ICT Assistant PC /NET SIZ 2010 Modul 145: Netzwerk (mit Windows 8.1)

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1 Martin Dausch, Siegmund Dehn, Thomas Joos, Dipl. Ing. (FH) Klaus Schmidt, Christoph Volkmann ICT Assistant PC /NET SIZ 2010 Modul 145: Netzwerk (mit Windows 8.1) 1. Ausgabe, Juli 2015 SIZ-145-NW-W81

2 4 Netzwerk (mit Windows 8.1) 4.2 Koaxialkabel Einsatzgebiet und Beschreibung Koaxialkabel gibt es in unterschiedlichen Ausführungen für verschiedene Einsatzgebiete, wie z. B. im Hochfrequenzbereich oder in der Antennentechnik. Im Bereich von Computernetzwerken spielen diese Koax- oder auch BNC-Kabel genannten Übertragungsmedien inzwischen keine Rolle mehr, stellten aber lange Zeit eine weitverbreitete Form der Verkabelung dar. Die Bezeichnungen hierfür waren ThickEthernet (10Base5) und ThinEthernet (10Base2). 4.3 Twisted-Pair-Kabel (TP) Einsatzgebiet und Beschreibung Twisted-Pair-Kabel in der einfachsten Form bestehen aus zwei isolierten Adern, die umeinandergedreht (twisted, geschlungen, verdrillt) sind. Die Verdrillung unterdrückt bis zu einem gewissen Grad Störstrahlungen von außen oder von benachbarten Adernpaaren und die Abstrahlung nach außen. Mehrere umeinandergedrehte Adernpaare können nun zu einem Kabel zusammengefasst werden, wobei die einzelnen Adernpaare unterschiedlich stark verdrillt sind. Ursprüngliches Einsatzgebiet war der Fernmeldebereich, inzwischen aber ist Twisted-Pair-Verkabelung auch im LAN das Standardmedium und eng verbunden mit einer physikalischen Stern-Topologie. Die maximal mögliche Distanz zwischen einem Computer und der zentralen Komponente (Switch, Multilayerswitch, Router) kann bis zu 100 Metern bei Übertragungsraten von bis zu 10 Gbit/s betragen. Unshielded Twisted-Pair (UTP) Unshielded (ungeschirmt) bedeutet, dass die einzelnen verdrillten Adernpaare keine extra Einzelabschirmung besitzen. UTP-Kabel UTP-Kabel sind anfälliger gegenüber elektromagnetischen Störfeldern. Neben eventuellen Störungen von außen, z. B. wenn in einem Kabelschacht mehrere Kabel eng beieinander liegen, ist ein weiteres Problem das Übersprechen zwischen den Adernpaaren eines Kabels bei sehr hohen Frequenzen. UTP-Kabel ermöglichen dagegen einen geringeren Verlegeaufwand und der aufwendige Potenzialausgleich für die Schirmung entfällt. Shielded Twisted-Pair (STP) Shielded (geschirmt) bedeutet, dass jedes Adernpaar einzeln abgeschirmt wird. Das Kabel insgesamt (alle Adernpaare) wird durch eine Ummantelung mechanisch geschützt. Dadurch sind STP-Kabel gegenüber elektrischen Störeinflüssen weniger anfällig als UTP-Kabel. STP-Kabel Screened Sowohl UTP- als auch STP-Kabel gibt es in einer S-Version, bei der zusätzlich die Kabel, bestehend aus mehreren Adernpaaren, durch einen Gesamtmetallschirm (Screen) vor Störstrahlungen von und nach außen abgesichert sind. Die Bezeichnungen für Kabel dieser Art sind S/UTP- bzw. S/STP-Kabel. Dieser Gesamtmetallschirm kann auch als Folie ausgeführt werden. Dann spricht man von F/UTP- bzw. F/STP-Kabel. Die Bezeichnung der erwähnten Twisted-Pair-Kabeltypen entspricht dem Standard ISO IEC HERDT-Verlag

