Home-Network und AV-Streaming - Netzwerk-Technik Grundlagen

Autor: Detlev Schnick, HIFI-REGLER; update: 01.07.2015


Inhalt:

Wichtiger Hinweis: Dieses Special richtet sich gezielt an technikinteressierte Leser, die sich bisher vorwiegend mit HiFi- und Heimkino-Technik befasst haben und sich nicht als Computer- oder Netzwerkspezialisten sehen. An das Thema Netzwerk gehen wir einzig mit dem Ziel heran, in das Thema Home Networking einzuführen. D.h., wir wollen Sie dabei unterstützen, sich selbst zu Hause ein gut funktionierendes privates Netzwerk, nennen wir es "Home Network", aufzubauen, um damit Video-, Audio- und Bilddaten im ganzen Haus komfortabel im Zugriff zu haben. Mehr nicht. Sollten professionelle Netzwerk-Spezialisten auf diesen Text stoßen, so bitten wir um Nachsicht, dass wir in vielen Fällen zu wenig in die Tiefe gehen, manches vielleicht etwas oberflächlich behandeln und andererseits zu viel über banale Grundlagen ausführen. Soweit redundante Textpassagen vorkommen, sind diese beabsichtigt, denn auch über den Index quereinsteigende Leser sollen in sich verständliche Informationen erhalten.

Wozu braucht man ein Netzwerk im Haus?

Netzwerk-Technik: Ethernet-Port am Netzwerk-AV-Receiver

Netzwerkkabel in der Ethernet-Buchse an einem AV-Receiver - hier am Denon AVR X-5200W

Der privat genutzte Computer wird immer mehr zur hausinternen Multimedia-Zentrale. Music-Files werden aus dem Internet heruntergeladen und auf der Festplatte verwaltet, digitale Fotos aus dem Urlaub finden sich dort ebenso wie Videos oder Filmdaten. Den Computer nutzt man meist dezentral in einem Arbeitszimmer.

Daneben gibt es den Fernseher - immer öfter ein Smart-TV (= Fernsehgerät mit Computer-Zusatzfunktionen, insbesondere Internet-Fähigkeiten und Zusatzschnittstellen wie USB, Netzwerk, WLAN, Speicherkarte, Festplatte, uvm.) und die Heimkino-Anlage mit perfekten Surround-Sound. Immer beliebter wird auch Video-on-Demand (beschreibt die Möglichkeit, digitales Videomaterial auf Anfrage von einem Internetanbieter oder -dienst herunterzuladen oder über einen Video-Stream direkt mit einer geeigneten Software anzusehen) von Anbietern wie z.B. Maxdome, Netflix oder Amazon Instant Video. Der Smart-TV steht fast immer zentral im Wohnzimmer. Im Schlafzimmer oder in der Küche könnte eine Stereoanlage stehen, die man vielleicht gerne mit Internetradio oder MP3-Dateien vom PC aus dem Arbeitszimmer "füttern" möchte.

Bisher sind PC und Internet auf der einen Seite und Heimkino und HiFi auf der anderen Seite zwei Welten, die in einem typischen Haus oder einer Wohnung sowohl räumlich als auch technisch ein voneinder getrenntes Eigenleben führen. Die Aufgabe von Home-Networking und seinen Komponenten - z.B. AV-Receiver oder Smart-TVs - ist es nun, im Zusammenspiel mit dem PC beide Welten in einem Netzwerk - einem Home Network - zusammenzuführen. Und das Schöne dabei ist, dass nicht einmal unbedingt neue Kabel durchs Haus gezogen werden müssen. Das Ganze funktioniert auch kabelos (wireless), d.h. über Funk oder über das bestehende 230-V-Stromkabelnetz. Und damit sind wir mitten im Thema ...

Vorteile eines Home-Entertainment-Netzwerke

Home Network - Schematische Darstellung

Beispiel eines Haus-Netzwerkes - hier als Funk-Netzwerk - Wireless LAN - aufgebaut.

Über ein Home Network oder "Haus-Netzwerk" lassen sich die auf dem Computer verwaltete Musik-, Bild- und Filmdaten ohne lästigen Umweg über einen Datenträger in jedem Raum im Haus wiedergeben - und zwar prinzipiell in der hohen Bild- und Tonqualität der Heimkino-Anlage. Damit sind die Voraussetzungen für integriertes Multimedia, d.h. für die "perfekte" Verbindung von Software (Dateien auf der Festplatte) und Hardware (Heimkino- oder HiFi-Anlage) geschaffen.

Allerdings ergibt sich daraus auch schon ein potentieller Nachteil eines häuslichen Netzwerkes: Wer sich bisher glücklich schätzte, alle technischen Hürden seiner Heimkinoanlage gemeistert zu haben, und sich nun anschickt, endlich einmal entspannt Heimkino zu genießen, der sieht sich nun vor eine neue Herausforderung gestellt: Netzwerktechnik aufbauen und verwalten.

