Eine Kurzanleitung zur Funktionsweise Ihres Heimnetzwerks

Die Verwendung Ihres Heimnetzwerks ist so einfach wie das Eingeben eines Passworts und das Öffnen Ihrer Netflix-App, um einen Film anzusehen, aber Ihr Netzwerk und alles, was für einen reibungslosen Betrieb erforderlich ist, sind wahrscheinlich die komplexesten und einzigartigsten Geräte, die Sie besitzen.

Heimnetzwerke existieren, damit digitale Geräte über ein globales Netzwerk namens Internet miteinander und mit anderen Geräten auf der ganzen Welt kommunizieren können. Sie müssen zwar nicht genau verstehen, wie Ihr Heimnetzwerk funktioniert, um es zu genießen, aber wenn Sie etwas Zeit unter der Haube verbringen, werden Sie sowohl die Technik schätzen als auch die Fehlerbehebung bei auftretenden Problemen erleichtern.

Inhaltsverzeichnis

• Ihr Heimnetzwerk ist ein Mini-Internet
• Ihr Heimnetzwerk spricht eine besondere Sprache
• Grundlegende Topographie des Heimnetzwerks
• Mit dem Modem können Sie mit dem Internet sprechen
• Der Router sitzt im Herzen Ihres Netzwerks
• Ihre lokalen Server
• Vernetzte Peripherie
• Netzwerk-Clients in Ihrem Zuhause
• Computer, Konsolen und Mobilgeräte
• Kabelgebundene und kabellose Verbindungen
• Verwechseln Sie nicht Ihre Drähte: Ethernet
• Drähte? Wo wir hingehen, brauchen wir keine Kabel: Wi-Fi
• Erweitern Sie die Reichweite Ihres Netzwerks
• WLAN-Repeater und -Extender
• PowerLine-Extender
• Eine große vernetzte Familie

Ihr Heimnetzwerk ist ein Mini-Internet

Das Internet ist die Abkürzung für „Internet“, ein globales Netzwerk verbundener LANs (Local Area Networks), das Webserver, Streaming- und Cloud-Dienste, Gaming-Server und vieles mehr umfasst.

Ihr Heimnetzwerk ist dasselbe, nur kleiner und auf Ihr Zuhause beschränkt. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, inwiefern Ihr Heimnetzwerk wie ein Mini-Internet ist, lesen Sie Wem gehört das Internet? Web Architecture Explained für eine einfache Erklärung der komplexen Maschine, die das Internet ist.

Ihr Heimnetzwerk spricht eine besondere Sprache

Abgesehen davon, dass Ihr Heimnetzwerk und das Internet physisch dem Internet als Ganzes ähneln, ist die „Sprache“, die sie sprechen, ein weiterer wichtiger Aspekt. Heute ist TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) das universelle Netzwerkprotokoll , und es ist der Schlüssel dafür, dass Daten dorthin gelangen, wo sie sollen.

In einem TCP/IP-Netzwerk werden alle über das Netzwerk gesendeten Daten in „Pakete“ aufgeteilt. Stellen Sie sich vor, Sie verwandeln ein Bild in ein Puzzle mit Tausenden von Teilen. Nehmen Sie dann jedes Stück und stecken Sie es einzeln in einen Umschlag. Schreiben Sie auf den Umschlag die Adresse des Absenders und des Empfängers. Fügen Sie jedem Umschlag auch Informationen bei, die beschreiben, wohin jedes Stück geht, um das Originalbild zu rekonstruieren.

Senden Sie jetzt Tausende von Umschlägen an den Empfänger, und er baut es an seinem Ende wieder auf. Es spielt keine Rolle, ob die Umschläge nicht in der richtigen Reihenfolge ankommen, aber wenn welche verloren gehen, erhalten Sie Briefe zurück, in denen Sie um neue Kopien der fehlenden Teile gebeten werden.

Grundlegende Topographie des Heimnetzwerks

Im Folgenden erläutern wir die Aufgaben der einzelnen Netzwerkkomponenten im Detail, aber um Ihnen bei der Orientierung zu helfen, skizzieren wir, wie ein typisches Heimnetzwerk heute aussieht.

Ihr Netzwerk besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten:

• Das Modem verbindet Sie mit dem WAN (Internet)
• Der Router verwaltet den Datenverkehr zwischen Geräten im LAN und zwischen diesen Geräten und dem WAN.
• Die Netzwerk-Hardwareverbindungen, normalerweise Ethernet-Kabel oder Wi-Fi-Funksender und -empfänger.
• Client-Geräte wie Computer oder Android- und iOS-Smartphones. 
• Servergeräte, die auch Geräte wie Computer und Smartphones sein können.
• Optionale Netzwerk-Extender, die dabei helfen, den physischen Fußabdruck Ihres Netzwerks in Ihrem Zuhause zu verteilen. Beispiele hierfür sind Wireless Access Points, Powerline-Extender und Wi-Fi-Repeater.

