PC-Netzwerke

Vorwort ... 33

1. Einleitung ... 35

1.1 ... Aufbau des Buches ... 35

1.2 ... Formatierungen und Auszeichnungen ... 36

1.3 ... Listings ... 38

1.4 ... Das Material zum Buch ... 38

2. Schnelleinstieg: für Praktiker ... 41

2.1 ... Planung: Welche Komponenten benötigen Sie? ... 41

2.2 ... Kabel -- wenn ja, welches? ... 42

2.3 ... Beispiel: Familie Müller ... 44

2.4 ... Einkaufen ... 46

2.5 ... Multifunktionsgeräte ... 47

2.6 ... Hardware ein- und aufbauen ... 47

2.7 ... IP konfigurieren ... 49

2.8 ... Funktionstest ... 50

I Netzwerk-Grundwissen ... 51

3. Grundlagen der Kommunikation ... 53

3.1 ... Kommunikation im Alltag ... 53

3.2 ... Kommunikation zwischen Computern ... 54

3.3 ... Was ist nun ein Netzwerk? ... 55

4. Netzwerktopologien ... 57

4.1 ... Bustopologie ... 57

4.2 ... Ringtopologie ... 58

4.3 ... Sterntopologie ... 59

5. Kommunikationsmodelle ... 61

5.1 ... DoD-Modell ... 62

5.2 ... ISO/OSI-Modell ... 63

5.3 ... Ablauf der Kommunikation ... 64

II Lokale Netze ... 69

6. Ethernet ... 71

6.1 ... Ursprung von Ethernet ... 71

6.2 ... Fast Ethernet ... 73

6.3 ... Gigabit-Ethernet ... 74

6.4 ... NBase-T ... 75

6.5 ... IEEE 802.3ae -- 10GBASE ... 75

6.6 ... IEEE 802.3an -- 10GBASE-T ... 76

6.7 ... IEEE 802.3ba/j/m -- 40- und 100-Gigabit-Ethernet ... 76

6.8 ... IEEE 802.3bs -- 200- und 400-Gigabit-Ethernet ... 77

6.9 ... Hub ... 77

6.10 ... Switch ... 78

6.11 ... Virtual LAN ... 82

6.12 ... Das Ethernet-Datagramm ... 83

7. Wireless LAN ... 85

7.1 ... IEEE 802.11 ... 86

7.2 ... IEEE 802.11b ... 90

7.3 ... IEEE 802.11a/h ... 91

7.4 ... IEEE 802.11g ... 91

7.5 ... IEEE 802.11n -- WiFi 4 ... 92

7.6 ... IEEE 802.11ac -- WiFi 5 ... 92

7.7 ... IEEE 802.11ax -- WiFi 6 ... 93

7.8 ... IEEE 802.11be -- WiFi 7 ... 93

7.9 ... IEEE 802.11ad ... 94

7.10 ... IEEE 802.11ay ... 94

7.11 ... IEEE 802.11e ... 94

7.12 ... Wi-Fi Alliance ... 95

7.13 ... Beschleunigertechniken ... 95

7.14 ... Kanalwahl ... 100

7.15 ... Sendeleistung ... 104

7.16 ... Antennenausrichtung und Position ... 105

7.17 ... Sicherheit von WLANs ... 105

7.18 ... Hot Spots ... 106

7.19 ... WLAN-Direktverbindungen ... 108

7.20 ... WLAN-Mesh ... 108

7.21 ... Abgrenzung zu anderer drahtloser Kommunikation ... 111

7.22 ... Ausblick ... 114

8. Netzwerk ohne neue Kabel ... 117

8.1 ... Daten über Stromkabel ... 117

8.2 ... Powerline Telecommunication ... 120

8.3 ... Sicherheit ... 121

9. Glasfasertechnik ... 123

9.1 ... Kabel ... 124

9.2 ... Stecker ... 125

9.3 ... SFP-Module ... 127

III Weitverkehrsnetze ... 129

10. Kabelinternetzugang ... 131

10.1 ... Aufbau ... 132

10.2 ... Marktsituation ... 133

11. DSL ... 135

11.1 ... ADSL ... 135

11.2 ... SDSL ... 137

11.3 ... VDSL ... 138

11.4 ... VDSL2 ... 139

11.5 ... VDSL2-Vectoring ... 139

11.6 ... Supervectoring ... 140

11.7 ... G.fast ... 140

11.8 ... TV über das Telefonkabel ... 141

12. Fibre-Internet ... 143

IV Höhere Protokollschichten ... 145

13. Kabelloser Internetzugang ... 147

13.1 ... Vertragsarten und Anwendung ... 148