Wenig ermutigend ist es da, dass für die meisten von uns das Thema Netzwerke aus dem Berufsalltag eher mit hoher Komplexität und Fehleranfälligkeit verbunden ist. Wenig geneigt mag man da sein, sich damit nun auch noch zu Hause belasten zu müssen. Zumal die meisten von uns beruflich nicht gerade als Netzwerk-Administrator arbeiten.

So schlimm wie es sich anhört, ist die Installation nicht. Es macht sogar riesig Spaß - wenn es dann funktioniert. Und jetzt, wo wir unser "Multimedia-Home-Entertainment-Netzwerk" managen können, mögen wir es uns gar nicht "ohne" vorstellen. Und wir brennen darauf, unsere Kunden, Freunde und Leser mit dem Thema Netzwerk vertraut zu machen. Beginnen wir mit ein wenig Grundlagenwissen ...

Grundlagen Netzwerktechnik

Wenn Sie sich mit EDV und Datentechnik auskennen, wird Sie dieses Kapitel vermutlich langweilen. Schlimmer noch: Sie würden uns wahrscheinlich eine oberflächliche Behandlung des Themas vorwerfen - mit Recht. Doch, wie schon eingangs gesagt, wenden wir uns hier bewusst an "Netzwerk-Laien", d.h. an alle, die zwar technisch interessiert sind, sich aber bisher nicht sonderlich mit dem Thema Computertechnik auseinandergesetzt haben und mehr in den Bereichen Heimkino und HiFi zu Hause sind. Wir schaffen hier die Grundlagen für das Verständnis der Einsatzmöglichkeiten von HiFi-und Heimkino Netzwerk-Komponenten. Die wichtigsten Netzwerk-Fachbegriffe finden Sie kompakt nochmals in unserem Special HIFI-REGLER-Fachwort-Lexikon.

Von einem Netzwerk, kurz auch einfach "Netz" genannt, spricht man, wenn mehrere Computer (z.B.: PCs) oder Peripherie-Komponenten (z.B.: Drucker, Festplattenlaufwerke etc.) über ein Medium (Kabel, Funk oder Stromnetz) miteinander verbunden sind und mittels bestimmter Software-Komponenten miteinander kommunizieren. Von einem LAN (Local Area Network) spricht man, wenn die Netzwerk-Komponenten räumlich nicht weit voneinander getrennt sind, also z.B. in einem Gebäudekomplex installiert sind. Ein WLAN ist ein Wireless LAN (wireless = "drahtlos"), dessen Verbindung über Funk-Router oder Access-Points stattfindet. Ein Sonderfall des LAN ist das dLAN (direct Local Area Network). So bezeichnet man kleine, auf eine Wohnung beschränkte Netzwerke, bei denen die Datenübertragung über das 230-V-Stromkabel-Netzwerk im Haus erfolgt (s.a. HomePlug / PowerLine).

Im Zusammenhang mit Home Networking werden häufig drei Fachbegriffe verwendet, die man sonst auch in der Netzwerktechnik eher selten hört: AV-Streaming, Streaming-Client und Streaming-Server. Als Streaming wird die Technik bezeichnet, Audio- und Videodaten "live", d.h. in Echtzeit über ein Netzwerk - meist über das Internet - abzuspielen. Dabei stehen die Buchstaben AV für "Audio" und "Video", wobei "Video" nicht wörtlich zu nehmen ist (etwa im Sinne der guten alten VHS-Videokassette), sondern übergreifend für alle digitalen Filmdaten (= bewegtes Bild) verwendet wird. Der dem Streaming zugrunde liegende Dowonload, d.h. die Datenübertragung, wird als kontinuierlicher Datenstrom vom Sender an einen Empfänger übertragen und gleichzeitig entschlüsselt. Voraussetzung für ein reibungsloses Streaming ist, dass die Datenrate, die der Datenstrom je nach Dateityp erfordert, und die maximale Transferrate des Netzwerkes übereinstimmen. Weiterhin müssen die Audio- oder Videodaten die Eigenschaft besitzen, streaming-fähig zu sein. Der Streaming-Server stellt dem Netzwerk streaming-fähige Daten auf seiner Festplatte zur Verfügung. Der Streaming-Client ruft die Streaming-Datenströme ab, ohne sie notwendigerweise selbst zu speichern. Streaming-Server und Streaming-Clients können reine Software-Produkte sein, z.B. der Windwos Media Player oder Apple's iTunes, oder wie in einem Home Network auch Hardware-Komponenten, z.B. der Netzwerk-AV-Receiver als Streaming-Client oder der PC im Arbeitszimmer als Streaming-Server.