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, ein Heimnetzwerk aufzubauen, aber die meisten dieser Komponenten sind in jedem Heimnetzwerk vorhanden. Andere Komponenten können für einige davon einspringen. Wenn Sie beispielsweise einfach eine Gruppe von Computern miteinander vernetzen möchten, können Sie einen Ethernet-Switch oder Netzwerk-Hub verwenden. Diese grundlegende Skizze deckt jedoch 99 % dessen ab, was da draußen ist.

Nachdem wir nun die groben Umrisse eines Heimnetzwerks gezeichnet haben, werden wir ein wenig tiefer in jede wichtige Komponente eintauchen.

Mit dem Modem können Sie mit dem Internet sprechen

Vor dem modernen Breitband-Internet funktionierte der Internetzugang über ein Modem (Modulator/Demodulator), das über Kupfer-Sprachleitungen hohe oder tiefe Audiosignale sendete und empfing, die Binärcode darstellten.

Diese „DFÜ“-Modems sind jetzt so gut wie veraltet und bieten nicht viel Bandbreite, obwohl sie in einigen seltenen Fällen immer noch verwendet werden, wo nichts anderes möglich ist. Heutzutage bezeichnet das Wort Modem praktisch jedes Gerät, das eine Art von Netzwerksignal in eine andere umwandelt, selbst wenn beide Signale tatsächlich digital sind.

Ein Beispiel für die Digital-zu-Digital-Umwandlung ist das herkömmliche Glasfasermodem, das optische Signale aufnimmt und elektrische Impulse über Ethernet-Kabel aussendet. DSL-Modems verwenden dasselbe Kupferkabel wie Telefonleitungen, verwenden jedoch ein anderes Frequenzband als Sprachanrufe, sodass Sie gleichzeitig eine Verbindung zum Internet herstellen und Anrufe tätigen können. Mobilfunkmodems stellen über Funkwellen eine Verbindung zu Mobilfunkmasten her – Satellitenmodems strahlen Informationen in den und aus dem Orbit und so weiter.

In einigen Netzwerken ist das Modem ein separates Gerät, in anderen ist es mit Ihrem WLAN-Router kombiniert, was zufällig unser nächster Halt auf dieser Heimnetzwerk-Tour ist.

Der Router sitzt im Herzen Ihres Netzwerks

Der Router ist das Herzstück eines jeden Heimnetzwerks und erfüllt eine Vielzahl wichtiger Aufgaben:

• Routing des Netzwerkverkehrs zwischen Geräten, zwischen Ethernet und LAN und zwischen internen und externen Netzwerken.
• Erkennung und Routing von DNS-Servern (Domain Name Service).
• Ist intern einem Computer mit CPU, RAM und Betriebssystem ähnlich. Einige Router können Apps ausführen.
• Weist IP-Adressen im LAN über DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) zu und verwaltet sie.

Router haben mehr zu bieten als diese Kernfunktionen, aber das ist die Schlüsselliste der Dinge, die ein Router tut. Das Routing zwischen verschiedenen Arten von Netzwerken (Glasfaser-WAN, Ethernet, Wi-Fi usw.) macht einen Router zu einem Router und unterscheidet ihn von Netzwerk-Switches und -Hubs .

Der Router weist internen Netzwerkgeräten IP-Adressen zu und stellt sicher, dass es keine Konflikte gibt. Es verfolgt in einer Tabelle, die als NAT (Network Address Table) bekannt ist, welches Gerät welche Anfrage an Geräte im Internet stellt, da Server im Internet nur den Router selbst und seine „öffentliche“ IP-Adresse sehen können.

Einige High-End-Router können benutzerdefinierte Anwendungen ausführen, die als Netzwerkspeicher oder Streaming-Server fungieren. Auch wenn Ihr Router nicht mit dieser Funktion ausgeliefert wird, haben Sie möglicherweise die Möglichkeit, benutzerdefinierte Firmware von Drittanbietern zu installieren, um diese Funktionen hinzuzufügen.

Ihre lokalen Server

Ein Server ist ein Gerät in einem Netzwerk, das einen Dienst wie Inhalte oder netzwerkbasierte Anwendungen anbietet. Wenn Sie eine Website besuchen oder eine Datei aus dem Internet herunterladen, wird dieser Inhalt auf einem Servercomputer irgendwo auf der Welt gehostet. Wenn Sie Cloud-Apps wie Google Docs verwenden, befinden sich diese Software und Daten auf einem Server.