13.2 ... Verbindungsaufbau mit MWconn und ixconn ... 148

13.3 ... Verbindungsaufbau mit Huawei HiLink ... 149

13.4 ... Messen der Signalstärke ... 150

13.5 ... Signalverstärkung ... 152

13.6 ... GPRS ... 154

13.7 ... EDGE ... 155

13.8 ... UMTS ... 155

13.9 ... LTE ... 156

13.10 ... 5G ... 161

13.11 ... WiMAX ... 162

14. Das Internetprotokoll ... 165

14.1 ... IP-Broadcast ... 169

14.2 ... IPv4-Multicast ... 170

14.3 ... Routing ... 172

14.4 ... Private IP-Adressen ... 175

14.5 ... Network Address Translation ... 176

14.6 ... Carrier-grade NAT ... 178

14.7 ... IP-Version 6 ... 178

14.8 ... IPv6 ausprobieren ... 183

14.9 ... IPv6-only ... 185

14.10 ... Das IPv4-Datagramm ... 185

14.11 ... Das IPv6-Datagramm ... 187

15. Address Resolution Protocol und Neighbor Discovery Protocol ... 191

15.1 ... Address Resolution Protocol ... 191

15.2 ... Neighbor Discovery Protocol ... 192

15.3 ... Das ARP-Datagramm ... 193

15.4 ... Das NDP-Datagramm ... 194

16. Internet Control Message Protocol ... 195

16.1 ... Paketlaufzeiten ... 195

16.2 ... Das ICMP-Datagramm ... 196

16.3 ... Das ICMPv6-Datagramm ... 197

17. Transmission Control Protocol ... 199

17.1 ... Der Ablauf einer TCP-Verbindung ... 199

17.2 ... Multipath-TCP ... 202

17.3 ... Das TCP-Datagramm ... 203

18. User Datagram Protocol ... 207

18.1 ... Der Ablauf einer UDP-Verbindung ... 207

18.2 ... Das UDP-Datagramm ... 207

19. DHCP ... 209

19.1 ... Die einzelnen Pakete ... 210

19.2 ... Der DHCP-Ablauf ... 212

19.3 ... IPv6-Konfiguration ... 214

19.4 ... Das DHCP-Datagramm ... 217

19.5 ... Das DHCPv6-Datagramm ... 219

20. Namensauflösung ... 221

20.1 ... Die »hosts«-Datei ... 221

20.2 ... NetBIOS ... 222

20.3 ... WINS ... 222

20.4 ... DNS ... 222

20.5 ... Multicast DNS ... 227

20.6 ... LLMNR ... 228

20.7 ... systemd-resolved ... 228

21. Simple Network Management Protocol (SNMP) ... 229

V Praxiswissen ... 231

22. Service Discovery ... 233

22.1 ... Universal Plug and Play ... 233

22.2 ... Zeroconf ... 234

23. Netzwerkkabel ... 239

23.1 ... Kategorien ... 239

23.2 ... Linkklassen ... 240

23.3 ... Schirmung ... 241

23.4 ... Netzwerkstecker anbringen ... 244

23.5 ... Kabeltest ... 247

23.6 ... Patchpanel und Netzwerkdosen anschließen ... 248

23.7 ... Cross-Kabel ... 250

24. Netzwerkkarten ... 251

24.1 ... Kaufhilfe für kabelgebundene Netzwerkkarten ... 251

24.2 ... PCI-Express-Netzwerkkarten ... 252

24.3 ... PCI Express Mini Card ... 253

24.4 ... Next Generation Form Factor oder M.2 ... 254

24.5 ... PC-Card/Cardbus/ExpressCard ... 254

24.6 ... USB-Adapter ... 254

24.7 ... WLAN-Netzwerkkarten ... 256

24.8 ... Sonderfunktionen ... 257

25. Switches ... 259

25.1 ... Einsteiger: Mini-Switches ... 259

25.2 ... Webmanaged Switches ... 261

25.3 ... Fachbegriffe für den Switch-Kauf ... 263

25.4 ... Ein eigenes VLAN und WLAN für Gäste ... 265

26. Windows einrichten ... 269

26.1 ... Windows-Versionen und -Editionen ... 269

26.2 ... Hardwareerkennung ... 274

26.3 ... IPv4-Konfiguration ... 274

26.4 ... IPv6-Konfiguration ... 278

26.5 ... Windows-Firewall ... 280

