Richtig vernetzen

Anschluss mit und ohne Kabel

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Fast- und Gigabit-Ethernet, Powerline, Bluetooth, WLAN, Wi-Fi und IEEE 802.11abgh: Nicht nur der Einsteiger kann sich im Fachbegriffs-Dschungel leicht verirren. c't gibt Orientierungshilfe.

Aufmacher

Wer heute ein kleines LAN aufbauen will, steht vor einigen grundlegenden Entscheidungen: Sind Kabel erlaubt oder muss es drahtlos sein? Braucht man einen zentralen Internet-Zugang oder sollen nur die Rechner miteinander reden? Will man öfter große Dateien durch das Netz schieben und wie teuer darf das Ganze werden? Schließlich soll das LAN in den allermeisten Fällen auch zukunftssicher und ausbaufähig sein. Am günstigsten fährt man immer noch mit einem gewöhnlichen Kabelnetz. Noname-Fast-Ethernet-Karten, die bis zu 100 MBit/s übertragen, sind für Rechner mit PCI-Slots schon für weniger als 10 Euro im Handel. Bei vielen PCs oder Notebooks von der Stange ist solch eine Schnittstelle schon auf dem Mainboard vorhanden. Der Spitzendurchsatz von 100 MBit/s entspricht rund 12 MByte/s, knapp dem Niveau einer langsamen Festplatte.

Switches, die im LAN quasi als Vielfachsteckdose für mehrere Rechner fungieren, kosten ab 30 Euro mit fünf Anschlüssen. Hubs sollte man aus Performance-Gründen meiden, auch wenn sie noch ein paar Euro günstiger sind, denn sie beherrschen anders als Switches weder gleichzeitige noch Vollduplex-Übertragungen [[#lit01 1]]. Dass der Ethernet-Standard in absehbarer Zeit vom Markt verschwindet oder von Microsoft respektive der Open-Source-Entwicklergemeinde nicht mehr unterstützt wird, braucht man dank seiner großen Verbreitung nicht zu befürchten.

Der nächste Geschwindigkeitssprung um den Faktor 10 mit Gigabit-Ethernet (GE) steht auch schon auf der Schwelle: GE-Karten sind mittlerweile ab 60 Euro zu haben. Zwar werden normal ausgestattete Desktop-PCs das GE-Interface wegen ihres PCI-Busses kaum voll auslasten können [[#lit02 2]], doch dürften sie damit trotzdem um einiges schneller Dateien übertragen als mit Fast-Ethernet verknüpfte Rechner. Bei Fileservern, die mit 64-Bit-PCI ausgestattet sind und größere Nutzergruppen versorgen sollen, gehört Gigabit-Ethernet bereits zur Standardausstattung.

Allerdings setzt GE eine passende Infrastruktur voraus: Die verlegten Twisted-Pair-Kabel sollten für stabile Verbindungen der Güteklasse CAT5e oder besser entsprechen und die Switches müssen GE-fähig sein. Letztere sind jedoch noch recht teuer. Die Anschaffung von GE-Karten für kleine Arbeitsgruppen kann man deshalb getrost verschieben, bis die Preise für Switches - und in der Folge auch für Karten - weiter gefallen sind. Erste, halbwegs bezahlbare Gigabit-Switches für Kleingruppen könnten zwar schon im Herbst auf den Markt kommen, doch außer für ambitionierte Vernetzer ist Gigabit-Ethernet im häuslichen LAN heute noch überdimensioniert. Wer aber seinen Neubau oder Umbau zukunftssicher auslegen will, zieht schon jetzt CAT5e-Leitungen in die Kabelrohre, die etwas besser als die für Fast-Ethernet ausreichenden CAT5-Kabel spezifiziert sind. Vielleicht soll ja in Zukunft auch ein NAS-Server (Network Attached Storage), quasi eine große Festplatte mit LAN-Anschluss, an das Netz. Oder ein Video-Server versorgt mehrere Abspielgeräte parallel mit Videostreams.

Schließlich gibt es neben Ethernet noch zwei eigentlich für Peripherie entworfene, serielle Systeme, die sich auch für die Rechnervernetzung andienen: USB und FireWire. Während USB in der älteren Version 1.1 lediglich bis zu 12 MBit/s überträgt und erst mit dem aktuellen USB 2.0 auf 480 MBit/s klettert, schafft FireWire 400 MBit/s, einzelne neue Geräte sogar schon 800 MBit/s.

