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Dirk H. Traeger, Andreas Volk LAN Praxis lokaler Netze Dirk H. Traeger, Andreas Volk LAN Praxis lokaler Netze 4., Oberarbeitete und erganzte Auflage Mit 190 Abbildungen frn Teubner B. G. Teubner Stuttgart· Leipzig· Wiesbaden Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Ein Titeldatensatz fUr diese Publikation ist bei der Deutschen Bibliothek erhaltlich. Dipl.-Ing. (FH) Dirk Traeger, Brand-Rex Ltd., Glenrothes. Dipl.-Inf. (FH) Andreas Volk, Hewlett Packard GmbH, B6blingen. WlChtiger Hinweis Die Informationen in diesem Werk wurden mit groBer sorgfalt recherchiert. Dennoch sind inhaltliche Fehler oder Fehler in der Darstellung nicht ganz auszuschlieBen. Verlag und Verfasser Obernehmen jedoch keine juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung fOr evtl. fehlerhafte Angaben und deren Foigen, ebenso wenig fOr Druckfehler. FOr Vermogens-, sach und Personenschaden wird daher im gesetzlich zulassigen Umfang eine Haftung ausgeschlossen. Die Verfasser sind fOr jeden Hinweis dankbar, der sich auf Fehler dieser Art bezieht. sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z. B. DIN, EN, VDI, ISO, lEe, IEEE etc.) Bezug genom men oder aus ihnen zitiert worden sein, so konnen weder der Verlag noch die Verfasser eine Gewahr fOr die Richtigkeit, Volistandigkeit oder Aktualitat Obernehmen. Da die in diesem Buch zitierten Herstellerangaben bzw. die ein schlagigen gesetzlichen Vorschriften und Normen fortlaufend aktualisiert werden, wird ausdrOcklich darauf verwiesen, dass es erforderlich ist, jeweils den neuesten Stand der Herstellerangaben und einschlagigen gesetzlichen Vorschriften und Normen in der jeweils gOltigen Fassung hinzuzuziehen. An dieser Stelle wird ausdrOcklich empfohlen, vor einer konkreten Realisierungl Anwendung die in diesem Werk darge stellten sachverhalte durch einen Testaufbau selbst zu verifizieren und auf Vertraglichkeit mit eventuell bereits eingesetz ten systemen zu prOfen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im sinne der Warenzeichen-und Markenschutz Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dOrften 1. Auflage 1997 2. Auflage 1999 3. Auflage 2001 4., uberarbeitete und erganzte Auflage Juli 2002 Aile Rechte vorbehalten © B. G. Teubner Stuttgart I Leipzig/Wiesbaden, 2002 Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 2002 Der Teubner Verlag ist ein Unternehmen der Fachverlagsgruppe Bertelsmannspringer. www.teubner.de Das Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschUtzt. Jede Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulassig und strafbar. Das gilt insbesondere fUr Vervielfaltigungen, Ober setzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektro nischen systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im sinne der Waren-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden durften. Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de Gedruckt auf saurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. ISBN-13: 978-3-519-36189-3 e-ISBN-13: 978-3-322-84884-0 001: 10.1007/978-3-322-84884-0 Nichts auf der Welt ist so stark wie eine Idee, deren Zeit gekommen ist. Victor Hugo Geleitwort Netzwerktechnik - vor 10 Jahren noch weit gehend unbekannt - hat sich im wahrs ten Sinn des Wortes "rasant" entwickelt. Noch Mitte der 80er Jahre war eine Obertragungsgeschwindigkeit von 4 Mbitls in der Token Ring-Struktur beachtlich, die auf die stolze Zahl von 16 Mbitls gesteigert wurde. Heute sprechen wir von 10 Gigabit Ethernet, und bei der Entwicklung ist kein Ende abzusehen. Oftmals gibt es jedoch noch erheblichen Informationsbedarf bezUglich Planung und Installation von Netzwerken. Besonders der Netzwerk-Errichter benOtigt fUr die praktische Umsetzung entspre chende Informationen und theoretische Vorkenntnisse, denn die fachgerechte Instal lation ist ein wesentlicher Faktor fUr ein funktionsfahiges Netz. Das vorliegende Werk ist das "Lehrbuch" schlechthin fUr aIle, die sich mit Netz werkplanung, Installation oder Administration beschaftigen. Netzwerkstrukturen, passive und aktive Komponenten werden gleichermaBen gut und ausftihrlich erklart. So ist die neue AufIage dieses Buches IAN - Praxis lokaler Nelze das ideale Infor mationsmedium fUr aIle, die aktuell Uber den technischen Stand der Netzwerktech nik informiert sein wollen. Vielen Dank den Autoren D. H. Traeger und A. Volk fUr dieses praxisorientierte