kaufen muss.<br \/>\nEin privat genutzter 16-Port-Switch \u00a0kann so z.B. folgenderweise aufgeteilt werden:<\/p>\n<ul>\n<li>VLAN1 \u2013 2 Ports f\u00fcr Drucker und NAS<\/li>\n<li>VLAN2 \u2013 2 Ports f\u00fcrs B\u00fcro<\/li>\n<li>VLAN3 \u2013 2 Ports f\u00fcr IP-Telefone<\/li>\n<li>VLAN4 \u2013 4 Ports f\u00fcr das private Netz<\/li>\n<li>VLAN5 \u2013 2 Ports f\u00fcr die Kinder<\/li>\n<li>2 Ports f\u00fcr WLAN Access-Points<\/li>\n<li>1 Port als Uplink zum Router<\/li>\n<li>1 Port Reserve<\/li>\n<\/ul>\n<p>Der eingesetzte Router muss nun nat\u00fcrlich die Daten zwischen den VLANs hin und her routen. Da dazu im angenommenen Fall nur ein Port genutzt werden kann, m\u00fcssen alle VLANs \u00fcber einen sog. Trunk transportiert werden. Dazu wird ein VLAN auf diesem Port als native VLAN genutzt und alle Datenpakete der anderen VLANs entsprechend gekennzeichnet (Tagging nach IEEE 802.1q). Dieser Einsatz nennt sich \u00fcbrigens Router on a Stick.<br \/>\nSo erh\u00e4lt man einen Uplink mit meist 1Gbit\/s Bandbreite. Auf diese Art kann nicht nur einen Switch mit einem Router, sondern auch Switches untereinander verbinden, so dass VLANs mit zig Ports in beliebiger Aufteilung \u00fcber mehrere Switches hinweg entstehen k\u00f6nnen.<br \/>\nWenn diese Verbindung ausgelastet wird, k\u00f6nnen auch Ports zusammengefasst werden. Man spricht dann von Link-Aggregation, kurz LinkAgg. Zur Kontrolle der Datentransfers wird meist das Link Aggregation Control Protocol (LACP) eingesetzt.<\/p>\n<h3>TCP\/IP<\/h3>\n<p>Bisher wurden nur Infrastruktur-Ger\u00e4te miteinander verbunden, angeschlossene Clients k\u00f6nnen aber nur von MAC-Adresse zu MAC-Adresse, einer fest in der Netzwerkkarte hinterlegten ID, und nur innerhalb eines VLANs (und damit einer Bradcast-Domain) kommunizieren.<br \/>\nNun bekommt ein jeder Client eine Netzwerknummer und innerhalb des Netzen eine eindeutige Nummer. Wenn ein Rechner nun Daten an einen anderen schicken soll, ist das innerhalb des eigenen Netzes einfach. Die Netznummer ist bei beiden gleich, es muss nur die anzusprechende MAC ermittelt werden. Das erledigt das Address Resolution Protocol (ARP).<br \/>\nARP ist ds Bindeglied zwischen TCP\/IP und MAC. Man kann sic<a href=\"http:\/\/www.digiliv.de\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/arp-a.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-29 alignright\" src=\"http:\/\/www.digiliv.de\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/arp-a.jpg\" alt=\"\" width=\"250\" height=\"208\" \/><\/a>h das in einer DOS-Box oder Unix-Shell mit dem Befehl<\/p>\n<p>arp -a<\/p>\n<p>ansehen. Je nach Umfeld und\/oder Betriebsdauer kann die Liste recht imposant sein.<br \/>\nWas aber wenn das Zielsystem nicht im gleichen Netzwerk oder VLAN steht? Dann wird das Datenpaket einfach an ein System geschickt, das wissen k\u00f6nnte wie es weiter geht- das Default-Gateway, also unseren Router. Kennt der das Zielnetz, z.B. eines der VLANs, leitet er das Datenpaket dorthin weiter, wo das Zielsystem wieder \u00fcber ARP ermittelt werden kann.<br \/>\nKennt auch der Router das Ziel nicht, leitet er es stattdessen an sein eigenes Default-Gateway weiter. Das passiert so lange, bis ein Router das Zielnetz ansprechen, also \u2018aufl\u00f6sen\u2019 kann.<\/p>\n<p>Da man sich als Mensch Begriffe besser merken kann als Zahlen, gibt es das DNS \u2013 das Domain Resolution System. Ein DNS-Server wandelt Namen wieder in IP-Adressen um, an die dann geroutet Daten geschickt und an die Ziel-MAC adressiert werden \u00a0k\u00f6nnen.