Da USB jedoch als Master/Slave-System ausgelegt ist, eignet es sich nur mit speziellen Interface-Kabeln dazu, Rechner miteinander zu vernetzen, und dann auch höchstens zwei PCs, ohne dass man Klimmzüge macht. FireWire kann das als Peer-to-Peer-Netz auch mit gewöhnlichen Kabeln und mehreren verketteten Rechnern. Doch beide Systeme wird man nicht für ernsthafte Vernetzung einsetzen wollen, denn neben der Knotenzahl sind sie auch in der Reichweite beschränkt: Zwischen zwei Geräten dürfen bei FireWire maximal 4,5 Meter liegen und bei USB fünf Meter. Fast- und Gigabit-Ethernet erlauben auf Twisted-Pair-Kupferkabeln dagegen bis zu 100 Meter.

Der gravierende Nachteil der bisher umrissenen Techniken: Man muss jeden Teilnehmer über ein Kabel anschließen. Damit räumen verschiedene Drahtlos-Techniken auf. WLANs nach der IEEE-Standardfamilie 802.11 treten an, bei gleicher Einsatzart das Kabel-LAN zu ergänzen, wenn nicht gar zu ersetzen. Derzeit sind Geräte nach dem Standard 802.11b verbreitet, die 11 MBit/s brutto übertragen. Schnellere Standards treten gerade in den Markt ein. Das mit 1 MBit/s brutto deutlich langsamere Bluetooth verfolgt einen anderen Ansatz als WLAN. Es will mit vielen verschiedenen Profilen möglichst unterschiedliche Anwendungen erlauben, unter anderem Telefonie (Headsets), Austausch virtueller Visitenkarten, gemeinsamen Internet-Zugang, Drucken und so weiter [[#lit03 3], [#lit04 4]].

Während Kabel-LANs, leistungsfähige Rechner und Netzkomponenten vorausgesetzt, netto nur geringfügig unter dem Brutto-Durchsatz liegen, ist das bei drahtlosen Netzen anders. Dort geben die Hersteller stets die Übertragungsrate auf dem Medium, also der Funkstrecke an, weil die hohe Zahl hohe Performance suggeriert. Von der Bruttodatenrate muss man je nach Technik aber noch einige zehn Prozent bis zur Hälfte abziehen. Denn die Teilnehmer müssen auch ein bestimmtes Protokoll einhalten, damit nicht zwei gleichzeitig senden. Außerdem läuft die Übertragung teilweise mit zusätzlich eingefügten redundanten Informationen, was Übertragungsfehler und deshalb nötiges erneutes Senden möglichst schon von vornherein vermeiden soll. Bluetooth kommt netto typischerweise auf 723 kBit/s, also etwas über 70 Prozent der Bruttorate, WLANs nach IEEE 802.11b dagegen auf 5 bis 6 MBit/s, also nur auf 45 bis 55 Prozent der nominellen 11 MBit/s.

Damit genügt Bluetooth gerade, um mit T-DSL-Geschwindigkeit drahtlos zu surfen. Will man mehr, also höheren Durchsatz bei schnelleren DSL-Zugängen oder häufiger große Dateien über das Funknetz schicken, dann ist WLAN erste Wahl. Deshalb betrachten wir die gegenwärtige Entwicklung bei den WLAN-Standards und Produkten weiter unten etwas genauer. Schließlich gibt es mit der im LAN-Einsatz noch recht jungen Technik Powerline Communication (PLC) eine Alternative, wenn man keine Kabel ziehen kann, aber WLAN nicht durch vorhandene dicke Wände oder Decken reicht. PLC-Bridges übertragen bis zu 14 MBit/s brutto, kosten derzeit pro Stück um 100 Euro - der durchschnittliche Preis ist dank aufkommender Konkurrenz im Sinkflug - und nutzen das fast überall vorhandene Stromnetz als Übertragungsmedium.

Die meisten jetzt im Handel befindlichen PLC-Bridges setzen eine vorhandene Ethernet-Karte voraus, manche besitzen alternativ auch schon einen USB-Anschluss. Erzielbare Reichweite und Durchsatz hängen stark von der vorhandenen Stromverkabelung ab [[#lit05 5]]. Darüber hinaus konkurrieren bei PLC im Moment noch verschiedene Verfahren, die zueinander nicht kompatibel sind. Am interessantesten erscheinen derzeit Produkte nach dem Homeplug-Standard (www.homeplug.org), die bis zu 14 MBit/s übertragen. Ob sich PLC bei gleich bleibender Reichweite, typisch sind rund 30 Meter, auf deutlich höhere Geschwindigkeiten hochtreiben lässt, ist heute nicht absehbar. Wer keine Fehlinvestition tätigen will, sollte eventuell noch warten, bis sich ein Standard etabliert hat - es sei denn, in überschaubarer Frist sind bloß wenige Rechner miteinander zu vernetzen, die man mit einem Schlag ausstatten kann.