Lehrbuch. Eberhard Leuthner Vorwort Kaum ein Gebiet ist so schnellen und grundlegenden Veriinderungen unterworfen wie die EDV. DarUber hinaus nimmt mit zunehmender Leistungsfahigkeit der Systeme auch deren Komplexitat deutlich zu, immer mehr Vorgaben, Randbedingungen, Nor men und Gesetzeswerken gilt es Rechnung zu tragen. Selbst fUr Fachleute und Sys temspezialisten ist das Gesamtsystem in all seinen Aspekten oftmals nieht transparent. Die Bedeutung der EDV wird jedoch auch in Zukunft noch stark zunehmen, nieht nur in Multimedia- oder Internetanwendungen. Lokale Netze und vernetzte Rechnersys teme sind aus der heutigen Arbeitswelt nieht mehr wegzudenken und bereits so selbst verstandlich wie Telefon und Faxgedit. Auch die Nutzung des Internets und seiner Mechanismen wird immer mehr zur AllUiglichkeit. Die rasche Verbreitung der vorherigen Auflage und der daraus resultierende Absatz machte schon frUh eine Neuauflage notwendig. Diese erfreuliche Tatsache wurde zum Anlass genommen, neueste Entwicklungen aufzunehmen. Die dritte Auflage pdisen tiert sieh daher in einem etwas anderen Gewand. 1m Unterschied zur zweiten Auf lage finden verteilte Serversysteme und das Internet wei taus mehr Beachtung. Dies mag auf den ersten Blick ungewohnlich fUr eine Publikation Uber lokale Netze erscheinen, wenn nieht sogar verfehlt. Doch ein Hauptaugenmerk dieses Buches soIl weiterhin der Praxisbezug bleiben. Daher ist es unmoglich, so aktuelle Themen wie Storage Area Networks (SAN) oder das Internet zu ignorieren. Jedoch ist gera de fUr diese Themenfelder ein Basiswissen unabdingbar, so dass wir den Bereieh der lokalen Netze an einigen Stellen verlassen mussten, urn weiter auszuholen. Aus einer theoretischen Siehtweise ist es selbstverstandlich moglich, lokale Netze von solchen Bereiehen abzugrenzen. Die Praxis verbietet jedoch einen solchen Ansatz. Wir hoffen, dass unser Ausflug in angrenzende Bereiehe zur Anwendbarkeit der Informationen beitragt. Dieses Buch wendet sich gleiehermaBen an verschiedene Zielgruppen: Da sind zum einen Studenten, Ingenieure und Praktiker, die sieh schnell und effektiv in die techni schen HintergrUnde lokaler Netze einarbeiten mUssen. Zum anderen sind da speziell die Systemverantwortlichen und Netzwerkbetreuer, die oftmals nach nur kurzer Ein weisung die Verantwortung fUr das (neu) installierte System zu Ubernehmen haben. Unser Ziel ist es, eine leieht verstandliche Einftihrnng zu schreiben, die speziell auf die Belange und BedUrfnisse dieser Zielgruppen abgestimmt ist. Dabei ist uns wiehtig, die gesamte Thematik abzudecken, angefangen bei verschiedenen Steckertypen bis VIII Vorwort hin zu Betriebssystemen, Netzwerkmanagement und uberregionalem Netzverbund (WAN), wobei der Praxisbezug eindeutig im Vordergrund steht. Auf die ausfuhrliche Behandlung des interessanten theoretischen Hintergrundes wurde daher zu Gunsten zahlreicher Abbildungen verzichtet. Ausgehend von dieser leicht verstandlichen, stark pragmatisch orientierten EinfUhrnng sollte es dem Leser moglich sein, sich je nach Bedarf selbstandig in komplexe Spezialgebiete einzuarbeiten und zu vertiefen. Wir bedanken uns fur die tatkraftige Unterstiitzung dieses Buchvorhabens bei: 3M Deutschland GmbH, Neuss Albert Ackermann GmbH + Co. KG, Gummersbach AMP Deutschland GmbH, Langen bei Ffm. Brand-Rex Ltd., Helsby / Glenrothes DIAMOND GmbH, Leinfelden-Echterdingen Errepi unterbrechungsfreie Stromversorgungen GmbH, Landsberied FiberCraft Optische Systemtechnik GmbH, Leinfelden-Echterdingen HUBER + SUHNER GmbH, Taufkirchen IBM Deutschland Informationssysteme GmbH, Mainz KERPEN special GmbH & Co. KG, Stolberg Johannes Kraft GmbH, Stuttgart METHODE Fibre Optics Europe Ltd., Ahaus Nexans Deutschland Industries AG & Co. KG, Berlin Novell GmbH, Dusseldorf RADIALL GmbH, Frankfurt The Siemon Company, Watertown Telegartner Karl Gartner GmbH, Steinenbronn Besonderen Dank schulden wir Mr. Colin Dennison und Herrn Frank Delesen, Brand Rex Ltd., Helsby und Herrn Peter Schmalz, Hewlett-Packard GmbH, Boblingen fur die Unterstiitzung sowie Herrn Dr. Martin Feuchte yom Verlag B. G. Teubner und Herrn Karlheinz GeBner von der Prazis-Druck GmbH fUr die konstruktive und ange nehme Zusammenarbeit. Herzlichen Dank auch an Herrn Nigel Hedges, der groBzugig seine Erlaubnis fur die Verwendung seines Vergleichs zwischen Firewalls und Intrusion Detection Systemen gab, an Informatiker Frank Malota, der als Netzwerkadministrator