Table Of ContentDirk 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
