Schulungsunterlage für Grundlagen Ethernet. Grundlagen Ethernet

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1 Grundlagen Ethernet

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Grundbegriffe in der Teilnehmer Netzwerk Protokoll Einstellbare Parameter bei Ethernet-Teilnehmern BK BC CX en

3 Grundbegriffe in der (1/8) Ethernet ist der Oberbegriff hinter dem die Kommunikationsstandards IEEE 802.x stehen Erstes Ethernet-Netzwerk ging 1973 mit 3 Mbit/s in Betrieb wurde es in der IEEE- Norm 802.x standardisiert. LAN steht für Local Area Network, kurz lokales Netzwerk. Es handelt sich hierbei um den Zusammenschluss mehrerer Kommunikationsteilnehmer zu einem gemeinsamen Netzwerk. In sehr großen standortübergreifenden Netzwerken bzw. Netzwerken mit verschiedenen Übertragungsarten spricht man auch von WAN (Wide Area Network). Dies kann z.b. ein Verbund von einem kabelgebundenen Netzwerk und einem Funknetzwerk sein. Cat.1 / / Cat.7 steht für die Anforderung an das Übertragungskabel in einem LAN Cat. 5 zulässig für 100 Mbit/s bis 100 m mit RJ45 Cat. 6 zulässig für 1000 Mbit/s bis 55 m mit RJ45 Cat. 7 zulässig für 1000 Mbit/s bis 100 m mit Nexans GG45 BKS MMJ-3000pro / KERPEN ELine 1200 EC7 Siemon TERA Belden 1885NH

4 Grundbegriffe in der (2/8) RJ45 oder auch 8P8C steht für die Bezeichnung einer Buchse bzw. eines Steckers, der typischerweise bei der Verkabelung von LAN bis zu 100 Mbit/s verwendet wird. RJ (Registered Jack / genormte Buchse) kommt ursprünglich aus der Telekommunikationswelt der USA MAC-Adresse ist die einmalige Postanschrift der Netzwerk- Teilnehmer, welche fix in der Netzwerkkarte hinterlegt ist. Protokoll xyz ist die Definition für den einer Bit-Folge ( ) zum Datenaustausch zweier oder mehr Teilnehmer. Diese Bit-Folge wird auch als Frame bzw. Paket bezeichnet. z.b. ein Ethernet-Paket

5 Grundbegriffe in der (3/8) Hub bedeutet im deutschen so viel wie Nabe bzw. Knotenpunkt. Ein Hub empfängt ein Protokoll an einem Anschluss bzw. engl. Port und verteilt es an allen Anschlüssen gleichermaßen aufgebessert und verstärkt weiter. Nachteil eines Hubs gegenüber eines Switch: Durch das unkontrollierte Verteilen der Protokolle entsteht ein unnötig hoher Datendurchsatz, der die Kommunikation aller Teilnehmer ausbremst. Switch analysiert hingegen zum Hub ein Protokoll auf die Zieladresse und leitet es nur auf dem entsprechenden Abgang weiter. Vorteil: Es wird gezielt kommuniziert. Daraus folgt, dass die gesamt Datenmenge im Netzwerk reduziert wird und somit die max. Datenmenge in einem Netzwerk erhöht werden kann. Ein meist zu vernachlässigender Nachteil: Die Durchlaufzeit erhöht sich um wenige Nanosekunden Port bezeichnet in der Hardware-Welt eine Anschlussmöglichkeit für einen Netzwerkteilnehmer. In der Software-Welt spricht man bei einem Port von einen genaueren Kommunikationskanal. z.b. ist die MAC-Adresse der Straßenname und der Port die Hausnummer einer Anschrift

6 Grundbegriffe in der (4/8) Router bündelt Protokolleingänge und sendet sie gezielt über einen Port (oft als WAN-Schnittstelle bezeichnet) weiter. Es handelt sich um einen klassischen Muli- bzw. Demultiplexer. Oft ist in Routern ein Schutz für ungewollte Kommunikation integriert. Die Protokolle werden einem Schlüssel bzw. Kennung verpackt. So werden nur noch Protokolle mit passender Kennung über die WAN Schnittstelle an die entsprechenden Abgänge weitergeleitet. Ohne die passende Kennung kann nicht über den Router kommuniziert werden, man spricht von einer Firewall. Firewall ist der Schutz vor ungewollter Kommunikation durch Verschlüsselung. Es lässt sich in einer Firewall genau einstellen, wer mit wem über welchen Kommunikationskanal in welcher Sprache kommunizieren darf. Sprich in einer Firewall sind die MAC-Adressen oder IP-Adressen der Teilnehmer, die Ports und das Protokoll zu parametrieren. Sollte einer dieser Parameter nicht stimmen kann keine Kommunikation statt finden. Eine Firewall sollte immer zwischen einem LAN und und einem dritten unbeeinflussbaren Netz (z.b. Internet-Anschluss) geschalten sein. Ohne diesen Schutz kann weltweit unkontrolliert auf ihre Netzwerkteilnehmer zugegriffen werden