einerseits und Web Designer andererseits in der gliicklichen Lage ist, Sicherheitsanforderungen aus ver schiedensten Blickwinkeln zu betrachten und fUr unsere Fragen jederzeit zur Verfu gung stand. Ein ganz besonderer Dank gilt Herrn Roland Volk, der durch seine uner mudliche Korrekturarbeit maBgeblich zur Lesbarkeit weiter Teile dieses Buches beige tragen hat. Vorwort IX Wir wUrden uns freuen, wenn es uns auch mit dem vorliegenden Buch gelungen ist, dem Leser einen SchlUssel fUr die pragmatische, effektive ErschlieBung der LAN Thematik an die Hand zu geben. FUr Anregungen und konstruktive Kritik sind wir jederzeit aufgeschlossen und dankbar. Dieses Buch ist allen gewidmet, die dem Neuen offen gegenuberstehen und ausgetre tene Wege verlassen. Dieses, in der EDV leider oft gescheute Wagnis, das eine grojJe Verantwortung mit sich bringt, kann gar nicht genug honoriert werden. Magstadt und TUbingen Frtihjahr 2002 Dirk H. Traeger Andreas Yolk Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen ............................................................................................ 1 1.1 Geschichte ............................................................................................... 1 1.2 Al1gemeine nachrichtentechnische Grundlagen .................................... 2 1.3 Das ISO-Schichtenmodell ...................................................................... 7 2 Das physikalische Netz -Verkabelung und Anschlusstechnik ...... 12 2.1 Schranke und Zubehor .......................................................................... 12 2.2 Kupferverkabelung ............................................................................... 14 2.2.1 Signalausbreitung auf Kupferleitungen ............................................... 14 2.2.2 Leitungstypen ....................................................................................... 16 2.2.2.1 Koaxialleitungen ................................................................................... 16 2.2.2.2 Paralleldrahtleitungen ........................................................................... 17 2.2.2.3 Twinaxleitungen ................................................................................... 20 2.2.3 Steckertypen und AnschluBdosen ........................................................ 20 2.2.3.1 Stecker und Dosen fUr Koaxialleitungen ............................................. 20 2.2.3.2 Stecker und Dosen fUr Paralleldrahtleitungen ..................................... 23 2.2.3.3 Stecker und Dosen fUr Twinaxleitungen .............................................. 28 2.3 LWL-Verkabelung ................................................................................ 29 2.3.1 Grundlagen LWL .................................................................................. 29 2.3.2 Faser-und Kabeltypen .......................................................................... 30 2.3.3 Steckertypen. ......................................................................................... 38 2.4 Verkabelungspraxis und strukturierte Verkabelung ............................. 50 2.4.1 Geltende Normen .................................................................................. 50 2.4.1.1 Uberblick .............................................................................................. 50 2.4.1.2 Verkabelungsstruktur ............................................................................ 50 2.4.1.3 Stecker und Dosen nach DIN EN 50173:2000 .................................... 52 2.4.1.4 Netzanwendungsklasse und Kategorie ................................................ 52 2.4.1.5 Installationsstrecke und Obertragungsstrecke. ..................................... 53 2.4.1.6 Weitere Normen und NormentwUrfe .................................................... 54 2.4.2 Tipps und Verkabelungstrends ............................................................. 55 2.5 EMV ...................................................................................................... 58 2.6 USV ....................................................................................................... 60 3 Netzarten, Topologien und Zugriffsverfahren ................................ 62 3.1 Grundlagen und Begriffe ...................................................................... 62 3.2 CSMNCD ("Ethernet"} ........................................................................ 