Ihr lokales Netzwerk hat mindestens einen Server, und das ist Ihr Router. Jeder Router verfügt über einen einfachen Webserver, der als Schnittstelle zum Ändern von Einstellungen dient. Wenn Sie mit dem Router verbunden sind und seine IP-Adresse in einen Browser eingeben, werden Sie zu einer Website weitergeleitet, die vom Router selbst gehostet wird.

Wenn Sie einen Wi-Fi-Drucker haben , ist dieser auch ein Druckserver, der Druckanfragen verarbeitet. Viele Menschen haben NAS ( Network Attached Storage Devices) oder Medienserver (wie Plex) in ihrem Netzwerk. Einige Dinge, die Sie vielleicht nicht als Server betrachten, qualifizieren sich ebenfalls. Ihre IP-Kamera ist auch ein Server. Es ist ein Video-Streaming-Server!

Vernetzte Peripherie

Traditionell werden Peripheriegeräte wie Scanner und Drucker direkt an einen bestimmten Computer angeschlossen. In einem modernen Haushalt ist es jedoch weitaus üblicher, viele verschiedene Computer zu haben, die Zugriff auf diese Art von Geräten benötigen. Sie können einen Drucker im lokalen Netzwerk freigeben, anstatt dass alle denselben Computer verwenden, wenn sie etwas drucken müssen.

Die Verwendung der Druckfreigabefunktion im Betriebssystem des Computers ermöglicht es, einen normalen Drucker, der an einen Computer angeschlossen ist, als freigegebenen Drucker zu verwenden. Heutzutage ist es jedoch einfach, einfach einen Drucker, Scanner oder ein Multifunktionsgerät (MFD) mit Wi-Fi oder Ethernet zu kaufen und es als eigenständige, gemeinsam genutzte Ressource im Netzwerk zu verwenden.

Netzwerk-Clients in Ihrem Zuhause

Abgesehen von lokalen Servern in Ihrem Heimnetzwerk werden die anderen Geräte allgemein als Clients bezeichnet, die Informationen von entfernten und lokalen Servern abrufen. Beispiele für lokale Netzwerkclients sind:

• Computer, Konsolen und Mobilgeräte.
• Internet of Things (IoT)-Geräte wie intelligente Kühlschränke und Staubsaugerroboter.

Alles, was Daten von einem Servergerät empfängt, ist ein Client, obwohl jedes Gerät beides gleichzeitig sein kann.

Computer, Konsolen und Mobilgeräte

Kabelgebundene und kabellose Verbindungen

Im Laufe der Jahre gab es einige verschiedene Verbindungsstandards für Netzwerke, aber in fast jedem Heimnetzwerk finden Sie heute nur zwei Verbindungstypen: Ethernet und Wi-Fi.

Verwechseln Sie nicht Ihre Drähte: Ethernet

Ethernet ist ein kabelgebundener Verbindungsstandard, der TCP/IP-Daten in Heimnetzwerken überträgt. Der Anschluss (RJ45) sieht ein wenig aus wie eine vergrößerte Telefonleitungsverbindung (RJ11) und trägt mehrere Kupferdrähte, die je nach Kategorie des verwendeten Ethernet-Netzwerkkabels unterschiedlich sind.

Ethernet-Kabel werden in verschiedene Kategorien eingeteilt, die unterschiedliche Höchstgeschwindigkeiten bieten. Beispielsweise sind Netzwerkkabel der Kategorie 6 für 10 Gbit/s ausgelegt, während Kabel der Kategorie 5e für Gigabit-Geschwindigkeiten ausgelegt sind. Es ist wichtig, Ihre Kabeltypen an die Geschwindigkeit anzupassen, für die Ihre LAN-Ports ausgelegt sind. Das Einstecken eines 1-Gbit/s-Kabels in einen 100-Mbit/s-Port schadet nicht, aber wenn Sie das Gegenteil tun, wird Ihre Geschwindigkeit auf das Maximum begrenzt, das das Kabel verarbeiten kann!

Vorausgesetzt, Sie haben die richtigen Ethernet-Kabel, Adapter und Router ausgewählt, genießen Sie hohe Geschwindigkeiten, niedrige Latenz und äußerst zuverlässige Netzwerkgeschwindigkeiten, solange Sie mit dem Aufwand der Installation von Ethernet-Verbindungen im ganzen Haus einverstanden sind.