Welche Komponenten benötigt man für ein Netzwerk und welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein?

  1. Will mann ein Netzwerk mit einem dedizierten Server (Client-Server-Netzwerk) aufbauen, so benötigt man einen Computer, der als Server dient, und wenigstens einen Computer, der als Arbeitsplatzstation oder "Client" die Resourcen des Servers nutzt.
  2. Alternativ dazu kann man ein Netzwerk nach dem Peer-to-Peer-Prinzip aufbauen. Hier sind alle Computer im Netzwerk gleichberechtigt.
  3. Jeder angeschlossene Computer muss mit einer Netzwerkkarte ausgestattet sein.
  4. Die Kommunikation der Computer kann Peer-to-Peer erfolgen oder über Hub, Switch oder Router, die den Datenverkehr steuern und optimieren.
  5. Die Computer müssen über ein Verbindungsmedium (Ethernet-Kabel, Funk oder Stromnetzkabel) miteinander in Kontakt stehen.
  6. Es muss ein Netzwerkbetriebssystem oder ein netzwerkfähiges Betriebssystem - z.B. Windows oder OS - vorhanden sein.
  7. Last but not least muss die Anwendungssoftware, die auf dem Netzwerk laufen soll, netzwerkfähig sein.

Um miteinander kommunizieren zu können, müssen die im Netzwerk verbundenen Computer oder Komponenten eindeutig identifizierbar sein. Dazu wird jeder Komponente eine eindeutige, d.h. einmalige Netzwerkadresse zugewiesen. Das bekannteste Beispiel einer Netzwerkadresse ist die IP-Adresse (Internet Protocol Adress), mit der sich ein Computer identifiziert, der sich im weltweit größten Netzwerk, dem Internet bewegt. Eine Netzwerkadresse im LAN ist nach dem gleichen Prinzip aufgebaut: Sie besteht aus 4 sogenannten Oktetts, wobei jedes Oktett mit einer Dezimalzahl von 0 bis 255 dargestellt wird und durch einen Punkt von dem jeweils anderen getrennt ist. Beispiel einer IP-Adresse, die zufällig in allen Oktetts den Wert 255 hat: 255.255.255.255 oder ein realistischeres Beispiel: 128.17.0.105. In einem LAN beginnen Netzwerkadressen immer mit den zwei Oktetten 192.168. Für das dritte Oktett kann - sofern eine manuelle Zuweisung erfolgt - eine beliebige Dezimalzahl zwischen 0 und 255 gewählt werden, diese sollte dann aber im gesamten Netzwerk bei jeder weiteren Netzwerkadresse gleich bleiben. Für das vierte Oktett muss bei jeder Netzwerkadresse eine unterscheidende Dezimalzahl gewählt werden. Gültige IP-Adressen in einem LAN mit drei Teilnehmern könnten z.B. so aufgebaut sein: 192.168.37.1, 192.168.37.2 und 192.168.37.3.

In einem LAN werden die Netzwerkadressen - auch IP-Adresse genannt, obwohl es sich ja hier nicht um das Internet handelt - entweder manuell statisch vergeben (konfiguriert) oder über das DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), ein Bestandteil der Server-Software, dynamisch, d.h. automatisch vergeben.

In der Fachliteratur wird oft dieses Beispiel verwendet: Netzwerk- oder IP-Adressen sind etwa das, was im realen Leben Telefonnummern sind, mittels derer sich Menschen anrufen und Daten miteinander austauschen können. Damit sich die Benutzer IP-Adressen besser merken können, wird der numerischen Adresse oft ein "sprechender" Name zugewiesen: der Domain-Name oder die Domaine. Im Internet ist dies typischerweise eine www.domain.de, z.B.: www.hifi-regler.de. Zur Rückübersetzung der Namen dienen verschiedene DNS-Verfahren, wobei DNS für Domain Name System steht.

Ein Netzwerk hat intern ein bestimmtes Regelwerk, nach dem es funktioniert und Netzwerkadressen verwaltet: das Netzwerkprotokoll. Das am häufigsten verwendete Protokoll, nach dem sowohl das Internet als auch fast alle heutigen LANs funktionieren ist das TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Als User werden Sie mit diesem Begriff wahrscheinlich nicht in Berührung kommen. Sie sollten ihn nur kennen und zuordnen können.

Netzwerkadressen können logisch, d.h. dynamisch durch die Netzwerksoftware oder statisch manuell vergeben bzw. zugewiesen werden oder sie können fest in der Hardware, z.B. in einem ROM- (Read Only Memory) Chip der Netzwerkkarte gespeichert sein. Eine solche fest verdrahtete, vom Hersteller vorgegebene Netzwerkadesse wird MAC-Adresse genannt (MAC steht für Media Access Control) und besteht bei heute im Handel befindlichen Netzwerkkarten nicht mehr nur aus vier Oktetts (s.o.), sondern aus sechs Oktetts. Dies entspricht bereits dem zukünftigen Format der erweiterten IP-Adresse für das Internet. MAC-Adressen sind einmalig, d.h. es gibt sie tatsächlich weltweit nur einmal.