66 XII Inhaltsverzeichnis 3.2.1 Einfiihrung und Grundlagen ................................................................ 66 3.2.2 10Base-5 ............................................................................................... 68 3.2.3 10Base-2 ............................................................................................... 70 3.2.4 10Base-T ............................................................................................... 71 3.2.5 10Base-F und FOIRL ........................................................................... 72 3.2.6 Fast Ethernet ......................................................................................... 73 3.2.7 100VGAnyLAN ................................................................................... 76 3.2.8 Gigabit-Ethernet ................................................................................... 77 3.2.9 10 Gigabit-Ethernet .............................................................................. 80 3.2.10 Ethernet im MAN / Access-Netz ......................................................... 81 3.3 Token Ring. ........................................................................................... 82 3.4 FDDI ..................................................................................................... 85 3.5 VLANs .................................................................................................. 87 3.6 WLANs (Wireless LANs, Drahtlose Netze) ....................................... 89 3.7 ATM ...................................................................................................... 90 3.8 Frame Relay, X.25/X.21 ....................................................................... 90 3.9 ISDN ..................................................................................................... 91 3.10 xDSL ..................................................................................................... 96 3.11 Fibre Channel ....................................................................................... 98 4 Aktive Netzwerkkomponenten, Koppelelemente und Internetworking ........................................................................ 113 4.1 Medienkonverter, DTE (DEE) und DCE (DUE) .............................. 113 4.2 Transceiver, Fan Out Units, Repeater ................................................ 114 4.3 Ringleitungsverteiler, Basiseinheiten, Leitungsanschluss- einheiten und Splitter ......................................................................... 118 4.4 Hubs .................................................................................................... 120 4.5 Bridges ................................................................................................ 124 4.6 Router und Brouter ............................................................................. 129 4.7 Switches .............................................................................................. 134 4.8 Gateways und Firewalls ..................................................................... 142 4.9 Einfache Beispiele .............................................................................. 143 5 Protokolle ........................................................................................... 149 5.1 Grundlagen ......................................................................................... 150 5.1.1 Kommunikation in einem Schichtenmodell ...................................... 150 5.1.2 Encapsulation und Segmentierung .................................................... 151 5.1.3 Vom Protokoll auf das Kabel ............................................................. 152 5.1.4 Aufgaben der Protokolle .................................................................... 155 5.1.4.1 Fehlerkontrolle ................................................................................... 155 5.1.4.2 Flusskontrolle ..................................................................................... 158 5.1.4.3 Uberlastkontrolle ................................................................................ 159 5.1.5 Begriffe ............................................................................................... 159 5.2 Die NetBEUI-Umgebung ................................................................... 162
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