Netzwerk-Grundlagen: Hubs, Switches, Router & Kabeltypen

Netzwerkkomponenten: Hubs, Switches und Router

Hub

Ein Hub funktioniert ähnlich wie eine Mehrfachsteckdose für das Netzwerk. Er verteilt Datenpakete an alle angeschlossenen Computer, ohne zu wissen, welcher Empfänger online ist oder die Informationen tatsächlich benötigt. Dies führt zu einer Geschwindigkeitsbegrenzung, da die Bandbreite unter allen Geräten aufgeteilt wird.

Switch

Im Gegensatz zum Hub verfügt ein Switch über einen internen Speicher, der die MAC-Adressen der verbundenen Geräte kennt. Dadurch kann er Informationen gezielt nur an den vorgesehenen Empfänger senden. Jedes angeschlossene Gerät arbeitet mit seiner eigenen maximalen Geschwindigkeit, da die Bandbreite nicht wie bei einem Hub für alle begrenzt wird. Die Einschränkung liegt hier eher in der maximalen Kapazität der einzelnen Kabelverbindungen.

Router

Ein Router ist ein Gateway, das lokale Netzwerke (LANs) mit externen Netzwerken, wie dem Internet, verbindet. Er vergibt IP-Adressen (oft über DHCP) und fungiert als zentrales Verbindungselement zwischen verschiedenen Netzwerken. Router können direkt an Computer, Hubs oder Switches angeschlossen werden. Wenn ein Datenpaket nicht für das lokale Netzwerk bestimmt ist, leitet der Switch oder Hub es an den Router weiter, der es dann an das externe Netzwerk sendet, um den Empfänger zu finden. Router sind essenziell für die Segmentierung und Verwaltung von Netzwerken.

Kabeltypen für Netzwerke

Shielded Twisted-Pair-Kabel (STP)

Bei dieser Kabelart ist jedes Adernpaar mit einem leitfähigen Gitter ummantelt, das als Abschirmung gegen elektrische Interferenzen und Rauschen dient. Die typische Impedanz beträgt 150 Ohm. STP-Kabel werden häufig in Rechenzentren eingesetzt, da sie eine gute elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen. Ihr Nachteil ist, dass sie robuster, teurer und schwieriger zu installieren sind als ungeschirmte Kabel.

Foiled Twisted-Pair-Kabel (FTP)

Ähnlich wie UTP-Kabel sind bei FTP-Kabeln die einzelnen Adernpaare nicht abgeschirmt. Jedoch verfügen sie über einen gemeinsamen Gesamtschirm, der den Schutz vor externen Störungen verbessert. Die typische Impedanz beträgt 120 Ohm, und ihre Übertragungseigenschaften sind vergleichbar mit UTP-Kabeln.

Unshielded Twisted-Pair-Kabel (UTP)

UTP-Kabel sind einfacher aufgebaut und kommen ohne zusätzliche Abschirmung aus. Sie haben einen Wellenwiderstand von 100 Ohm. Der häufigste Stecker für UTP-Kabel ist der RJ45. UTP-Kabel werden sowohl für Datennetzwerke als auch in der Telefonie eingesetzt.

Kabelkategorie 5

Kategorie 5 ist ein Standard für die LAN-Kommunikation. Sie ermöglicht Datenübertragungsraten von bis zu 100 Mbit/s bei einer Bandbreite von bis zu 100 MHz. Diese Kabelart besteht aus 8 Adern, also vier verdrillten Paaren. Die Dämpfung des Kabels hängt von der Länge ab. Sie wird auch in der Telefonie verwendet.

Kabelkategorie 5e

Kategorie 5e ist eine verbesserte Version von Kategorie 5. Sie minimiert Dämpfung und Interferenzen. Die genauen Spezifikationen können je nach Hersteller und Installation variieren, da es keine einheitlichen, strengen Regeln gibt.

Kabelkategorie 6

Kategorie 6 ist ein etablierter Standard für Netzwerkkabel. Sie ist für Bandbreiten bis zu 250 MHz ausgelegt und unterstützt höhere Übertragungsgeschwindigkeiten als Kategorie 5e, typischerweise Gigabit-Ethernet (1000 Mbit/s) über längere Distanzen.

Kabellose Netzwerke (WLAN)

Kabellose Netzwerke ermöglichen eine Verbindung zwischen Computern und anderen Geräten ohne physische Kabel, oft mit Geschwindigkeiten von 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s (1 Gbit/s) oder mehr. Für die Dateifreigabe müssen alle beteiligten Geräte dasselbe Protokoll verwenden. WLANs bieten:

• Flexibilität bei der Geräteplatzierung
• Möglichkeit zur gemeinsamen Nutzung von Dateien und Geräten
• Gute Sicherheitsverfahren durch Verschlüsselung (z.B. WPA2/WPA3)

Netzwerkprotokolle

Das TCP/IP-Protokoll (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ist die Grundlage für die Kommunikation in modernen Netzwerken. Es wird verwendet, um Computer mit unterschiedlichen Betriebssystemen in lokalen Netzwerken (LANs) und über weite Bereiche (WANs) miteinander zu verbinden und den Datenaustausch zu ermöglichen.