Eine echte Vernetzung von netzwerkfähigen Gerätschaften ist nicht mehr nur eine Domäne in Unternehmen, sondern immer stärker auch in privaten Haushalten. In vielen Haushalten finden sich inzwischen zwei und mehr Computer, Smartphones und immer mehr Unterhaltungsgeräte mit Netzwerkanschlüssen, so dass das so genannte “Home Networking” ein immer größerer Markt wird. Nicht zuletzt auch, um zukünftig auch Haushaltsgeräte online ans Internet anzubinden.
Die Evolution der Heimvernetzung
Den Anfang der "Heimvernetzung" machte Mitte der 1990er Jahre, als das Internet in privaten Haushalten nach und nach ankam, vor allem der gute, alte Telefonanschluss. Der war bei jeder Einwahl bei einem Internet Service Provider der Nabel der Welt für den “Familien-PC”, meist der einzige Rechner des Haushalts, wenn ein Haushalt denn überhaupt einen Computer hatte. Das geschah bei einem analogen Telefonanschluss mit einem Modem oder bei einem digitalen ISDN-Anschluss mit einer ISDN-Karte, die rein technisch gesehen, eine spezielle Form einer Netzwerkkarte war.
Nachdem das Internet auch im privaten Bereich immer stärker Einzug hält, stellte sich auch immer häufiger die Frage, wie all diese Geräte zum einen an das Internet angebunden werden und zum anderen auch sinnvoll miteinander kommunizieren können. Das Stichwort “Triple Play” steht hierbei für den Ansatz, die drei Technologien Internet, Telefonie und Fernsehen über ein Netz zu übertragen - ein Netz, das mit allen entsprechenden Anforderungen an die drei Technologien fertigwerden muss, per se erweiterbar bleibt und zudem preislich in einem erschwinglichen Rahmen bleiben soll.
Das Internet, wie es zu Hause ankommt
Die heute gängigen Übertragungswege für das Internet in private Haushalte sind DSL (siehe hierzu auch Digital Subscriber Line (DSL)) und Kabelanschlüsse. Kabelanschlüsse nutzen die Infrastruktur, die vor allem in den 1980er Jahren für das damals reine Kabelfernsehen aufgebaut wurde. Das war insofern praktisch, weil dadurch die “Letzte Meile”, also der Weg von der letzten Übertragungsstelle des Anbieters bis zur Übergabestelle in Häusern, unabhängig von die der Telefonnetze ist. Durch den Wegfall des Kabelmonopols, das bis dahin die Bundespostnachfolgerin Deutsche Telekom innehatte, wurde diese Infrastruktur auch hinreichend offen für private Kabelnetzbetreiber, die neben dem Kabelfernsehen so auch Internet-Zugänge anbieten können.
DSL wiederum nutzt die Letzte Meile des Telefonnetzes, die sich weitgehend in der Hand der Deutschen Telekom befindet. Dazu sind die Vermittlungsstellen der Deutschen Telekom, an denen letztendlich jeder Teilnehmeranschluss angeschlossen ist, mit DSL-Zugangstechnik ausgestattet, die ansonsten freie Frequenzbereiche in Telefonleitungen für Internet-Anschlüsse verwendet. Dazu ist dann bei Nutzern entsprechende DSL-Modems notwendig, die meist in eigens für die jeweilige Zugangstechnik vorbereiteten Routern (zum Beispiel “DSL-Router” genannt) integriert sind.
Allen diesen breitbandingen Anschlüssen ist gemein, dass sie eine genügend hohe Bandbreite aufweisen, um bei Endkunden mehreren Computern und Netzwerkgeräten ausreichend schnell einen Internet-Zugang bereitzustellen.