Ethernet nennt sich die heute gängigste Netzwerk-Technologie. Ursprünglich hatte neben Ethernet auch Token Ring (von IBM propagiert) eine Bedeutung. Heute kann man mit Recht davon ausgehen, dass ein Netzwerk fast immer mit der Ethernet-Technologie funktioniert. Auch das hat kaum eine praktische Bedeutung, man sollte es eigentlich nur wissen.

In einem LAN oder WLAN gibt es Komponenten, sogenannte Netzknoten, die den Datentransfer umsetzen, steuern und verteilen. Diese nennt man je nach Funktion Access-Point, Bridge, Hub, Switch oder Router. Der Access Point stellt funktional eine Brücke dar zwischen dem drahtgebundenem Teil eines Netzes und dem Funk-Netz. Er hat auf der einen Seite eine Ethernet-Buchse (RJ45) zur Aufnahme des Ethernet-Netzwerkkabels und auf der anderen Seite eine Sende- und Empfangseinheit mit Antenne. Solche Access-Points werde auch Basisstation genannt. Mitunter werden sie auch nicht ganz korrekt als Bridge bezeichnet. Dies wäre allerdings nur dann zutreffend, wenn sie auch die Funktion einer Bridge erfüllten, nämlich zwei getrennte, jedoch gleichartige Subnetze transparent miteinander zu verbinden. Dies dürfte bei einem Home Network allerdings in der Praxis kaum vorkommen (es sei denn, man wollte z.B. Bluetooth und Ethernet miteinander verbinden), so dass wir auf Bridges nicht weiter eingehen wollen. Ein Access Point dient also lediglich der Umsetzung von drahtgebundener Kommunikation in Funk-Kommunikation und umgekehrt. Ein Hub verteilt die Daten im Netzwerk sternförmig an alle Teilnehmer, ohne nach Empfängern zu selektieren. Heute wird der Hub in seiner Funktion immer mehr von dem intelligenteren Switch abgelöst, auch weil sich die Preise von Hubs und (bisher noch erheblich teureren) Switches immer mehr angleichen. Ein Switch hat eine Schaltfunktion, d.h. er filtert den Datenverkehr und leitet die Datenpakete nur an diejenigen Empfänger weiter, für die sie bestimmt sind. Das Netzwerk wird dadurch entlastet und gewinnt an Geschwindigkeit. Die weitaus wichtigste Schaltkomponente in einem Netzwerk ist jedoch der Router. Er hat die Funktion eines Switches und einer Bridge. Während die Bridge jedoch nur gleichartige Netze miteinander verbindet, ist ein Router in der Lage, Netze mit unterschiedlichen Protokollen miteinander zu verbinden. In der Praxis des Home Networkings ist dies von Bedeutung, wenn der Router auch eine Verbindung zum Internet darstellt, das ja auch ein riesiges Netz ist, aber eben nach einem anderen Protokoll funktioniert wie ein LAN. Wegen seiner Funktion, ein Zugangstor zum Internet oder anderen Netzen darzustellen, wird der Router auch Gateway genannt. Gerade wegen seiner Gateway-Funktion, LAN mit WAN (Wide Area Network, wie man das Internet in Abgrenzung zum LAN auch nennen kann) zu verbinden, ist im Router auch die Sicherheits- Hardware und -Software implementiert, die das LAN vor unberechtigten Zugriffen aus dem WAN schützen soll. Diese Sicherheits- und Schutzfunktion nennt man allgemein Firewall. Da Router sich mittlerweile im Preis kaum noch von Switches unterscheiden, sind sie, vor allem auch wegen ihrer Firewall-Funktion, im Home-Network generell eine sehr empfehlenswerte Komponente.

Planung des Netzwerks

In einem Firmennetzwerk lautet eine der Grundregeln, sich vor der Installation einige grundlegende Gedanken zur Planung zu machen. Im häuslichen Netzwerk muss dies zwar längst nicht so professionell und ausführlich geschehen, dennoch sollte man auch hier planmäßig vorgehen. Hier einige Punkte, die es zu bedenken gilt:

  1. Ist meine Hardware für ein Netzwerk geeignet, wie ich es plane? Sind CPU und Hauptspeicher vielleicht schon jetzt am Rande ihrer Leistungskraft? Ist die Festplatte groß genug? Oder sollte vielleicht ohnehin in absehbarer Zeit ein neuer PC angeschafft werden? (Dann wäre jetzt der beste Zeitpunkt.)
  2. Welche Rahmenbedingungen liegen vor? Soll nur ein PC mit meinem Netzwerk-AV-Receiver verbunden werden (Peer-to-Peer), oder möchte ich z.B. den Netzwerk-Receiver in ein bereits bestehendes oder geplantes Hausnetzwerk einbinden (Stern-Topologie)?
  3. Wie viele und welche PC-Komponenten und AV-Komponenten möchte ich in mein Netzwerk einbinden? Nach oben gibt es praktisch keine Grenze. So ist es z.B. durchaus möglich, zwei oder drei PCs und drei oder mehr netzwerkfähige AV-Komponenten in unterschiedlichen Räumen miteinander zu vernetzen.
  4. Über welches Medium soll die Verbindung aufgebaut werden - "drahtlos" oder kabelgebunden?
  5. Wenn "drahtlos" - also über Funk oder über das Stromkabelnetz - habe ich mich ausreichend über die gesundheitlichen Risiken informiert?

Fahren wir fort mit der sogenannten Netzwerktopologie. Zunächst die kabelgebundenen Systeme:



Netzwerk-Topologie: Peer-to-Peer

 

Bei der "Peer-to-Peer"-Verbindung benötigt man lediglich ein über Kreuz verschaltetes sogenanntes Crossover- oder Cross-Linked-RJ-45-LAN-Kabel

Netzwerk - Stern-Topologie

Bei einer Stern-Topologie empfiehlt sich ein Hub (veraltet) oder (besser) ein Switch für ein effizientes Handling der Datenkommunikation. Hier kommen "normale" Netzwerkkabel zum Einsatz.

 

"Peer-to-Peer" ist die einfachste Möglichkeit, ein Netzwerk aufzubauen: Netzwerkkarten werden über ein Ethernet-Crossover-Kabel miteinander verbunden. Mit diesem kann man zwei PCs oder aber den PC und den Netzwerk-AV-Receiver direkt miteinander verbinden. Die Verbindung ist vergleichbar mit dem Anschluss einer Digitalkamera via USB-Verbindung an den USB-Port des PCs. Wichtig ist, nicht blind zu irgendeinem Netzwerkkabel - Patchkabel genannt - zu greifen, denn ausschließlich die kreuzverschalteten Crossover-Kabel - sind für diesen Direktanschluss geeignet. Die Stecker sind dabei die gleichen RJ-45-Stecker (andere Bezeichnung für die 8-poligen "großen" Westernstecker) wie beim Standard-LAN-Kabel. Weil die Verbindung direkt ist, spricht man von "Peer-to-Peer" oder "Point-to-Point", wenn zwei Komponenten durch ein Crossover-Kabel zusammengeschlossen werden.

Einsatz eines Hubs: Wer mehrere Komponenten in einem Netzwerk betreiben möchte, beispielsweise drei Rechner und zwei Laptops, kann dazu einen Hub einsetzen. Genau wie ein USB-Hub hat auch der Netzwerk-Hub die Aufgabe, die Daten, die er von einem PC empfängt, an die anderen Systemkomponenten im Netzwerk weiterzuleiten, quasi als "Verteiler". Ein Hub ist sehr einfach aufgebaut und verfügt über keinerlei Eingriffsmöglichkeiten in Bezug auf die ihm zur Verfügung gestellten Datenpakete. So ist der Hub z.B. nicht in der Lage zu unterscheiden, für welchen Empfänger die Datenpakete bestimmt sind, und Daten z.B. nur einer Komponente zur Verfügung zu stellen. Er prüft also nicht die Zieladresse, sondern leitet die Daten undifferenziert an alle Komponenten des Netzwerks weiter. Durch diese Funktion kann ein Hub schnell zur entscheidenden Geschwindigkeitsbremse im Netzwerk werden. Ein Hub wird über"normale" LAN-Kabel (Twisted-Pair-Kabel, Patch-Kabel).

Einsatz eines Switchs: Ein Switch arbeitet bereits erheblich intelligenter als ein Hub. In Aufbau und Funktion steht er ähnlich wie der Hub im Zentrum eines Netzwerks. Im Unterschied zum Hub kann der Switch jedoch unterscheiden, welche Daten wohin gesendet werden sollen. So kann er bestimmte Daten nur an einen bestimmten Kreis ausgewählter Netzwerkteilnehmer weiterleiten. Einem Switch kann man also vorgeben, an welche Stationen oder in welche "Unternetze" die Datenpakete geliefert werden sollen.  Dieses intelligente "Routing" erhöht vor allem die Geschwindigkeit. Auch ein Switch wird mittels "normaler" LAN-Kabel angeschlossen.