WLAN-Hardware nach dem IEEE-Standard 802.11b (11 MBit/s brutto bei 2,4 GHz Sendefrequenz) hat in den letzten zwei Jahren fest im Markt Fuß gefasst. Einfache Access Points, also die Übergangsstellen zwischen einem Kabel-LAN und den Funk-Teilnehmern, fangen preislich bei knapp über 100 Euro an. PC-Cards für Notebooks sind schon ab 45 Euro im Handel. USB-Adapter, die vor allem an stationären Rechnern nützen, weil sie dank des USB-Kabels leicht für optimalen Empfang ausrichtbar sind, kommen mit 60 bis 80 Euro etwas teurer.

Produkte, die nach den jetzt aufkommenden Standards 802.11a/h (54 MBit/s brutto bei 5,2 GHz, mit Sendeleistungssteuerung und automatischer Kanalwahl) und 802.11g (54 MBit/s brutto bei 2,4 GHz, kompatibel zu 802.11b) arbeiten, kommen langsam in den Handel, sind aber noch deutlich teurer als die etablierten 11b-Geräte. 802.11g ist überdies bislang kein richtiger Standard, der Entwurf muss erst noch im Sommer vom IEEE ratifiziert werden. Bei der ersten 11g-Generation darf man sich deshalb nicht darauf verlassen, dass Produkte verschiedener Hersteller unter allen Umständen mit bestmöglicher Datenrate kooperieren.

11a/h- und 11g-Geräte können allein schon wegen der unterschiedlichen Sendefrequenz nicht miteinander funken. Immerhin bedienen 11g-Access-Points mit leichten Einbußen auch ältere 11b-Clients. Wer eine installierte Basis von 11b-Clients berücksichtigen muss, wird sich in Zukunft deshalb 11g zuwenden. Plant man dagegen eine WLAN-Neuausrüstung, dann sind auch 11a/h-Access-Points interessant, ergänzt um Dual-Band-Karten (11a/h plus 11b oder 11g) für die Clients. Solche Installationen können davon profitieren, dass das 5-GHz-Band bisher weniger belegt ist.

Die ersten Tests der neuen WLAN-Technik deuten jedenfalls an, dass die Datenübertragungsgeschwindigkeit damit deutlich steigt, wenn auch nicht wie von den Herstellern beworben auf das Fünffache der 11b-Vorgänger, so doch wenigstens auf das Drei- bis Vierfache [[#lit06 6]].

Bei USB-Adaptern für die neuen, schnelleren WLAN-Standards sollte man übrigens darauf achten, dass sie eine USB2-Schnittstelle besitzen. Denn mit Spitzenwerten von bis zu 3 MByte/s netto, die die flinken WLANs durch die Luft senden, sind herkömmliche USB-Interfaces überfordert. Das gilt für den Host-Rechner, der einen USB2-Anschluss braucht, genauso wie für die dazwischenliegenden Verbindungen (Kabel, USB-Hubs).

Die kommenden PC- und Compact-Flash-Karten dürften auch ein Problem mildern, das Besitzer portabler Rechner beißt: Dort steht WLAN im Ruf, ein Stromfresser zu sein. Das liegt daran, dass der Prozessor den Controller älterer WLAN-Karten im Programmed-I/O-Betrieb (PIO) abfragen und deshalb viel Rechenzeit für den Low-Level-Treiber aufwenden muss. Die nächste Generation beherrscht dagegen Direct Memory Access. DMA fordert die CPU weit weniger und schont deshalb den Akku. Besonders PDAs mit ihrem vergleichsweise kleinen Energiespeicher dürften von der nächsten Kartengeneration profitieren, auch wenn deren Durchsatz für Geräte ohne nennenswerten Massenspeicher überdimensioniert erscheint.

Für Nutzer, die mal die Funktionsvielfalt von Bluetooth und mal das erheblich schnellere WLAN nutzen wollen, werden demnächst Kombikarten auf den Markt kommen, die beides beherrschen, eventuell sogar gleichzeitig.

Nicht nur in Sachen Geschwindigkeit, sondern auch bei der Reichweite bleiben Funknetze hinter Kabel-LANs zurück. In Gebäuden liegt die maximale Reichweite je nach Bauweise - eine dünne, trockene Holzwand hemmt die Funkwellen weniger als dicker Stahlbeton - bei 30 bis 50 Metern. Den bestmöglichen Durchsatz gibt es typischerweise auch nur dann, wenn man die WLAN-Geräte im gleichen Raum betreibt. Schon eine dünne Steinmauer kann dazu führen, dass die Geschwindigkeit sinkt. Bei mehreren Mauern oder einer dicken Betondecke kommt eventuell gar keine Verbindung zustande.

