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Strukturierte Verkabelung

Bei Netzwerken in Gebäuden ist heute sehr häufig eine strukturierte Verkabelung mit geswitchten Subnetzen realisiert.

Unter Strukturierte Verkabelung versteht man die Aufteilung eines Gesamtnetzwerks in kleinere Teilnetze, unabhängig von der späteren Verwendung.

Weiterführende Informationen in Wikipedia:

Netzstruktur

Oft wird die strukturierte Verkabelung hierarchisch als Stern aufgebaut. Dabei ist der Standortverteiler (Hauptverteiler) die zentrale Stelle. Er ist mit allen anderen Verteilern im Gebäude sternförmig verkabelt. Oftmals wird in jeder Etage (oder in jeder Abteilung) ein eigener Verteiler (Etagenverteiler) vorgesehen.

Zentrale Komponenten, wie zum Beispiel der Internet-Anschluss oder die Server-Hosts, sind ebenfalls meist direkt am Zentralverteiler angeschlossen.

Als Verteiler werden meist Schränke und Gestelle in 19 Zoll Technik eingesetzt. 19 Zoll Einschübe übernehmen in diesen Schränken die Kabelbefestigung und die Aufnahme der Buchsen in Verteilerfeldern (Patch-Panels). Werden nicht viele Leitungen bzw. Geräte benötigt, so können kleine 19 Zoll Wandverteiler eingesetzt werden.

Im Schrank befinden sich dann Patchfelder und aktive Komponenten, eventuell noch weitere Stromverteiler und Geräte, wie zum Beispiel eine USV (unterbrechungslose Stromversorgung).

Aktive Netzwerkkomponenten können sein...

  • Switch
  • Server-Host
  • Firewall
  • ...

Patchfelder stellen ein Verbindung zu den Netzwerkanschlüssen in den einzelnen Räumen her (Wandkabel im oberen Bild). Mit Hilfe kurzer Netzwerkkabel, sogenannter Patch-Kabel, wird im 19 Zoll Schrank ein Verbindung zwischen aktiven Komponenten und dem Patch-Feld hergestellt.

Hub, Bridge, Router, Switch

Bei Netzwerken auf Basis von Ethernet 100Base-T bzw. 1000Bas-T kann das Netzwerkkabel aus signaltechnischen Gründen immer nur zwei Geräte (Sender und Empfänger) miteinander verbinden. Daher sind zur Bildung von Netzwerken mit vielen Computern spezielle Netzwerkgeräte erforderlich.

Beim Zusammenschalten vieler Computer könnte es dabei zu Paketkollissionen kommen, das heißt, mehrere Computer wollen zum gleichen Zeitpunkt Pakete senden, es kann aber nur eines auf der Leitung übertragen werden.

Aus Sicht der Netzwerkprotokolle werden drei Arten unterschieden:

  • Hub
    Die Bits von Ethernet-Paketen werden 1:1 auf andere Leitungen übertragen. Eine Überprüfung des Paketinhalts findet nicht statt. Um Paketkollissionen zu vermeiden können Hubs Pakete meist zeitlich verzögern.

  • Bridge
    Fehlerhafte Ethernet Pakete werden nicht mehr auf andere Leitungen übertragen.

  • Router
    Kann IP-Adressen auswerten und überträgt Pakete nur auf die richtigen Subnetze.

Üblicherweise kommt in heutigen Netzwerken ein Switch zum Einsatz. Diese lassen sich aber nicht über Protokolle beschreiben, sondern arbeiten nach einer speziellen Technik:

Ein Switch analysiert die an einem Port (Anschluss) einlaufende Pakete und lernt dabei die MAC-Adressen der an einem Port (Anschluss) angeschlossenen Geräte. Ethernet-Pakete, deren Ziel-MAC unbekannt ist, werden an alle Ports weitergeleitet. Ist die MAC-Adresse bereits "erlernt", so wird das Netzwerkpaket nur an den betreffenden Port weitergeleitet. Sobald das Netzwerkkabel vom Port abgesteckt wird, vergisst der Switch die an diesem Port gelernten MAC-Adressen. Ein Switch arbeitet daher als eine Art "intelligente Weiche".

Preisgünstige Switches sind bereits für wenige Euros zu haben. Sie verfügen über wenig Speicher und können damit bei Kollissionsgefahr nur wenige Pakete speichern. Weiters ist ihr Datendurchsatz (wie viele GiB/s) recht bescheiden. Teure Switches (oft mehrere Hundert oder Tausend Euro pro Gerät) können hohe Datendurchsätze bewältigen, verfügen über viel Speichr, sind vielfältig konfigurierbar (managebar) und können oft auch als Router eingesetzt werden. Weiters können mehrere dieser teuren Switches über eine Backplane gekoppelt werden.

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