Einsatz eines Routers: Ein Router hat die Funktion eines Switches und stellt darüber hinaus auch noch eine Verbindung zu einem anderen, meist externen Netzwerk dar. Dieses externe Netzwerk ist in der Praxis meist das Internet. Über den Router können alle Teilnehmer des Netzes nicht nur untereinander kommunizieren, sondern auch gleichzeitig auf das Internet zugreifen. Darüber hinaus sind in einem guten Router auch Sicherheits-Hardware und -Software implementiert, die die Netzteilnehmer vor unberechtigten Zugriffen anderer Netzteilnehmer schützen, die sogenannte Firewall.

Netze lassen sich kabelgebunden oder "drahtlos", d.h. wireless betreiben. In der Praxis sind heute zwei Wireless-Systeme von Bedeutung:

Netzwerk-RouterNetzwerk - Powerline

Wireless-Kommunikation verläuft ohne eigens hierfür verlegte Netzwerkkabel. Dies kann über Funk (links) oder über das vorhandene 230-V-Stromkabelnetz (rechts) erfolgen. Letzteres wird Power Line, dLink oder HomePlug genannt. Beide Übertragungsmethoden sind ernstzunehmenden Aussagen zufolge möglicherweise mit gesundheitlichen Risiken behaftet. Wir empfehlen, sich diesbezüglich vor der Installation umfassend zu informieren.

Die "drahtlose" Verbindung von Netzwerk-Komponenten - auch Wireless LAN oder WLAN genannt - ist im Gegensatz zur kabelgebundenen, klassischen Verbindung auf den ersten Blick ein feine Sache. Kein Kabelsalat hinter den Geräten und kein Kabelverlegen im Haus! Doch gilt es, mögliche gesundheitlichen Risiken zu bedenken, von denen man immer wieder liest und hört. So manche ernstzunehmenden Kritiker und Umwelt-Physiker warnen vor der pulsenden Gigaherz-Strahlung (ein Frequenzbereich, den auch Microwellenherde, Radar und Mobilfunk nutzen) im häuslichen Umfeld. Besonders wird hier immer wieder die sogenannte Ecolog-Studie zitiert. Befürworter der WLAN-Funknetzwerke argumentieren hingegen, dass diese zwar in einem grundsätzlich gesundheitsschädlichen Frequenzbereich arbeiten (die schädlichen Auswirkungen von Microwelle und militärischem Radar sind z.B. unbestritten), dass deren Sendeleistung mit etwa 0,1 Watt (zum Vergleich: Mobiltelefone senden mit 2 Watt.) jedoch zu niedrig sei, um gesundheitsschädigend zu wirken, zumal sich diese Sendeleistung durch DSSS-Frequenzspreizung (DSSS Direct Sequency Spread Spectrum) auch noch auf eine größere Bandbreite verteilt. Wie dem auch sei: Gerade wenn man im beruflichen Umfeld ohnehin unvermeidbar diesen und anderen negativen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, sollte man sich in der Freizeit ein strahlungstechnisch "ruhigeres" Umfeld gönnen. Immerhin - wenn alle Komponenten bei Nichtgebrauch konsequent abgeschaltet werden (Strom "aus"!), dann sind die schädlichen Einflüsse wenigstens nur dann wirksam, wenn mit der Anlage gearbeitet wird. Übrigens wird mitunter die Meinung vertreten, dass die Wireless-Variante, die mittels Adaptern über das Stromkabelnetz des Hauses funktioniert (dLAN, Powerline oder HemoPlug), noch weitaus gesundheitsschädlicher sein soll als die Funk-Variante. Ein Grund dafür könnte die im Vergleich zu WLAN höhere Sendeleistung von bis zu 3 Watt und der antennen- oder käfigartige Aufbau der Stromverkabelung im Haus sein. Unser Tipp: Informieren Sie sich umfassend, (z.B. auf Seiten, wie www.ohne-elektrosmog-wohnen.de), bevor Sie teuere Hardware anschaffen und dann vielleicht erst später von konkreten Gesundheitsrisiken erfahren. Wer neu baut oder einen Umbau plant, der sollte jeden Raum konsequent mit CAT-Kabeln verbinden und dabei ausreichend RJ45-Dosen einplanen.

Von sehr großer und leider oft unterschätzter Bedeutung ist die Abhörsicherheit eines Netzwerks. Tests haben ergeben, dass in Deutschland die überwiegende Mehrzahl gerade der privaten WLANs absolut keinen Schutz gegenüber einem Abhören von Außen bietet. Man mag zwar zunächst denken, wen interessieren meine Music-Files oder meine Urlaubsbilder? Doch ehe man sich's versieht, führt man dann auch mal Banküberweisungen über den PC aus - und schon funkt ein irgendwann ebenfalls über das Funk-Netz eingepflanzter Trojaner sensible Daten (z.B. Tastatureingaben von PIN- und TAN-Codes) an den Laptop eines in der Nähe im Auto sitzenden Hackers. Und das ist keine Panikmache, sondern höchst real! Es soll bereits spezialisierte Hacker geben, die mit Scannern durch Wohngegenden fahren, um Funknetze (WLANs) aufzuspüren und dann anzuzapfen oder mit Trojanern zu versehen. Unser Tipp: Setzen Sie auf jeden Fall eine gute Firewall mit der jeweils neussten Sicherheitssoftware ein! Auch wenn's Geld kostet.