3 Übertragungsmedien 4 Litze und Massivleiter Eine weitere Unterscheidung betrifft die Leiter, die entweder in Litzenform (mehrere verseilte Einzeldrähte) oder mit massivem Kern angeboten werden. Verseiltes Kabel ist viel flexibler und biegsamer, aber da die Signaldämpfung um einiges höher ist, sollte es nur für kurze Entfernungen zwischen Netzwerkkarte und Wanddose oder innerhalb von Verteilerschränken als Patchkabel (engl. "to patch" = zusammenschalten, flicken) verwendet werden. Massivleiterkabel haben eine geringere Dämpfung, dürfen aber nicht geknickt oder zu stark gebogen werden. Sie kommen daher bei dauerhaften Installationen zum Einsatz, z. B. zwischen Verteilern und Anschlussdosen oder im Backbone-Bereich. Kategorien TP-Kabel werden eingeteilt in verschiedene Kategorien von 1 bis 7, die Auskunft über die Eigenschaften der Kabel geben. Eine Verkabelung nach Kategorie 8 (Klasse G) wird voraussichtlich bis 2016 als weiterer Standard verabschiedet. Bei den relevanten Kategorien werden vier verdrillte Adernpaare verwendet. Der Wellenwiderstand beträgt überwiegend 100 Ω, vereinzelt auch 150 Ω. Zuständig für die Standardisierung sind das Gremium EIA/TIA und die Internationale Organisation für Normung (ISO). Davon abgeleitet werden in Deutschland die DIN-Normen EN und EN angewendet. RJ-45/GG-48-Stecker Für den Anschluss von Twisted-Pair-Kabeln an die Netzwerkkarte bzw. eine zentrale Komponente wie z. B. einen Switch werden RJ-45-Stecker benutzt. Sie ähneln den Telefonsteckern (RJ-11), sind jedoch etwas größer und besitzen vier Kabelpaare statt einem. Für Twisted-Pair- Kabel der Kategorie 7 werden dagegen die Steckertypen GG-48 (abwärtskompatibel zum RJ-45-Stecker) und der TERA-Stecker verwendet. RJ-45-Stecker-Spezifikationen Verteilerschränke/Patch-Panels Da bei einer sternförmigen Verkabelung jeder Rechner über ein eigenes Kabel mit dem zentralen Verteiler (Switch) verbunden ist, gibt es verschiedene Komponenten, die den Umgang mit großen Kabelmengen vereinfachen: Verteilerschränke und -einschübe in 19-Zoll- Bauweise (Standard) bieten eine einfache, komfortable und strukturierte Möglichkeit, zentral eine Vielzahl von Verbindungen zu organisieren. Darin installierte Patch-Panels dienen dazu, eingehende Kabel aufzunehmen, über Patchkabel miteinander zu verschalten und über Switche zu verteilen. Wanddose Beim Anschluss der Endgeräte in den einzelnen Büros werden oft Wand- oder Aufputzdosen verwendet. Die Verkabelung von Patch-Panels in Verteilerschränken und in den Wanddosen erfolgt über eine Schneid-Klemm- Technik, die als LSA-Technik (löt-, schraub- und abisolierfreie Technik) bezeichnet wird. Durch ein Anlegewerkzeug (auch Auflegewerkzeug genannt) wird jeder Draht einzeln in Schneidklemmen aus Metall gepresst und mit einer Schneidvorrichtung am Werkzeug meist auch im selben Arbeitsgang abgeschnitten. HERDT-Verlag 21