Das Tor zur Welt - der Router
Will man ein Netz mit einem anderen Netz verbinden, braucht es hierzu in der Netzwerktechnik einen Router. Ein Router sorgt dafür, dass jedes angeschlossene Netz im jeweils anderen Netzwerk erreichbar sein kann und übernimmt die Übertragung von Netz zu Netz. Im Falle von Routern im Internet, die zwischen IP-Netzwerken kommunizieren, arbeiten alle Router beim so genannten Routing sehr ähnlich - sie unterscheiden sich in der Regel lediglich über die Zugangstechnik auf ihren Schnittstellen, von denen es mindestens zwei gibt. Der Begriff “WAN” steht hierbei für Wide Area Network und bezeichnet normalerweise die “Internet-Seite” und der Begriff “LAN” das Local Area Network, also die “Heimnetz-Seite”.
Gängige DSL-Router sind bereit mit einem eingebauten Modem ausgestattet, das die eigentliche DSL-Technik übernimmt. Bei Kabelanschlüssen sind eingebaute Modems wiederum unüblich, so dass hier ein gesondertes Kabelmodem nötig ist. Zusätzlich haben Router für den Heimgebrauch mehrere LAN-Schnittstellen (fungieren also genau genommen zusätzlich auch noch als Switch) und auch einen WLAN-Accesspoint für ein drahtloses Netzwerk.
Einige Hersteller haben Ihre Router inzwischen zu regelrechten Heimnetz-Zentralen ausgebaut, die neben den reinen Datenübertragungsaufgaben auch noch eine DECT-Telefonanlage an Bord haben, vielerlei Netzwerkdienste wie zum Beispiel Mediaserver- und VPN-Dienste. Hier ist in der Regel dem Preis eines Routers kaum größere Grenzen gesetzt.
Die Infrastruktur im Heimnetzwerk
Erheblich von Interesse ist für die meisten Benutzer, wie das Internet vom Router aus im Haus, dem eigentlichen Heimnetzwerk, verteilt werden soll. Hier gibt es viele Wege, die allesamt auch eine Preisfrage sind.
Die klassische Ethernet-Verkabelung
Bis vor wenigen Jahren war auch die Frage der Heimvernetzung kaum anders zu beantworten als mit einer Ethernet-Verkabelung. Dazu legte man Ethernet-Kabel verschiedener Länge in der Wohnung aus, mehr schlecht als recht versteckt durch Teppiche oder hinter Schränken und Sitzgarnituren.
Eine dedizierte Netzwerkverkabelung, auf dem dann als Netzwerkprotokoll Ethernet genutzt werden kann, empfiehlt sich überall dort, wo der Innenausbau noch im Rohzustand ist und Wert auf außerordentlich zuverlässige und zukunftssichere Vernetzung gelegt wird. Verlegt werden hierbei dann achtadrige Kabel, in denen jeweils zwei Adernpaare miteinander verdrillt sind. Diese Twisted-Pair-Verkabelung (siehe hierzu auch Lokale kabelgebundene Netzwerke) sorgt - korrektes Verlegen vorausgesetzt - für eine physikalisch bedingte Abschirmung des Übertragungssignales.
Twisted-Pair-Kabel sind in verschiedene Kategorien eingeteilt, die Auskunft darüber geben, für welche Übertragungsbandbreiten und Kabellängen sie grundsätzlich freigegeben sind (vorausgesetzt auch hier eine korrekte Verlegung und sachgemäße Installation der passend freigegebenen Netzwerkdosen). Diese Kategorie geschieht durch die so genannte "CAT"-Kennung, die letztendlich auch eine Preisfrage ist. Je höher eingestuft ein entsprechendes Twistet-Pair-Kabel ist, desto teurer ist es. Deshalb ist es gerade bei der Anschaffung der privaten Infrastruktur nicht unwichtig, ein vernünftiges Preisleistungsverhältnis zu finden.
Für die allermeisten Zwecke sind Twistet-Pair-Kabel nach der CAT5e-Kategorie die beste Wahl. Mit einer solchen Infrastruktur lassen sich problemlos Gigabit-Netzwerke bis zu einer möglichen Bandbreite von einem Gigabit pro Sekunde (“1000BASE-T” ist hierbei die Abkürzung für Gigabit Ethernet) aufbauen. Wichtig bei Gigabit-Verkabelungen ist, dass hier tatsächlich alle acht Adern des Kabels benötigt werden, während die niedrigeren Ethernet-Bandbreiten wie 100BASE-T (100 Megabit Ethernet) oder 10BASE-T (10 Megabit Ethernet) mit zwei oder vier Adern arbeiten.