26.6 ... Jugendschutz ... 283

26.7 ... File History ... 285

26.8 ... Windows Defender ... 288

26.9 ... Microsoft-Konto ... 289

26.10 ... Einstellungen synchronisieren ... 289

26.11 ... Bildcode ... 291

26.12 ... Client HyperV ... 291

26.13 ... Netzwerk- und Freigabecenter ... 292

26.14 ... Microsoft-Konto verknüpfen ... 300

26.15 ... Windows in verschiedenen Netzwerken ... 300

26.16 ... Microsoft Edge ... 301

26.17 ... Windows-Subsystem für Linux ... 302

26.18 ... Smartphone mit Windows verknüpfen ... 303

27. Linux einrichten ... 305

27.1 ... Dokumentation ... 306

27.2 ... Administration ... 307

27.3 ... Predictable Interface Names ... 308

27.4 ... Auswahl des Netzwerkmanagers ... 309

27.5 ... NetworkManager ... 310

27.6 ... Wicd ... 311

27.7 ... Das systemd-Projekt ... 311

27.8 ... Netzwerkkarte unter SUSE einrichten ... 313

27.9 ... IPv4-Konfiguration ... 314

27.10 ... IPv6-Konfiguration ... 317

27.11 ... Firewalld ... 318

27.12 ... WLAN unter Linux ... 320

28. macOS einrichten ... 323

28.1 ... Netzwerkumgebungen ... 323

28.2 ... Schnittstellen verwalten ... 325

28.3 ... Schnittstellen konfigurieren ... 326

28.4 ... WLAN-Karte konfigurieren ... 328

28.5 ... Die Firewalls von macOS ... 330

28.6 ... »networksetup« am Terminal ... 333

28.7 ... Freigaben für Windows unter macOS ... 334

29. Troubleshooting ... 337

29.1 ... Problemursachen finden ... 338

29.2 ... Fehlersuche Schritt für Schritt ... 340

29.3 ... Checkliste ... 343

29.4 ... Windows-Bordmittel ... 345

29.5 ... Linux-Bordmittel ... 354

29.6 ... Bordmittel von macOS ... 363

30. Zusatzprogramme ... 369

30.1 ... Wireshark ... 369

30.2 ... Zusatzprogramme für Windows ... 379

30.3 ... Zusatzprogramme für Linux ... 384

31. Netzwerkgeschwindigkeit ermitteln ... 387

31.1 ... Performancemessung mit NetIO ... 389

31.2 ... Performancemessung mit iPerf ... 391

31.3 ... Intel NAS Performance Toolkit ... 392

32. Fernadministration und Zusammenarbeit ... 395

32.1 ... Telnet ... 396

32.2 ... Secure Shell (SSH) ... 397

32.3 ... X11, das grafische System unter Linux ... 404

32.4 ... Remotedesktop ... 408

32.5 ... Windows Admin Center ... 411

32.6 ... Windows-Remoteunterstützung Easy Connect ... 412

32.7 ... Quick Assist ... 416

32.8 ... TeamViewer ... 418

32.9 ... Virtual Network Computing (VNC) ... 419

32.10 ... Zusammenarbeit im Internet -- Kollaboration ... 426

33. Sicherheit und Datenschutz im LAN und im Internet ... 431

33.1 ... Mögliche Sicherheitsprobleme ... 433

33.2 ... Angriffsarten: Übersicht ... 437

33.3 ... ARP- und NDP-Missbrauch ... 438

33.4 ... Sicherheitslösungen im Überblick ... 440

34. Programme zur Netzwerksicherheit ... 447

34.1 ... Firewalls für Windows ... 447

34.2 ... IPTables, Firewall für Linux ... 448

34.3 ... Firewalls testen ... 449

35. WLAN und Sicherheit ... 451

35.1 ... WEP ... 452

35.2 ... WPA ... 452

35.3 ... WPA2 ... 453

35.4 ... WPA3 ... 453

35.5 ... Access List ... 454

35.6 ... Wi-Fi Protected Setup ... 454

35.7 ... WLAN-Konfiguration per QR-Code ... 455

35.8 ... WLAN-Sicherheit analysieren ... 457