4 15 Netzwerk (mit Windows 8.1) 15.2 Strukturierte Verkabelung Internationaler Standard Amerikanische, europäische und internationale Gremien bemühten sich um Standards bezüglich der Verkabelung. Der Standard 568 Custom Premises Wiring von der EIA/TIA lieferte als Commercial Building Telecommunication Standard die Grundlage für die strukturierte Verkabelung. Unter der Bezeichnung ISO/IEC DIS findet dieser Standard internationale Anerkennung. In Deutschland geschieht dies nach der Norm DIN EN (Österreich: ÖN EN und Schweiz: EN 50173). Generell werden in dieser Norm Topologie und übertragungstechnische Kenndaten definiert und, ausgehend von den gängigen Übertragungsraten und den verfügbaren Kabeltypen, bestimmten sogenannten Link-Klassen A, B, C, D, E und F zugeordnet. Die Ende-zu-Ende-Verbindungen werden dabei in Link-Klassen eingeteilt. Der Standard wurde anfangs für folgende Eckdaten optimiert: geografische Ausdehnung bis 3000 m, Bürofläche bis zu 1 Mio. m², Anzahl der Benutzer zwischen 50 und Vorteile der strukturierten Verkabelung Die Verkabelung ist anwendungsneutral, d. h., jede Information (Voice, Video, Daten) kann über das gleiche Medium übertragen werden. Sie gewährleistet den Betrieb aktueller und zukünftiger Kommunikationssysteme (Investitionsschutz). Sie ist flexibel erweiterbar und durch die sternförmige Topologie ausfallssicher angelegt. EN In Europa wurde diese Norm im März 1994 unter der Bezeichnung EN als strukturierte, anwendungsneutrale Gebäudeverkabelung veröffentlicht. Da bis zum damaligen Jahreswechsel kein Widerspruch einging, wurde diese Norm im Juli 1995 von der CENELEC verabschiedet. Bedingt z. B. durch Weiterentwicklungen im Bereich Ethernet (Stichwort Gigabit) war bereits Ende 1999 absehbar, dass Erweiterungen der Norm nötig werden würden. Dies führte im Juli 2000 zur Veröffentlichung von EN 50173:2000 und im November 2002 zur aktuellen Version EN bzw. EN Ausgabe. Im Wesentlichen wurde dabei die Link-Klasse D (bis 100 MHz) überarbeitet und die Link-Klassen E (bis 250 MHz) und F (bis 600 MHz) wurden modifiziert. Parallel dazu wurden die Anforderungen an Kabel der Kategorie 6 und 7 festgelegt sowie neue LWL-Kabel in die Norm integriert. Die aktuelle Normung der Kategorie 6 und 7 liegt bei 600 MHz bzw MHz. Detaillierte Informationen dazu sind auf der CENELEC-Website ( erhältlich. Allgemein soll diese Norm eine Planungssicherheit für mehrere Jahre und für alle gewünschten Dienste liefern. Im Kern beinhaltet sie dabei eine Dreiteilung der Verkabelungsstruktur in einen primären, sekundären und tertiären Bereich. Primärverkabelung (zwischen Gebäuden) Diese Stufe wird als Campus Backbone bezeichnet. Sie beschreibt die Verbindung zwischen Gebäudeverteilern und Standortverteilern über Lichtwellenleiter in Ring- oder Stern-Topologie. Dieser Bereich kümmert sich um die Verkabelung der einzelnen Gebäude und stellt das Bindeglied zwischen den einzelnen Sekundärbereichen dar. Als weitere Aufgabe wird hier oft auch die Anbindung an ein WAN realisiert. 128 HERDT-Verlag

5 Erweiterung der Netzwerkstruktur 15 Die wichtigsten Anforderungen sind: hohe Datenraten über große Entfernungen, redundante Verbindungen, eine sichere und gut dokumentierte Trassenführung. Die oben genannten Punkte gewährleisten eine hohe Ausfallsicherheit. Weitere Punkte betreffen die hohe Abhörsicherheit von Glasfaserkabeln. Sekundärverkabelung (zwischen Etagen) Gemeint ist damit die Verkabelung der Etagen ausgehend von dem Gebäudeverteiler. Jede Etage erhält dabei einen Etagenverteiler. Auch hier sollten Lichtwellenleiter verwendet werden. Die maximale Länge sollte laut Norm nicht über 500 m hinausgehen. Ein wichtiger Aspekt ist auch hier die problemlose Begehbarkeit der Gebäudeund Etagenverteiler, um so eine schnelle Fehlersuche und Wartung zu ermöglichen. Tertiärverkabelung (auf der Etage) Diese Stufe beschreibt die Verbindung vom Etagenverteiler zu den einzelnen Arbeitsstationen über Twisted-Pair- oder Glasfaserkabel in Stern-Topologie. Die Norm empfiehlt hier mindestens zwei Anschlüsse pro Arbeitsplatz. Als weitere grobe Richtdaten können genannt werden, dass dieser Bereich gedacht ist für Etagen mit maximal 900 bis 1000 m², wobei die maximale Länge des fest verlegten Kabels zur Arbeitsstation 90 m (+ 10 m für Rangier- und Geräteanschlusskabel) nicht überschreiten darf. Strukturierte Verkabelung Die maximale Distanz im Tertiärbereich zum Endgerät darf bei Twisted-Pair-Kabeln 100 m betragen, bei Einsatz von Glasfaserkabeln entsprechend mehr. Weitere Einschränkungen zur Kabellänge können Sie der nachfolgenden Grafik entnehmen. Verkabelungsstruktur der strukturierten Verkabelung Überschneidungen Es gibt Situationen, in denen der sekundäre und tertiäre Bereich nicht klar zu trennen sind. So kann bei günstigen räumlichen Gegebenheiten ein Verteilerraum z. B. für drei Etagen mit insgesamt 2000 m² sinnvoll sein. Andererseits kann bei großen Gebäuden ein einziger Verteiler pro Etage nicht ausreichen. HERDT-Verlag 129