Hat man den Luxus, dass man ganz neu verkabeln darf, empfiehlt sich im Privatbereich eine sternförmige Infrastruktur - von einem zentralen Punkt aus, der sinnigerweise in der Nähe des Telefon- bzw. Kabelanschlusses liegen sollte. Von diesem Punkt aus sollten dann Kabel in alle Räume gelegt werden, die verkabelt werden sollen. Dort wiederum werden die Enden mit einer Netzwerkdose abgeschlossen. Am zentralen Sternpunkt wiederum werden alle Kabelenden auf ein zentrales Patchfeld gelegt, ähnlich wie bei Sicherungskästen. An die einzelnen Anschlüsse des Patchfeldes lassen sich dann per kurzem Netzwerkkabel der Router oder auch andere Gerätschaften anbinden. Über Twisted-Pair-Kabel lässt sich beispielsweise auch problemlos ein ISDN-Anschluss in einen Raum legen.
Auch eine dedizierte Verkabelung die sicherlich sicherste und stabilste Vernetzung darstellt, sollte nicht verheimlicht werden, dass in Wohnhäusern - selbst in modernen Neubauten - in den seltensten Fällen eine eigene Netzwerkverkabelung Standard ist und bestehende Kabelkanäle meist keinen Platz mehr für weitere Kabel bereitstellen. Das Neuverlegen von Kabeln mit Fräsen von neuen Kabelführungen ist eine Alternative, die jedoch mit sehr viel Aufwand verbunden und deshalb meist auch nicht die wirtschaftlichste Methode ist.
Drahtlose Netzwerke per Wireless LAN (WLAN)
Eine weitere, inzwischen sowohl im geschäftlichen, als auch privaten Umfeld weit verbreitete Vernetzungstechnik ist das so genannte Wireless LAN (WLAN), das heutzutage in allen modernen Laptops, Tablet-Computern, Smartphones, Spielekonsolen und immer mehr Unterhaltungsgeräten verfügbar ist (siehe hierzu auch Drahtlose lokale Netzwerke, Teil 1: WLAN).
Die Installation ist hierbei mit vielen DSL-Routern, die mit einem WLAN-Modul und einer Antenne ausgestattet sind, denkbar einfach, da faktisch nur ein Name für das Netzwerk und ein Passwort für die Verschlüsselung des Funknetzes auf Seiten des Routers festgelegt werden müssen. Möchte man nun WLAN-fähige Geräte in ein WLAN-Netzwerk hinzufügen, muss am jeweiligen Gerät nur ein Netzwerkscan gestartet werden, um alle bestehenden Netzwerke in der Umgebung aufzuzeigen. In das gewünschte WLAN-Netzwerk kann dann per Knopfdruck verbunden werden, das dann nach Eingabe des korrekten Netzwerkpasswortes das Gerät einen Netzwerkzugriff ermöglicht.
Da bei der Entwicklung der WLAN-Technologie viel Wert auf eine möglichst einfache Konfigurationsweise gelegt wurde, ist die Einrichtung und die Nutzung von WLAN-Netzwerken sehr einfach, selbst bei Nutzung mit mehreren Computern gleichzeitig oder bei Vorhandensein von mehreren, konkurrierenden WLAN-Netzwerken in der Umgebung, die durch unterschiedliche Netzwerk- und Verschlüsselungsparameter eindeutig und sicher unterschieden werden können.