Eine besonders intelligente und multifunktionale Einrichtung ist der oben schon erwähnte Router:

Netzwerk und Firewall

Ein Router verbindet das LAN mit dem Internet und hat gleichzeitig die sehr wirksame Sicherheits-Funktion einer Firewall.

Ein Router hat die Funktion einer Schaltzentrale zwischen verschiedenen Netzwerkkomponenten und dient zusätzlich als "Mittler" zwischen verschiedenen Netzwerk-Technologien. So verbindet der Router z.B. das häusliche LAN mit dem Internet, das in der Netzwerksprache im Unterschied zum LAN auch WAN (Wide Area Network) genannt wird. Durch das Aufkommen hochgeschwindigkeitsfähiger Breitbandverbindungen (DSL, VDSL, usw.) hat der Router in letzter Zeit eine besondere Bedeutung gewonnen. Sein Job ist es zum einen, Daten aus einem LAN in ein öffentliches Netzwerk mit anderer Technologie weiterzuleiten oder aus ihm zu empfangen - und zwar auf schnellstmögliche und effizienteste Weise. Zum zweiten ist in einem guten Router eine Firewall implementiert. Dieses hochkomplexe Gebilde aus Hardware und systemnaher Software sorgt dafür, dass keine unerwünschten Teilnehmer aus dem öffentlichen Netzwerk in das LAN einbrechen und dort ihr Unwesen treiben. Allein durch diese Funktion macht sich die Anschaffung eines guten Routers schon bezahlt.

WLAN - Technische Grundlagen

Weil Home-Entertainment-Netzwerke sehr oft im Zusammenhang mit drahtloser Verkabelung gesehen werden, befassen wir uns im Folgenden etwas konkreter mit der Technik des Wireless LAN, kurz WLAN. Ein WLAN ist ein kabelloses Netzwerk, das Funkwellen als Übertragungsmedium nutzt. Ein WLAN kann zwischen verschiedenen PCs oder Notebooks  und anderen Netzwerkkomponenten wie Druckern, AV-Receivern mit Netzwerkfunktion oder Smartphones aufgebaut werden. Theoretisch können dabei mittlerweile Reichweiten von bis zu 500 Metern . Realistisch sind in heutigen Wohnumgebungen (mit Stahlbetondecken) etwa 20-30 Meter Entfernung. Bei Strecken diagonal durch Stahlbetondecken kommt es mitunter schon bei 10 Metern Entfernung zu Abbrüchen. Die Übertragungsfrequenzen liegen im Bereich von 2,4 GHz (genau: 2,4 bis 2,483 GHz). Für die Datenübertragung via Wireless LAN hat sich ein Standard etabliert: IEEE 802.11 (IEEE steht für Institute of Electrical and Electronical Engineers, das US-amerikanische Pendant zum DIN, dem Deutschen Institut für Normung). Darin ist u.a. festgelegt, wie konkret die drahtlose Datenübertragung funktionieren soll. Produkte, die zu 100% dem IEEE-Standard entsprechen, sind herstellerübergreifend kompatibel. IEEE 802.11 gliedert sich in folgende "Unterstandards" auf: IEEE 802.11b (Frequenzbereich 2,4 GHz, Übertragungsrate 11 Mbit/s), IEEE 802.11g und der im 5 GHz-Frequenzband arbeitende IEEE 802.11a/h Standard, der allerdings nicht zum IEEE 802.11b Standard kompatibel ist und in der Praxis noch keine Bedeutung gewonnen hat.

Router-Funktionen im Netzwerk

Hier ein Wireless-LAN-Router mit Firewall in der Funktion als Schaltzentrale. Wichtig: Die Firewall muss stets auf dem neuesten Stand sein.

Geschwindigkeit: Die tatsächlich erreichte Datenrate weicht im Praxisbetrieb fast immer von der nominellen Datenrate ab. Durch Protokoll-Overhead, unvermeidliche Funklöcher, Reflexionen, Einstreuungen, Interferenzen und andere Störungen liegt die tatsächliche Datenrate (Netto-Datenrate) durchschnittlich bei etwa 50% der theoretisch möglichen Brutto-Datenrate. Hinzu kommt, dass bei zunehmender Entfernung die Verbindung nicht gleich abreißt, sondern durch Einsetzen der Fehlerkorrekturprogramme erst mal langsamer wird (in mehreren Stufen - "Fallback-Raten" - geht die Verbindung auf die jeweils nächstniedrigeren Datentransferraten herunter).

