Netzwerk 101: Ethernet, LANs und ihre Funktionsweise

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Netzwerk-Lan

In den frühen Tagen des Webs stellten Benutzer eine Verbindung zum Internet her, indem sie sich von einem PC direkt bei ihrem Internet Service Provider (ISP) ihrer Wahl einwählten. Hören Sie das nostalgische Kreischen eines Modems? Aber für die Benutzer von heute ist es selbstverständlich, alle ihre Geräte „im Netzwerk“ zu haben. Unternehmen tun dies seit vielen Jahren in Form von Ethernet-basierten LANs… aber „LAN“ und „Ethernet“ sind nicht gleichbedeutend.

Werfen wir einen Blick darauf, wie jeder einzelne dazu beiträgt, lustige Katzenvideos anzusehen.

Was ist ein LAN?

Ein Local Area Network (LAN) ist ein Netzwerk, dessen Mitglieder einander, aber nicht der Rest der Welt bekannt sind. LANs sind etwa ein Jahrzehnt älter als der Vorgänger des Internets. Zum Beispiel ein älterer Typ namens Token-Ring erlaubt Ihnen, das Netzwerk in einer großen Schleife zu verbinden. Verkehr umkreiste die verschiedenen Netzwerkmitglieder (oder Knoten) bis es sein Ziel erreicht.

LAN-Token-Ring

Moderne LAN-verbundene Maschinen können sowohl miteinander als auch mit externen Computern (wie den Webservern, auf denen großartige Websites wie virtualworldnews.de gespeichert sind) kommunizieren. Aber diese anderen Computer können im Gegenzug keinen Kontakt aufnehmen. Wie ist das möglich? Dies liegt daran, dass Ihr lokales Netzwerk vom IPv4-Standard als „privat“ bezeichnet wird.

Was ist ein privates IPv4-Netzwerk?

Netzwerke, die das Internet Protocol Version 4 (IPv4) verwenden, verwenden bekannte Adressen wie „192.168.0.25“ für jeden Netzwerkknoten. Der IPv4-Standard schreibt vor, dass Mitglieder privater lokaler Netzwerke wie folgt einen bestimmten Adressbereich verwenden:

  • 10.*.*.*
  • 172.16.*.* bis 172.31.*.*
  • 192.168.*.*

Wenn Sie versuchen, eine der oben genannten Adressen zu kontaktieren, sucht Ihr Computer nach den anderen Geräten, mit denen er direkt verbunden ist. Mit anderen Worten, es wird nicht nach diesen Knoten suchen (mehr dazu, was „außen“ gleich bedeutet).

Angenommen, Sie möchten eine Webseite anzeigen. Wenn Sie seine URL eingeben, versucht Ihr Computer, seine IP-Adresse mithilfe einer DNS-Suche herauszufinden. Wenn diese IP eine der oben genannten ist (dh eine lokale Adresse), versucht Ihr Computer, diese Maschine direkt zu kontaktieren. Da sie Mitglieder desselben privaten Netzwerks sind, wird dieser Knoten gefunden.

LAN lokales vs externes Netzwerk

Andernfalls muss Ihr Computer ins Internet gehen, um ihn zu kontaktieren. Einer der Knoten im LAN wird als Tor und alle anderen Maschinen sind für die Verwendung dieses Gateways konfiguriert. Ein Gateway erhält diese ausgehende Anfragen (wie „hol mir die Homepage von MUO“) und bestimmen, wohin sie als nächstes gesendet werden soll. Dann sendet es die Anfrage, empfängt die Antwort und leitet diese an die Maschine weiter, die danach gefragt hat. (Dieser Vorgang wird als Netzwerkadressübersetzung bezeichnet.)

Das Ergebnis ist, dass Ihr Gerät lokal eine IP-Adresse hat, für externe Computer jedoch eine andere zu haben scheint. Um zu sehen, wie das funktioniert, versuchen Sie Folgendes:

  1. Suchen Sie im LAN nach der IP-Adresse Ihres Computers. Sehen Sie sich frühere MUO-Artikel an, um dies unter Windows mit ipconfig oder unter Linux und Mac mit ifconfig zu tun.
  2. Gehen Sie jetzt auf die Website Wie lautet meine IP-Adresse. Die Prämisse dieser Site ist einfach: Ihre Anfrage kommt von Ihrem Öffentlichkeit Adresse, und die Site zeigt Ihnen diese einfach zurück.