Doch die beschränkte Reichweite ist gleichzeitig auch ein gewisser Schutz: Die standardmäßig bei WLANs eingesetzte Verschlüsselungstechnik WEP (Wired Equivalent Privacy) hat sich als mangelhaft erwiesen. Zwar muss der Gelegenheitssurfer nicht befürchten, dass sein Datenverkehr mitgehört wird, wenn er WEP einsetzt und den Schlüssel in regelmäßigen Abständen erneuert. Doch ganz und gar unmöglich ist das Schlüsselknacken für einen engagierten Hacker auch nicht, solange er nur in Funkreichweite kommt und auf dem WLAN genug Verkehr herrscht [[#lit07 7]].

Um die WEP-Schwäche auszubügeln, arbeitet das IEEE an einer Ergänzung des WLAN-Standards namens 802.11i. Doch die wird nach Einschätzung eines Mitglieds der 11i-Arbeitsgruppe erst im nächsten Jahr verabschiedet. Deshalb hat die Wi-Fi Alliance - eine Herstellervereinigung, die sich der Interoperabilität von WLAN-Produkten widmet - eine Interimslösung namens WPA (Wi-Fi Protected Access) auf den Weg gebracht, die Teile des geplanten IEEE-Standards vorwegnimmt. Wer an bestmöglicher Datensicherheit beim WLAN interessiert ist, sollte darauf achten, dass die Geräte WPA unterstützen. Laut Wi-Fi Alliance sollen alle mit eigenen Tests zertifizierten WLAN-Produkte ab August dieses Jahres WPA enthalten.

Soll das eigene LAN auch als gemeinsames Medium für mehrere Surfer dienen, dann steht man vor der Entscheidung, ob ein Rechner als Internet-Zugang aufgestellt wird oder ob ein eigenständiger Router ins Netz kommt. Für Ersteres spricht, dass der PC sowieso meist vorhanden ist und das Internet Connection Sharing mit Windows XP oder Linux stabil funktioniert. Nachteilig ist, dass die Maschine dann durchlaufen muss, entsprechend Lärm macht und die Stromrechnung hochtreibt. Ein Router als eigenständiges Gerät macht dagegen keinen Krach, zieht deutlich weniger Strom und stürzt seltener ab, weil darauf nicht gleichzeitig andere Programme laufen müssen.

Hat man sich nun das eigene Netz im Geiste zurecht gelegt, bleibt eine philosophisch anmutende, aber für den Geldbeutel ganz praktische Frage: Sollen es Einzelkomponenten oder Kombigeräte sein? Letztere, die die Funktionen von DSL/ISDN-Router, WLAN-Access-Point, einfacher Firewall, Druckerserver und LAN-Switch vereinigen, sparen häufig bares Geld. Außerdem steht dann nur eine kompakte Schachtel im Büro oder am Heimarbeitsplatz, die wenig auffällt.

Allerdings schränkt man mit einem Kombigerät auch die eigene Flexibilität für Erweiterungen oder Verbesserungen ein: Erfahrungsgemäß rentiert sich eine Anschaffung vieler Optionen auf Vorrat in der schnelllebigen PC-Welt selten. Ein im nächsten Jahr neu erscheinendes, attraktives Feature führt dann zu teuren Neukäufen, weil genau dieses im vorhandenen Gerät fehlt. Solch eine Aufrüstung fällt mit Einzelkomponenten leichter, und diese erlauben einem obendrein, die Netz-Investition zu staffeln. (ea)

[1] Ernst Ahlers, Peter-Michael Ziegler, Datenverteiler, Zehn Switches für kleine Heimnetzwerke, c't 24/01, S. 120

[2] Ernst Ahlers, Volles Rohr, 13 Gigabit-Ethernet-Karten für PCI-Rechner, c't 2/01, S. 164

[3] Detlef Borchers, Auch Wunder machen manchmal blau, Bluetooth: Rückblick und Ausblick, c't 2/03, S. 86

[4] Murat Özkilic, Dusan Zivadinovic, Auf die Plätze, fertig, Funk!, Bluetooth-USB-Adapter mit großer Reichweite, c't 1/03, S. 164

[5] Ernst Ahlers, Ungleiche Brüder, Powerline-Bridges wandeln das Strom- zum Datennetz, c't 3/03, S. 72

[6] Doppelfunker, D-Link DWL-6000AP, DWL-AB650, c't 3/03, S. 62 und Schneller funken, Linksys WRT54G, WPC54G, c't 4/03, S. 56

[7] Peter Siering, Drahtlos ohne Reue, Konfiguration eines privaten Funknetzes, c't 14/02, S. 92

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Dieser Beitrag gibt Hilfestellung bei grundlegenden Entscheidungen zur Anschaffung der Netz-Hardware. In den folgenden Artikeln befassen wir uns mit praktischen Hinweisen zum Vernetzen von Windows-Rechnern, typischen Problemen und ihrer Lösung rund um LAN und WLAN und wie man ein WLAN mit einer zusätzlichen Verschlüsselungsebene gegen Cracker absichert.

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