6 17 Netzwerk (mit Windows 8.1) 17.3 Schrank-Kontroll-Systeme Überwachung von Schränken Die Überwachung von Schränken und Rechenzentren ist essentiell für einen störungsfreien Betrieb und wird durch verschiedene Systeme gewährleistet. Als besonders kritische Parameter in Rechenzentren gelten die Temperatur und der Energieverbrauch. In den letzten Jahren haben sich die Monitoringfunktionen von Servern und Netzwerkswitchen erheblich verbessert. Darüber hinaus liefern intelligente Stromverteilungssysteme Informationen über Spannung, Strom, die zu entwärmende Verlustleistung sowie häufig auch Umweltparameter. Je nach Anwendungsfall werden zusätzliche Informationen benötigt: Temperatur Rauch, auch neben einem immer zu installierenden professionellen Feuermeldesystem Feuchtigkeit Erschütterungen Zugang Bewegung Diese Umgebungsvariablen werden über eine entsprechende Schnittstelle an eine Überwachungseinheit weitergeleitet und ausgewertet. Je nach Ereignis werden die zugehörigen Funktionen oder Alarmierungen ausgelöst. Aktuelle Überwachungssysteme ermöglichen zudem eine Anpassung der Funktionalität hinsichtlich Alarmierung und wichtiger Alarmkonsolidierung. Anschlussbeispiel eines Schrank-Kontroll-Systems 142 HERDT-Verlag

7 Passive Netzwerkkomponenten 17 Zentraleinheit Die Basis eines Schrank-Kontroll-Systems ist eine mikroprozessorgesteuerte Überwachungseinheit. Diese Zentraleinheit wird in einem 19"-Metallgehäuse im dafür vorgesehenen Daten- oder Serverschrank montiert. Bei Schränken mit Glastür kann der Betriebsstatus des Überwachungssystems über den Zustand von LEDs oder über ein LC- Display abgelesen werden. Die Grundeinheit verfügt über eine entsprechende Anzahl von Eingängen. An diese werden dann die entsprechenden Sensoren und die zu überwachenden Geräte angeschlossen. Rückansicht einer Zentraleinheit Netzanschluss für Versorgungsspannung (50/60 Hz) Steckerleiste zur Überwachung der drei Phasen Vier digitale Schaltausgänge (potenzialfrei) Digitale Eingänge (potenzialfrei) und 12 V DC-Ausgänge zur Spannungsversorgung für externe Sensorik Vier Alarmlinien (z. B. Rauchmelder, Erschütterungssensor) Vier Anschlüsse für Temperatur- und Feuchtigkeitssensor oder kombinierten Feuchtigkeits-/ Temperatursensor Steckerleiste (4-polig) für zwei USV-Eingänge (potenzialfrei) 100BaseT-Ethernet Serielle Schnittstelle (SUB-D 9-polig) für die Ansteuerung und Überwachung externer Geräte (z. B. USV oder Klimagerät Netzwerkanschluss über RJ-45 Der ungeschirmte/geschirmte RJ-45-Eingang ist für den Anschluss der Zentraleinheit an ein Netzwerk konzipiert. Über diesen Netzwerkanschluss ist es möglich, mithilfe von gängigen Netzwerkprotokollen auf IP-Basis von einem Managementserver bzw. Kontroll-PC aus über das Netzwerk auf die Zentraleinheit zuzugreifen. Als mögliche Protokolle kommen infrage: Telnet/SSH SNMP http/https ggf. verschiedene Gebäudemanagementprotokolle Da über ein Netzwerk mittels SNMP auf die Zentraleinheit zugegriffen werden kann, ist eine einfache Integration der Zentraleinheit in Netzwerkmanagementplattformen möglich. Somit besteht die Möglichkeit, alle Betriebszustände des Schrankes permanent zu beobachten und entsprechende Meldungen über das Managementsystem auszuwerten. Grafische Benutzeroberflächen Neben SNMP besteht auch die Möglichkeit, über eine grafische Benutzeroberfläche auf ein Schrank-Kontroll-System zuzugreifen. Dafür benötigen Sie nur einen Browser (IE, Firefox, Safari ). Über die Eingabe der IP-Adresse wird eine Verbindung zu der Zentraleinheit aufgebaut. Mithilfe einer grafischen Oberfläche werden entsprechende Alarmierungen der im Netzwerk befindlichen Kontroll-Systeme unter Angabe von Uhrzeit, Datum, Adresse und Namen dokumentiert. Es können die Funktionen aller angeschlossenen Sensoren ausgewertet und verschiedene Informationen grafisch dargestellt werden. Die wesentlichen Funktionen solcher grafischen Tools sind: Die Temperaturwerte können grafisch angezeigt werden. Alle analogen Eingabewerte können grafisch animiert werden. Es können alle Sollwerte direkt verändert werden. Entsprechende Textwerte können beliebig verändert werden. HERDT-Verlag 143