36. Verschlüsselung ... 461

36.1 ... Symmetrische Verschlüsselung ... 461

36.2 ... Asymmetrische Verschlüsselung ... 462

36.3 ... Hybride Verschlüsselung ... 462

36.4 ... Signaturen ... 463

36.5 ... (Un-)Sicherheitsfaktoren der Verschlüsselung ... 463

36.6 ... GNU Privacy Guard (GnuPG) ... 464

36.7 ... E-Mails mit Thunderbird und OpenPGP verschlüsseln ... 472

36.8 ... Volksverschlüsselung ... 476

36.9 ... GPGTools für macOS ... 477

36.10 ... Verschlüsselte Kommunikation mit Servern ... 479

37. Virtual Private Network ... 483

37.1 ... PPTP ... 483

37.2 ... L2TP ... 484

37.3 ... IPsec ... 484

37.4 ... SSL-VPN ... 486

37.5 ... WireGuard VPN ... 486

37.6 ... End-to-Site-VPN ... 488

37.7 ... Site-to-Site-VPN ... 489

37.8 ... VPN zwischen Netzwerken ... 490

37.9 ... FRITZ!Box-VPN ... 491

38. Internetzugang ... 493

38.1 ... Hardware-Router ... 493

38.2 ... OpenWrt -- ein freies Betriebssystem für Router ... 502

38.3 ... Proxy ... 504

39. DynDNS-Dienste ... 505

39.1 ... Anbieter ... 505

40. Netzwerkspeicher ... 509

40.1 ... EasyNAS, FreeNAS, OpenMediaVault und Co. ... 510

40.2 ... Router mit externer USB-Platte ... 510

40.3 ... Hardware-NAS ... 511

41. Virtualisierung ... 519

41.1 ... Hardwarevoraussetzungen ... 520

41.2 ... Oracle VM VirtualBox ... 521

41.3 ... Virtuelle Netzwerke ... 523

41.4 ... VMware Workstation Player ... 524

41.5 ... Anpassungen des Gastbetriebssystems ... 525

41.6 ... Tuning ... 526

41.7 ... Windows Sandbox ... 526

42. Virtuelle Appliances ... 527

42.1 ... IP-Adressen der virtuellen Maschinen ... 527

42.2 ... Web Proxy Appliance ... 528

42.3 ... Incredible PBX Asterisk Appliance ... 535

43. siegfried6 -- ein vielseitiger Server ... 541

43.1 ... Motivation -- oder: Warum ausgerechnet Linux? ... 541

43.2 ... Aufgaben Ihres Netzwerkservers ... 543

43.3 ... Einbinden der virtuellen Maschine ... 544

43.4 ... Das B-Tree-Dateisystem ... 544

43.5 ... Webmin ... 546

43.6 ... DHCP-Server ... 546

43.7 ... Samba als Fileserver ... 551

43.8 ... Windows als Client ... 558

43.9 ... Linux als Client ... 559

43.10 ... macOS als Client ... 562

43.11 ... Windows und macOS als Server ... 563

43.12 ... Drucken im Netzwerk ... 564

43.13 ... Netzwerkdrucker am Client einrichten ... 567

43.14 ... Mailserver ... 568

43.15 ... Postfachinhalte aus dem Internet holen ... 575

43.16 ... Regelmäßiges Abholen der Post ... 578

43.17 ... IMAP-Server für Clients im LAN vorbereiten ... 579

43.18 ... IMAP-Clients im LAN an den Server anbinden ... 581

43.19 ... Shared Folders ... 582

43.20 ... Time-Server ... 583

44. Containertechnologie ... 589

44.1 ... Docker Client ... 590

44.2 ... Dockerfile ... 591

44.3 ... Docker Cloud ... 593

44.4 ... CI/CD ... 595

45. Netzwerkbackup ... 597

45.1 ... Wozu Backup? ... 597

45.2 ... Clonezilla ... 599

45.3 ... Windows-Bordmittel ... 601

45.4 ... Linux »rsync« ... 605

45.5 ... macOS Time Machine ... 605

45.6 ... Cloud-Backup ... 608

46. Medienstreaming ... 611

46.1 ... Protokolle und Codecs ... 613

46.2 ... Streaminghardware ... 616