Wie lautet meine IP-Adresse für die mobile Website?

Sehen Sie, wie sich die beiden unterscheiden?

windows 10 ipconfig

Wenn Sie die MUO-Homepage anfordern, sieht unser Webserver eine Anfrage vom extern Adresse, nicht deine lokal einer. Dies bedeutet auch, dass der Webserver nicht selbst versuchen kann, eine Verbindung zu Ihrem Computer herzustellen. Das Gateway (normalerweise ein Router) leitet standardmäßig keine eingehend überall anfordern. Im nächsten Abschnitt werden wir untersuchen, wie diese beiden Adressen funktionieren.

Lokale (private) und öffentliche Adressen in Aktion

Versuchen wir ein kleines Experiment, um diesen Unterschied zu demonstrieren. Wenn Sie über ein Wi-Fi-Netzwerk verfügen, verbinden Sie Ihr Telefon damit und pingen Sie Ihren PC an (für beide stehen Terminalanwendungen zur Verfügung iOS und Android) mit folgendem Befehl:

ping 

LAN-Telefon ping lokal

Sie sollten eine Ausgabe wie die oben gezeigte erhalten (dh dass der Ping-Befehl erfolgreich war). Trennen Sie nun die Verbindung zum WLAN und versuchen Sie es mit der externen Adresse, die Sie zuvor gesehen haben (zB „8.14.*.*“). Sie werden wahrscheinlich keine Antwort erhalten, da der Befehl Ihren Router trifft und ignoriert wird (hit Strg + C wenn Sie das Warten satt haben).

lan telefon ping extern

Von außen auf Ihr LAN zugreifen

Was nützt also ein Netzwerk, wenn niemand von außen reinkommt? Sie können, aber es muss auf kontrollierte Weise geschehen. Router können so konfiguriert werden, dass sie bestimmte öffnen Häfen eingehenden Datenverkehr und leiten ihn an eine bestimmte Maschine in Ihrem lokalen Netzwerk weiter, ein Vorgang, der als Portweiterleitung bezeichnet wird.

LAN-Router-Port weiterleiten

Betrachten Sie den SSH-Server Ihres Heimnetzwerks, der wahrscheinlich eine interne IP wie „192.168.0.2“ hat. Sie können Ihren Router so konfigurieren, dass er Port 22 an diesen bestimmten lokalen Computer weiterleitet. Wenn Sie jetzt den SSH-Port Ihres of kontaktieren extern Adresse („8.14.*.*:22“), leitet der Router diese an Ihren lokalen Rechner weiter.

LAN-Port weiterleiten

Das Ergebnis ist, dass Sie Ihr Gerät von außen über die externe Adresse erreichen können, da Ihr Router die Anfrage an das LAN weiterleitet. Auf diese Weise kann das Netzwerk von virtualworldnews.de auch Port 80 an einen Webserver weiterleiten, sodass Sie diesen Artikel jetzt lesen können.

Erweiterte LAN-Konfigurationen

Zusätzlich zu Ihrem grundlegenden Heim- oder Geschäftsnetzwerk gibt es einige andere LAN-Konfigurationen, von denen Sie möglicherweise nicht einmal wissen, dass Sie sie verwenden. Die folgenden sind einige der häufigsten.

Anbinden

Durch das Anbinden eines Geräts an Ihr Smartphone wird tatsächlich ein (Wi-Fi-basiertes) LAN zwischen den beiden Geräten erstellt. Das Telefon fungiert dann als Gateway und leitet die empfangenen Anfragen an das Mobilfunknetz (dh das „öffentliche“ Netz) weiter.

„Infrastruktur“-Geräte

LAN-WLAN-Zugangspunkt

Die meisten Heimnetzwerk-Router gehen davon aus, dass sie das einzige Gerät sind, das sowohl die Rolle eines kabelgebundenen als auch eines drahtlosen Gateways spielt. Es ist jedoch möglich, einen drahtlosen Router so einzurichten, dass er nur als „Zugangspunkt“ dient. Dies bedeutet, dass es dann den empfangenen Verkehr aufnimmt und an den „Haupt“-Router weiterleitet. Es ist eine gute Verwendung für einen älteren Router, um als eine Art „Range-Extender“ zu fungieren.

