Netzwerkkabel, Hubs & Switches: Aufbau und Funktion

Grundlagen der Netzwerkkabel-Kategorien

Kategorie 3, 4, 5, 5e:

• Kategorie 5: Bietet verbesserte Übertragungseigenschaften und ist weit verbreitet.

Kategorie 6:

• Unterstützt eine maximale Bandbreite von 1 Gbit/s bei 250 MHz für professionelle Anwendungen.

Kategorie 7:

• Bietet eine maximale Bandbreite von 600 MHz.

Eigenschaften von 100Base-T-Netzwerken

• Höchstgeschwindigkeit: 100 Mbit/s.
• Maximale Kabellänge: 100 Meter pro Segment.
• Impedanz: 100 Ohm bei ungeschirmten Kabeln (UTP) und 50 Ohm bei geschirmten Kabeln (STP).
• Bezeichnung: 100Base-T steht für 100 Mbit/s, Twisted Pair und Basisbandübertragung.
• 100Base-TX: Diese Bezeichnung wird verwendet, wenn UTP-Kabel des Typs 5 (Kategorie 5) eingesetzt werden.

Anleitung zur Herstellung eines Netzwerkkabels (Straight-Through)

1. Schneiden Sie ein Kabelende ab und entfernen Sie die Ummantelung, sodass die 8 farbigen Adern sichtbar werden.
2. Entwirren Sie die Adernpaare und ordnen Sie die Farben in der Reihenfolge an: Weiß-Orange, Orange, Weiß-Grün, Blau, Weiß-Blau, Grün, Weiß-Braun, Braun.
3. Schneiden Sie die Adern mit der Crimpzange so ab, dass sie alle die gleiche Länge haben und bündig am Ende des Steckers ankommen.
4. Führen Sie die Adern in den Stecker ein, wobei die Kontakte des Steckers nach unten zeigen. Überprüfen Sie, ob die Reihenfolge der Adern korrekt ist. Stellen Sie sicher, dass die Adern bis zum Ende des Steckers reichen und die Kabelhülle in der dafür vorgesehenen Kerbe des Steckers sitzt, um einen guten Kontakt zu gewährleisten und die Adern vor Beschädigung zu schützen.
5. Führen Sie den Crimpvorgang mit der Crimpzange durch, um den Stecker fest am Kabel zu befestigen.

Herstellung eines Crossover-Kabels

Wenn Sie zwei Computer direkt miteinander verbinden oder einen Switch/Hub mit einem anderen Switch/Hub verbinden möchten, benötigen Sie ein Crossover-Kabel. Bei einem Crossover-Kabel unterscheidet sich die Belegung an einem der Enden:

1. Sequenz für das erste Ende (T568A): Weiß-Grün, Grün, Weiß-Orange, Blau, Weiß-Blau, Orange, Weiß-Braun, Braun.
2. Sequenz für das zweite Ende (T568B): Weiß-Orange, Orange, Weiß-Grün, Blau, Weiß-Blau, Grün, Weiß-Braun, Braun.

Netzwerkgeräte: Hubs und Switches

Die Verbindung zu einem Hub oder Switch erfolgt auf der physikalischen Schicht (Layer 1) des OSI-Modells. Diese Geräte sind typischerweise in der Zugriffsschicht eines Netzwerks angesiedelt.

Hubs (Verteiler)

• Ein Hub ist der zentrale Punkt, von dem Twisted-Pair-Kabel zu den verschiedenen Stationen eines Netzwerks in einer Sterntopologie führen.
• Hubs zeichnen sich durch die Anzahl ihrer Ports und die unterstützten Geschwindigkeiten aus.
• Hubs leiten empfangene Informationen von einem Port an alle anderen Ports weiter (Broadcast).
• Alle angeschlossenen Geräte teilen sich die Bandbreite, und alle Zweige arbeiten mit der gleichen Geschwindigkeit.

Switches (Vermittler)

• Ein Switch ist eine Weiterentwicklung des Hubs.
• Er leitet Ethernet-Frames gezielt nur an die Ports weiter, die sie benötigen.
• Jeder Port eines Switches verfügt über einen Puffer, der Frames speichert.
• Switches können an ihren Ports mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten.
• Typischerweise verfügen Switches über drei LEDs pro Port: eine zeigt die Datenübertragung an, eine andere die Geschwindigkeit des angeschlossenen Geräts, und die dritte leuchtet bei einer Kollision (obwohl Kollisionen in Full-Duplex-Switch-Umgebungen selten sind).

Funktionsweise eines Switches

• Ein Switch verwaltet eine MAC-Adresstabelle, die MAC-Adressen den jeweiligen Portnummern zuordnet.
• Ein interner Prozessor analysiert eingehende Ethernet-Frames und sucht die Ziel-MAC-Adresse in dieser Tabelle.
• Gefundene Adresse: Befindet sich die Zieladresse in der Tabelle, wird der Frame gezielt über den entsprechenden Port weitergeleitet.
• Unbekannte Adresse: Wird die Zieladresse nicht gefunden, leitet der Switch den Frame an alle Ports weiter (Broadcast), ähnlich einem Hub, um die Zieladresse zu ermitteln.
• Ethernet-Frames enthalten ein Feld mit der physikalischen Quelladresse. Der Switch nutzt diese Information, um seine MAC-Adresstabelle dynamisch zu aktualisieren, basierend auf dem Port, über den der Frame empfangen wurde.
• Um veraltete Informationen in der MAC-Adresstabelle zu verhindern und den Netzwerkverkehr effizient zu halten, haben die Einträge eine "Time-to-Live" (TTL), die in Sekunden ausgedrückt wird. Nach Ablauf der TTL wird der Eintrag gelöscht, es sei denn, der Switch empfängt erneut einen Frame von dieser MAC-Adresse.