46.3 ... Streamingsoftware ... 623

46.4 ... Kodi Home Theater ... 627

46.5 ... Plex ... 631

47. Voice over IP ... 633

47.1 ... Grundlagen zu VoIP ... 635

47.2 ... Voraussetzungen für VoIP im Netzwerk ... 640

47.3 ... HD Voice ... 645

47.4 ... VoLTE ... 646

47.5 ... WiFi calling ... 646

47.6 ... SIP-Provider im Internet ... 646

47.7 ... Softphones ... 648

47.8 ... VoIP-Hardware ... 650

47.9 ... Headsets ... 654

48. Cloud-Computing ... 657

48.1 ... Infrastrukturen ... 658

48.2 ... Everything as a Service ... 658

48.3 ... Beispiele aus der Cloud ... 660

48.4 ... Windows Cloud Clipboard ... 669

49. Hausautomation ... 671

49.1 ... Kabel und Funk im Vergleich ... 674

49.2 ... Sensoren und Aktoren ... 677

49.3 ... Zentrale oder dezentrale Steuerung? ... 678

50. FHEM-Steuerzentrale ... 681

50.1 ... FHEM auf dem Raspberry Pi installieren ... 681

50.2 ... Zugriff auf FHEM ... 682

50.3 ... Erste Schritte in FHEM ... 683

50.4 ... Das CUL flashen und einbinden ... 685

50.5 ... Die grundlegende Konfiguration des CUL ... 687

50.6 ... Ein HomeMatic-Funkmodul für den Raspberry Pi ... 687

50.7 ... Weitere FHEM-Module ... 687

50.8 ... Zugriff auf FHEM mit Apps ... 693

50.9 ... Zugriff auf FHEM aus dem Internet ... 694

50.10 ... Einen Sprachassistenten einbinden ... 696

51. Eine FS20-Hausautomation mit FHEM ... 699

51.1 ... Kommunikation im FS20-Netzwerk ... 699

51.2 ... Eine Zeitsteuerung für die Markise ... 703

51.3 ... Der Dimmer der Terrassenüberdachung ... 704

51.4 ... Sensoren anlernen ... 706

52. Eine HomeMatic-Hausautomation mit FHEM ... 709

52.1 ... Funkschnittstelle ... 709

52.2 ... Kommunikation im HomeMatic-Netzwerk ... 711

52.3 ... Steuern des Garagentorantriebes ... 714

52.4 ... Relais zum Brandmelder ... 714

52.5 ... Firmware ... 715

52.6 ... Sicherheit ... 715

53. Selbstgebaute Geräte mit dem ESP8266 ... 717

53.1 ... Hardware ... 717

53.2 ... Firmware flashen ... 721

53.3 ... Tasmota für WLAN konfigurieren ... 723

53.4 ... FHEM als MQTT Broker ... 724

53.5 ... MH-RD ... 724

53.6 ... DHT22 ... 726

53.7 ... Tasmota als MQTT Publisher ... 727

53.8 ... Überwachung der Sensoren ... 728

53.9 ... Taupunktberechnung mit Dewpoint ... 729

53.10 ... Plot erzeugen ... 729

54. Raspberry Pi ... 731

54.1 ... Hardware im Vergleich ... 731

54.2 ... LAN-Performance in der Praxis ... 733

54.3 ... Stromversorgung ... 733

54.4 ... Firmwareeinstellungen ... 734

54.5 ... Auswahl des Betriebssystems für den Raspberry Pi ... 735

54.6 ... Eine bootfähige SD-Karte erstellen ... 736

54.7 ... Erste Schritte mit Raspberry Pi OS ... 737

55. Projekte mit dem Raspberry Pi ... 741

55.1 ... Raspberry Pi als Media Center ... 741

55.2 ... Ihr eigener Router für unterwegs ... 746

55.3 ... Der Raspberry-Pi-Radiowecker ... 752

55.4 ... Raspberry NAS ... 760

55.5 ... Pi-hole als schwarzes Loch für Werbung ... 764

Anhang ... 767

A. Linux-Werkzeuge ... 767

A.1 ... Vorbemerkung ... 767

A.2 ... Grundbefehle ... 768

A.3 ... Der Editor vi ... 778

A.4 ... Shell-Skripte ... 781

B. Glossar ... 783

Index ... 805