7 Grundbegriffe in der (5/8) IP-Adresse steht für Internetprotokoll-Adresse. Diese Adresse vereinfacht die Kommunikation in Netzwerken mit vielen Teilnehmern. IP-Adressen können manuell oder automatisch über DHCP-Server bzw. BOOTP vergeben werden. z.b. hat ein 8-Port-Router 8 verschiedene MAC-Adressen um auf jeden Port kommunizieren zu können. Man müsste jetzt an jeden angeschlossenen Teilnehmer die individuelle Adresse einstellen, was den Umgang mit einem Netzwerk sehr erschweren würde. Welche Bereiche der IP-Adressen für die geforderte Anwendung genutzt werden dürfen kann unter oder Adresse#Besondere_IP-Adressen nachgelesen werden. LAN DSL-Router WWW Interne IP Externe IP LAN 1 intern WAN

8 Grundbegriffe in der (5/8) IP-Adresse für private Anwendungen Startadresse Endadresse Größte Subnetmaske

9 Grundbegriffe in der (6/8) DHCP steht für Dynamic Host Configuration Protocol und erlaubt das Zuweisen von Netzwerkeinstellungen wie z.b. die IP- Adresse. DHCP ist der Nachfolger von BOOTP. BOOTP ist die Abkürzung für Bootstrap Protocol und dient ähnlich wie DHCP zur Zuweisung von Netzwerkparametern. Der Client verwendet den Port 67 zum Senden und erwartet auf dem Port 68 die Parameter durch den Server. Subnetmaske ist eine Bitmaske und ist Teil des Netzwerkprotokolls. Die Subnetmaske angibt, wie viele Bits am Anfang der dargestellten IP-Adresse das Netz-Präfix ausmachen. Mit Hilfe der Subnetmaske und der IP-Adresse wird eine Bit-Folge für das Gerät und das Netzwerk generiert. Die Netzwerk-Bit-Folge muss unter den kommunizierenden Teilnehmer gleich sein. D. h. die Subnetmaske muss bei allen Teilnehmer identisch sein. Standardgateway ist die IP-Adresse des Routers über den in ein weiteres Netzwerk z.b. Internet kommuniziert werden soll

10 Grundbegriffe in der (7/8) VPN steht für Virtuell Privat Network. Man spricht auch von einen VPN-Tunnel in ein weiteres LAN. Bei einer VPN- Verbindung bekommt ein Teilnehmer eines zweiten Netzwerkes (Client) über eine sogenannte VPN-Software z.b. Open-VPN vom Router (Server) des einzuwählenden Netzwerkes die Netzwerk-Konfiguration zugewiesen. Man ist also virtuell im Netzwerk des Routers und hat dessen Eigenschaften. Es ist prinzipiell so, als ob man direkt Vorort angeschlossen wäre. Man nutzt eine VPN-Verbindung aus Sicherheitstechnischen Gründen, da sich kein Fremder in einen VPN-Tunnel einklinken kann. Wichtig bei einer VPN-Verbindung ist, dass die Netzwerkkonfiguration (IP-Adresse, Subnetmaske) ungleich der lokalen Einstellungen ist. ADS ist in ein TCP/IP-Protokoll mit dem alle Beckhoff- Kompomenten untereinander kommunizieren. Es gibt mittlerweile auch einige Dritt-Hersteller, die das ADS-Protokoll mit ihrer Hardware unterstützen

11 Grundbegriffe in der (8/8) Port-Forwarding steht für Portweiterleitung und meint, dass durch einen Router ein externes Protokoll auf einem festen Port an eine in der Routingtabelle eingetragene IP-Adresse weitergeleitet wird. Von außen ist nicht ersichtlich wohin das Protokoll weitergeleitet wird. Somit muss für den Zugriff von außen immer die Internet-IP-Adresse des Routers als Aufruf verwenden werden. Bei wechselnden IP-Adressen gibt es Möglichkeiten nicht über die IP-Adresse sondern über Name auf einen Router drauf zu zugreifen. z.b. DynDNS Wichtige Ports: Programm Port Programm Port Programm Port Cerhost 987 Webvisu 80 und 5120 FTP und Remote- Desktop 3389 DHCP Bootp und TwinCAT

12 eines Ethernet-Netzwerks (1/7) Wie kann ein aussehen?