WLAN arbeitet mit dem IEEE-Standard 802.11 und ist dort in einer Reihe von Unterstandards definiert. Die Grundlage hierbei ist, dass WLAN auf lizenzfreien Frequenzbereichen arbeitet, die international weitgehend frei verwendet werden können. Das wiederum ist auch einer der Nachteile, denn der hauptsächlich verwendete Frequenzbereich von 2,4 Gigahertz wird auch von vielen anderen Diensten genutzt, beispielsweise Bluetooth, aber auch vielen Funkeinrichtungen wie von Türöffnern an Autos oder Garagen. Dieser Frequenzbereich ist daher allein schon durch die vielen anderen Sender "verschmutzt”. Der Frequenzbereich von 2,4 Gigahertz ist aber auch noch deshalb problematisch, weil hier die so genannte "kollektive Rotationsfrequenz" von Wasser liegt. Das ist bei Mikrowellenherden, die mit 300 und mehr Watt Sendeleistung Wassermoleküle zum Rotieren bringen, ein erwünschtes Verhalten - bei drahtlosem Netzwerkverkehr mit maximalen Sendeleistungen von 0,1 Watt jedoch ein Manko. Dicke Wände und Decken, möglicherweise mit Wasserrohren gespickt, schlucken einen Großteil der Sendeleistung von WLAN-Gerätschaften, so dass mit Repeatern und zusätzlichen WLAN-Accesspoints gearbeitet werden muss, um größere Wohnungen und Häuser zu versorgen.
Dennoch kann abschließend gesagt werden, dass WLAN eine verhältnismäßig kostengünstige und robuste Technik ist, um Räume schnell und sicher mit einem funktionierenden Netzwerk zu versorgen.
Netzwerk per Steckdose
Eine verhältnismäßig neue Technologie, die erst in den letzten Jahren ihre Marktreife erzielt hat, nutzt die Verkabelung, die in jedem Wohnhaus schon seit Jahrzehnten Standard ist - die klassische Stromversorgung. Diesen Übertragungsweg nutzen bereits viele andere Technologien, beispielsweise Bussysteme zur Steuerung von Hausautomationsanlagen oder auch so Gerätschaften wie Babyphones, die nur über Steckdosen miteinander verbunden sind. Solche Geräte nutzen die vorhandene Netzspannung, um dort Trägersignale mit der zu übertragenden Information aufzumodulieren.
Homeplug nennt sich der Standard für Datenübertragung über lokal begrenzte Stromnetze, der sich in den letzten Jahren herstellerübergreifend entwickelt hat und in vielen Fällen eine eigene Netzwerkverkabelung unnötig macht, wenn die bestehende Infrastruktur für die Stromversorgung entsprechend leistungsfähig ist.
Homeplug-Netzwerke sind sehr einfach aufgebaut: In der Regel bestehen die Endgeräte aus Steckernetzteile und haben einen Netzwerkanschluss, an den der anzubindende Rechner angeschlossen wird. Finden sich im Stromnetz dann mehrere Homeplug-Geräte, organisieren diese nach den vorgegebenen Parametern das Netzwerk völlig selbstständig. Eine Trennung von verschiedenen Homeplug-Netzwerken erfolgt galvanisch, d.h. durch die normalerweise schon gegebene Stromnetz-Trennung durch den Stromzähler. Zusätzlich lassen sich Homeplug-Netzwerke noch mit einem einstellbaren Passwort versehen, so dass fremde Homeplug-Geräte nicht ohne weiteres Zugriff bekommen, selbst wenn sie sich in einem Stromnetz befinden. Dementsprechend einfach ist jedoch die Erweiterbarkeit, denn wird ein weiteres Homeplug-Gerät mit dem passenden Passwort angeschlossen, wird es in das bestehende Netz eingebunden.
Netzwerktechnisch organisiert ist ein Homeplug-Netzwerk nach einem linearen Netzwerk (siehe hierzu auch Arten von Netzwerken), es kann in einem Homeplug-Netzwerk immer nur ein Homeplug-Gerät gleichzeitig senden und das Netzwerk bricht auseinander, wenn ein Homeplug-Gerät in der Kette ausfällt. Diese möglichen Probleme sind jedoch einkalkuliert und durch die weitgehende Selbstorganisation der Gerätschaften werden diese technischen Dinge weitgehend autonom geregelt.