Peer-to-Peer-Netzwerke

Die meisten Betriebssysteme ermöglichen es Ihnen, zwei Geräte direkt miteinander zu verbinden, obwohl dies normalerweise mit einigen Einschränkungen verbunden ist. Zuerst müssen Sie sie von Hand konfigurieren – es wird keinen ausgefallenen Router geben, der IP-Adressen automatisch vergibt (es sei denn, Sie richten eines der beiden Geräte als DHCP-Server ein).

Zweitens, wenn Sie sie konfigurieren, müssen Sie es richtig machen. Wenn Sie sie mit Adressen aus verschiedenen Bereichen einrichten (zB einer mit der Adresse 192.168.3.1 und der andere 10.30.30.90), können sie sich nicht sehen. Schließlich müssen Sie, indem Sie die Netzwerkverbindungen jedes einzelnen verwenden, um eine Verbindung zum anderen herzustellen, zusätzliche Schritte ausführen, wenn einer von ihnen das Internet erreichen soll (z. B. Ihren Windows-PC in einen drahtlosen Router verwandeln).

Was ist mit Ethernet?

Ein LAN ist also eine Netzwerkkonfiguration, oder Topologie. Was also ist Ethernet? Ethernet ist eins Mittel (von mehreren) können Sie verwenden, um ein LAN zu erstellen. Andere sind Wi-Fi, Bluetooth und USB. Diese können alle verwendet werden, um ein lokales Netzwerk zu erstellen, oder können sogar alle innerhalb desselben Netzwerks koexistieren. Während Wireless seine Vorteile hat, erfüllt Ethernet immer noch mehrere wichtige Funktionen:

  • Ethernet ist nach wie vor die De-facto-Verbindung für Arbeitsplätze in Unternehmensnetzwerken.
  • Auch in vollständig kabellosen Netzwerken (zB Heimnetzwerken) ist die Verbindung zwischen Kabel-/DSL-Modem und Router Ethernet.
  • Bandbreitenempfindliche Aktivitäten wie Gaming oder Streaming profitieren weiterhin von einer kabelgebundenen Ethernet-Verbindung.
  • Ethernet-Netzwerke bieten weiterhin den Vorteil der physischen Sicherheit.

Die Hauptbestandteile der Netzwerkausrüstung in einem Ethernet-Netzwerk sind die Kategorie-5 Kabel, das zwischen zwei verläuft RJ-45 Häfen. Ein sehr einfaches Ethernet-Netzwerk könnte aus nur drei Teilen bestehen: zwei Knoten mit RS-45-Ports und dem dazwischen verlaufenden Kabel. In einem Heimnetzwerk entspricht dies dem direkten Einstecken Ihres Geräts (zB einer Xbox) in den Anschluss Ihres Kabelmodems.

lan p2p netzwerk

Komplexere Netzwerke verwenden andere Elemente wie Hubs und Router. Diese beiden Begriffe sind leicht zu verwechseln, aber wir haben den Unterschied genauer erklärt. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Hubs das Netzwerk intern und Router mit anderen externen Netzwerken verbinden. All dies kann auch mit einem Netzwerk kombiniert werden, das Ethernet-Verbindungen zu Geräten wie Desktop-PCs oder Servern und drahtlose Verbindungen zu Druckern, Telefonen/Tablets und Geräten außerhalb der Reichweite von kabelgebundenen Geräten enthält.

LAN gemischtes Netzwerk

Grundsätzlich sind nicht alle LANs Ethernet

Ethernet ist heute eines der ältesten und in vielerlei Hinsicht immer noch eines der besten Medien für LANs. Aber Netzwerke sind über diese eine Art von Verbindung hinausgewachsen. Und obwohl Ethernet in den meisten LANs sowohl zu Hause als auch im Büro immer noch ein Schlüsselelement ist, sind sie nicht dasselbe.

Wie sieht Ihr Heimnetzwerk aus? Haben Sie noch Geräte, die über Ethernet fest verdrahtet sind? Ziehen Sie Ethernet für bestimmte Anwendungen anderen Verbindungsarten vor? Lass es uns in den Kommentaren wissen!

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