13 eines Ethernet-Netzwerks (2/7) Möglicher eines Netzwerks

14 eines Ethernet-Netzwerks (3/7) Möglicher eines Netzwerks Crossover

15 eines Ethernet-Netzwerks (4/7) Möglicher eines Netzwerks Switch CU20xx max. 100m XX X X Switch CU20xx max. 100m X X Teilnehmer werden gepatcht Keine Ringnetze patchen!!!

16 eines Ethernet-Netzwerks (5/7) Möglicher eines Netzwerks Switch CU20xx max. 100m Switch CU20xx max. 100m bei Distanzen über 100m Ethernet- LWL- Konverter LWL Ethernet- LWL- Konverter

17 eines Ethernet-Netzwerks (6/7) Möglicher eines Netzwerks Router 2 Router 1 max. 100m DSL, GSM, UMTS, über VPN

18 eines Ethernet-Netzwerks (7/7) Möglicher eines Netzwerks Router 1 DSL, GSM, UMTS, über Port-Forwarding (Port-Weiterleitung) Name IP-Adresse Port Protokoll Webvisu TCP/IP Java TCP/IP Cerhost TCP/IP Jeder Port darf nur einmal geroutet werden! z.b. Web-Visualisierung FTP, Cerhost, Remote-Desktop,

19 Routing Einstellungen in TwinCAT Möglicher eines Netzwerks IP: Router 1 DSL, GSM, UMTS, über Port-Forwarding (Port-Weiterleitung) NedID: IP: IP:

20 Funktionsweise der Netzwerkkommunikation Switch ADS TCP/IP Port Ziel-IP: FTP TCP/IP Ziel-IP: HTTP TCP/IP Port 80 Ziel-IP: BAC-NET TCP/IP Ziel-IP: IP Adresse:

21 Funktionsweise der Netzwerkkommunikation Switch Firewall ADS TCP/IP Ziel-IP: Wie kann ich testen ob eine Verbindung zu einen Teilnehmer besteht? Zu erst prüft man ob alle Teilnehmer die selbe Subnetmaske besitzen. Sollte ein PC mehrere LAN-Schnittstellen in unterschiedlichen Netzwerken besitzen so sind dort zwei verschiedene Subnetmasken einzustellen. Mit der Eingabekonsole (START >> Ausführen >> cmd) kann man dies prüfen. Mit dem Ping-Befehl lässt sich prüfen ob generell eine Verbindung zum Teilnehmer besteht: ping <IP-Adresse> z.b. ping Falls der Ping erfolgreich war und immer noch keine Kommunikation über einen gewissen Port möglich ist dann telnet <IP-Adresse> <Port-Nummer> z.b. telnet IP Adresse:

22 Funktionsweise der Netzwerkkommunikation Firewall ADS TCP/IP Ziel-IP: telnet <IP-Adresse> <Port-Nummer> z.b. telnet Wird in der Konsole kein Verbindungsfehler angezeigt, so ist der Port offen. In gewissen Fällen muss man beim Provider der Internetverbindung die Ports freischalten lassen. IP Adresse:

23 Parametrieren von Ethernet-Teilnehmern BK9xxx Inhaltsverzeichnis Die BK9xxx-Serie lässt sich über TwinCAT System Manager KS2000 Bootp-Server

24 Parametrieren von Ethernet-Teilnehmern BC9xxx Inhaltsverzeichnis Die BC9xxx-Serie lässt sich über TwinCAT System Manager KS2000 Bootp-Server

25 Parametrieren von Ethernet-Teilnehmern WinCE Inhaltsverzeichnis Die Windows CE Geräte lassen sich über TwinCAT System Manager Remote-Verbindung (Cerhost)

26 Parametrieren von Ethernet-Teilnehmern WinXP Embedded Inhaltsverzeichnis Die Windows XP Embedded und Professional Geräte lassen sich über TwinCAT System Manager Remote-Verbindung (Remote Desktop)

27 Remoteverbindung zu Ethernet-Teilnehmern WinCE Inhaltsverzeichnis Cerhost (Port: 879) Passwort wird Standardauslieferung nicht benötigt

28 Remoteverbindung zu Ethernet-Teilnehmern WinXP Inhaltsverzeichnis Remote-Desktop-Verbindung (Port: 3389)

Man unterscheidet zwischen LAN (Local Area Network) und WAN (Wide Area Network), auch Internet genannt.

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