Wi-Fi: Da in typischen Praxisanwendungen nicht alle Netzwerk-Komponenten vom gleichen Hersteller stammen, sorgt eine Organisation, die Wireless Ethernet Compatiblity Alliance, kurz WECA (www.goweca.com) für Ordnung und Kompatibiltät. Die WECA ist eine Arbeitsgruppe von Herstellern, die für kompatible Geräte das Wi-Fi-Siegel (Wireless Fidelity) vergeben. Es kann also nichts schaden, beim Kauf von Wireless-Komponenten darauf zu achten, ob Wi-Fi-Kompatiblität garantiert wird.

Verschlüsselung: Potentiell kann sich jeder im Empfangsbereich eines WLANs befindliche Außenstehende mit entsprechender Hard- und Software in das WLAN einwählen - mit verheerenden Folgen. Deshalb müssen WLANs durch hochentwickelte Verschlüsselungstechniken vor Einbrechern geschützt werden. Der Verschlüsselungs-Standard heißt WPA (Wi-Fi Protected Access)

Wie ist ein WLAN aufgebaut und welche Komponenten werden benötigt? Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Daten "wireless" zu übertragen. Will man auch gleich "drahtlos" ins Internet, so sollte man sich einen Wireless-Router mit integriertem DSL-Modem zulegen. Dieser dient im internen Netzwerk als Schaltzentrale und stellt extern den sicheren Zugang zum Internet her. Über den Router können problemlos mehrere drahtlos verbundene Rechner parallel aufs Internet zugreifen (siehe Abb. oben). Unbedingt beachten sollte man, dass die Router-Betriebssoftware auf dem jeweils neusten Sicherheitsstand ist. D.h. die sogenannte Firewall des Routers muss perfekt funktionieren. Nur dann ist das WLAN über das "Einfallstor" Router effizient gegen illegale oder ungewollte externe Zugriffe abgesichert. Ansonsten wäre es Fremden problemlos möglich, sich in Ihr Home Network einzuloggen. Das kann sogar rein zufällig passieren, wenn der Eindringling z.B. in der Nähe wohnt oder sich mit einem mobilen Computer in der Nähe Ihrer Wohnung aufhält und dort auch einen Wireless-Computer betreibt. Daher ist es ratsam, eine zwingende Routine einzurichten, die erfordert, dass jede einzelne Netzwerk-Komponente separat am Router angemeldet sein muss. Dann ist es zwar z.B. für Ihre Gäste nicht ohne entsprechende Anmeldung möglich, mit dem mitgebrachten Notebook über Ihr Netzwerk ins Internet zu gehen, dafür aber ist die Sicherheit weitaus höher: Nur diejenigen WLAN-Stationen, die der Router "kennt" und in seiner Liste findet, können Zugriff auf Ihr Netzwerk erhalten. Sehen Sie hier einige ausgewählte Frequenzen des elektromagnetischen Spektrums sowie die entsprechenden Standards und deren Nutzung:

Besonders komfortabel sind moderne Notebooks, Smartphones oder Tablets, die bereits über ein fest eingebautes Wireless-Modul verfügen. In diesem Fall benötigt man keine externe Karte oder ein anderes externes Gerät, um sich in ein WLAN einzuklinken. 

dLAN / PowerLine / HomePlug - Technische Grundlagen

Wer das Verlegen von Netzwerkkabeln im Wohnbereich vermeiden möchte, der hat alternativ zu WLAN auch die Möglichkeit, das vorhandene 230-Volt-Stromkabelnetz in seinem Haus oder seiner Wohnung zu nutzen. Für diese Technik sind im Wesentlichen drei Fachbegriffe geläufig: dLAN (direct Local Area Network), PowerLine Network oder HomePlug (siehe auch: www.homeplug.org). Ein Stromkabel-Netzwerk ist einfach zu installieren und bietet von vorneherein eine höhere Abhörsicherheit als WLAN. Zum einen wird auch hier eine Verschlüsselung eingesetzt (Werkseinstellung nach Inbetriebnahme ändern!) und zum anderen wird der Datentransfer am Stromzählerkasten der Wohneinheit so stark gedämpft, dass er dort (normalerweise) endet. Einbrüche in ein Stromkabelnetzwerk wären laut Herstellerangaben so aufwändig, dass damit unter Normalbedingungen nicht zu rechnen ist.

Nach dem weit verbreiteten Homeplug- bzw. IEEE-1901-Standard lassen sich Daten mit maximal 1200 Mbit/s mit einer Reichweite von bis zu 300 m übertragen.

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