<\/p>\n<h3>WLAN<\/h3>\n<p>Ging es bisher ausschlie\u00dflich um kabelgebundene Netzwerke, so k\u00f6nnen alle gezeigten Gesetzm\u00e4ssigkeiten auch auf Funknetzwerke \u00fcbertragen werden. Allerdings m\u00fcssen die Eigenarten des drahtlosen Mediums einbezogen werden. Grunds\u00e4tzlich werden Frequenzen im 2,4GHz und 5GHz-Frequenzbereich eingesetzt. Daten\u00fcbertragungen bei 2,4GHz haben bei geringerem Energieeinsatz eine h\u00f6here Reichweite, sind aber langsamer \u2013 bis 54Mbit\/s (802.11n).<br \/>\n\u00dcbertragungen bei 5GHz erfordern mehr Energie, haben eine begrenzte Reichweite, sind daf\u00fcr aber schneller. Z.B. 867MBit\/s \u00a0(802.11ac Wave1)<br \/>\nParallel zu WLAN wird das 2,4GHz-Band auch f\u00fcr BluTooth, DECT-Telefone, Funk-M\u00e4use und -Tastaturen, Microwellen etc. genutzt.<br \/>\nTeils f\u00fchrt das sogar dazu, dass das Band gar nicht mehr f\u00fcr WLAN nutzbar ist.\u00a0Das f\u00fchrt dazu, dass das 2,4 GHz-Band h\u00e4ufig gest\u00f6rt ist, was dazu f\u00fchrt, das aktuell WLAN verst\u00e4rkt ins 5GHz-Band abwandert.<br \/>\nF\u00fcr die Home-Router entsteht so nat\u00fcrlich das Problem, dass auch die eingangs erw\u00e4hnten \u2018normalen\u2019 Wohnungen nicht mehr vern\u00fcnftig ausgeleuchtet werden k\u00f6nnen und so entweder Repeater\/Meshes oder mehrere per Kabel angebundene Accesspoints (APs) eingesetzt werden m\u00fcssen.<br \/>\nRepeater\/Meshes sind meist billiger, aber langsamer, da jede \u00dcbertragung auch einen Kanal zur Weiterleitung haben muss. So f\u00fchrt quasi jeder Hop zu einer Halbierung der Bandbreite.<br \/>\nAPs belegen jeder einen Switchport, bieten aber neben der h\u00f6heren Sendeleistung fast immer auch bessere Antennensysteme und k\u00f6nnen parallel mehrere SSIDs (Funk-Netze) ausstrahlen. Angebunden werden sie \u00fcber einen Trunk am Switch, so dass jede SSID in ein eigenes Netz geleitet werden kann, wodurch die Datensicherheit gew\u00e4hrleistet werden kann.<\/p>\n<p>Das beendet diese kleine Einf\u00fchrung in die Begrifflichkeiten. Es werden Weitere folgen, wobei dann die praktische Umsetzung und einzelne Aspekte im Vordergrund stehen werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Networks in a Nutshell In einer normalen Wohnung kommt man, wenn nicht besondere bauliche Umst\u00e4nde dagegen sprechen, gew\u00f6hnlich mit einem der handels\u00fcblichen WLAN-Router aus und hat keinerlei auff\u00e4llige Probleme. Diese Ger\u00e4te sind meist umfassend ausgestattet und bieten ein \u2018Rundum-sorglos-Paket\u2019. Und dann kommt da doch dieser Punkt wo man die eine oder andere Funktion ben\u00f6tigt, die [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":31,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4,5],"tags":[7,6,8],"class_list":["post-9","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-netzwerk","category-netzwerk-basics-netzwerk","tag-basics","tag-netzwerk","tag-theorie"],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=9"}],"version-history":[{"count":4,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":46,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9\/revisions\/46"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/31"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=9"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=9"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.digiliv.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=9"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}