Sinnvolle Netzstrukturen
Unabhängig davon, mit welcher (oder mit welchen) Infrastruktur(en) das Heim tatsächlich physikalisch vernetzt wird, stellt sich die Frage, wie das Heimnetzwerk logisch aufgebaut wird. Da in einem modernen Haushalt immer mehr netzwerkfähige Geräte existieren und zukünftig die Zahl nicht geringer, sondern eher größer wird, sollte man sich dieser Frage schon frühzeitig stellen.
In den allermeisten Haushalten erfüllt der Router, der die Verbindung ins Internet darstellt, auch die zentralen Netzwerkaufgaben nach innen in das LAN. Dazu gehört vor allem die Bereitstellung des Gateways ins Internet (also dem Verbindungsübergang ins Internet), aber auch entsprechend genügend LAN-Anschlüsse, Bereitstellung eines WLAN-Access-Points und Verwaltung der Netzwerkinformationen wie dem IP-Adressraum im LAN und der zu benutzenden DNS-Server.
Letzteres, also die Netzwerkinformationen im LAN, sind für gewöhnlich bei den meisten Routern für den Heimgebrauch voreingestellt. Ein Protokoll namens DHCP übernimmt diese Aufgabe dadurch, dass der Router ein DHCP-Server ist und alle Netzwerkgeräte im LAN DHCP-Clients. Wenn diese Netzwerkgeräte nun einen Netzzugang in Form einer Kabel- oder Drahtlosverbindung haben, starten sie eine DHCP-Anfrage und bekommen vom DHCP-Server des Routers alle notwendigen Netzwerkparameter automatisch zugeteilt, inklusive einer IP-Adresse im LAN. Das DHCP-Protokoll sorgt zudem dafür, dass diese Informationen im LAN regelmäßig automatisch aktualisiert werden, so dass es keine Mehrfachzuteilungen von IP-Adressen gibt (was nicht passieren sollte).
So steht dem Heimnetzwerk eigentlich nichts mehr im Wege und auch Erweiterungen mit Switchen, die beispielsweise in einem Zimmer Netzwerkanschlüsse für mehrere Geräte bereitstellen, ist so ein Netzwerk nicht verschlossen und können jederzeit nachträglich hinzugefügt werden. Ein zusätzliches WLAN-Netzwerk gibt darüber hinaus mobilen Geräten die Freiheit, kabellos einen Zugang zum Internet zu erhalten.
Das Thema Netzwerksicherheit
Wie auch bei Unternehmensnetzwerken gelten auch bei Heimnetzen einige grundlegende Sicherheitsaspekte:
- Computer sollten sicher konfiguriert sein. Moderne Betriebssysteme sind mit einer bordeigenen Firewall ausgestattet, die auch in einem eigenen, möglicherweise abgesicherten Heimnetzwerk aktiv sein sollte. Virenscanner sorgen darüber hinaus dafür, dass Computer bestmöglich frei von Schadprogrammen gehalten werden können (siehe hierzu auch Viren, Würmer, Trojaner & Co.).
- Router, Computer und Netzwerkgeräte sollten jeweils auf einem aktuellen Softwarestand sein. Hierzu stellen viele Hersteller Updates zur Verfügung. Hier sollte regelmäßig überprüft werden, ob entsprechende Updates zur Verfügung stehen und diese bei Bedarf auch installiert werden.
- Der Zugriff auf das Heimnetzwerk sollte nur autorisierten Computern und Netzwerkgeräten und auch nur autorisierten Personen gestattet werden. Dies gilt besonders bei Zugriffen innerhalb des Netzwerks auf andere Rechner und Netzwerkgeräte, die zu diesem Zweck immer passwortgeschützt sein sollten.
Auch das Thema Netzwerksicherheit wird immer häufiger von Multifunktions-Routern. Viele Hersteller statten beispielsweise ihre Router schon mit einer weitgehend funktionalen Firewall aus, ermöglichen die Einrichtung eines getrennten WLAN-Netzwerks für Gäste. Hier empfiehlt sich ein Blick in die Fachpresse oder die Suche nach entsprechenden Testberichten in Testmagazinen, Verbraucherzentralen etc.