Drähte? Wo wir hingehen, brauchen wir keine Kabel: Wi-Fi

Während Ethernet zweifellos der Goldstandard ist, wenn es um reine Netzwerkleistung geht, ist es nicht so komfortabel. Bei mobilen Geräten ist es geradezu unpraktisch! Aus diesem Grund haben wir Wi-Fi (Wireless Fidelity), um drahtlosen Geräten die Möglichkeit zu geben, sich mit dem Netzwerk zu verbinden, ohne Löcher in Wände zu bohren oder sie jedes Mal anzuschließen, wenn wir Netzwerkfunktionen benötigen.

Wi-Fi verwendet Funkwellen, um digitale Informationsimpulse zu senden. Beim WLAN werden zwei Frequenzbänder verwendet: 2,4 GHz und 5 GHz. Das untere Frequenzband kann keine Daten mit hoher Geschwindigkeit senden, hat aber eine große Reichweite und Wanddurchdringungskraft. Hochfrequentes 5-GHz-WLAN ist ultraschnell, wird aber leicht durch Objekte wie Wände blockiert.

Die meisten modernen Wi-Fi-Router sind „Dual-Band“, was bedeutet, dass sie Verbindungen auf beiden Frequenzbändern anbieten. Wi-Fi ist in Generationen aufgeteilt. In der Vergangenheit hatten diese Generationen nummerierte Namen, die den Namen des Kommunikationsstandards für diese Wi-Fi-Generation widerspiegelten. Zum Beispiel 802.11g, 802.11n und 802.11ac. Diese Namen wurden in einfache Zahlen geändert, um die Dinge etwas benutzerfreundlicher zu machen. Also ist 802.11ac jetzt einfach Wi-Fi 6 und das neueste 802.11ax ist Wi-Fi 6 .

Ältere Wi-Fi-Geräte können sich möglicherweise nicht mit neueren Routern verbinden, insbesondere wenn das Gerät nur 2,4-GHz-WLAN unterstützt und der betreffende Router nur 5-GHz bietet.

Erweitern Sie die Reichweite Ihres Netzwerks

Bei so vielen aktuellen und zukunftsweisenden Geräten, die eine Verbindung zu Ihrem Heimnetzwerk herstellen möchten, möchten Sie wahrscheinlich sicherstellen, dass sich das Netzwerk bis in jeden Winkel Ihres Hauses erstreckt. Das ist leichter gesagt als getan bei allem, was ein drahtloses Signal blockieren kann, oder bei den Kosten und dem Aufwand, Ethernet im ganzen Haus zu verlegen.

Die gute Nachricht ist, dass es viele Produkte auf dem Markt gibt, die Ihnen helfen, Ihr Netzwerk zu vergrößern, damit es keine Stellen in Ihrem Haus gibt, die nicht verbunden werden können.

WLAN-Repeater und -Extender

Ein Wi-Fi-Repeater ist ein Gerät, das an den Rand eines bestehenden Wi-Fi-Netzwerks gestellt wird, bevor das Wi-Fi-Signal abfällt. Es hört auf die Pakete, die zum und vom Kern-Wi-Fi-Netzwerk kommen, und wiederholt sie dann einfach. Dies ist eine langsame Lösung, aber eine einfache Möglichkeit, WLAN auf bestimmte Punkte auszudehnen, ohne Ihr Netzwerk zu verändern.

PowerLine-Extender

Dieses System sendet Netzwerksignale über die vorhandene elektrische Verkabelung in Ihrem Haus. Es ist so einfach wie das Anschließen eines PowerLine-Adapters in der Nähe Ihres Routers und in dem Raum, in dem Sie Ihr Netzwerk erweitern möchten.

Anstatt den Fußabdruck Ihres normalen Routers zu erweitern, ersetzen drahtlose Mesh-Router Ihren vorhandenen Router vollständig. Betrachten Sie sie als einen großen verteilten Router. Eine primäre Mesh-Einheit ist mit Ihrem Modem verbunden, und dann hat jede Satelliteneinheit eine dedizierte drahtlose oder kabelgebundene Verbindung zu ihr. 

Eine große vernetzte Familie

Die Technologie in Ihrem Heimnetzwerk mag unglaublich komplex sein, aber diese Technologie ist im Laufe der Zeit intelligenter und viel benutzerfreundlicher geworden. Niemand weiß, wie die Zukunft der Heimvernetzung aussehen wird. Dank der Entwicklung von Technologien wie 5G-Millimeterwellen-Mobilfunknetzen, die die Grenze zwischen lokalen und weiten Netzen verwischen, könnte es jedoch ganz anders aussehen.