Heimrouter-Kochbuch/ Technik

Vor der Einrichtung des Routers wird eine Bestandsaufnahme des vorhandenen Netzwerkes vorgenommen und überlegt, welche technischen Geräte Zugang zum Internet haben müssen. Auch die sonstigen Geräte, wie Drucker oder NAS werden in der Topologie berücksichtigt. In den häufigsten Fällen reicht eine Sterntopologie aus: Der Router mit der Internetverbindung ist der Sternpunkt, an dem alle internen Geräte angeschlossen werden. Neben oder auf dem Router werden die wenigen Netzwerkdienste eingerichtet, welche intern benötigt werden.

Oft kann die Topologie nicht vollständig vernünftig geplant und umgesetzt werden, sondern man muss mit der vorhandenen Infrastruktur arbeiten.

Im Wikibook Netzwerktechnik werden Details der Netzwerk-Infrastruktur beschrieben.

Verkabelung

Netzwerkverteilung im Haus

Als Verkabelung wird zunächst alles verstanden, womit netzwerkfähige Geräte untereinander bzw. mit dem Internet verbunden werden können. Im privaten Umfeld tauchen in der Regel folgende Technologien auf, die zur Vernetzung genutzt werden können:

1. Twisted-Pair-Kabel als LAN-Verkabelung
2. PowerLAN-Anschluss
3. WLAN

Die Priorität ist in dieser Reihenfolge. Soweit möglich und sinnvoll sollten alle Geräte direkt per TP-Kabel an den Router angeschlossen werden. Ist eine TP-Verkabelung vorhanden, ist die Verbindung zweier Geräte denkbar einfach: Mittels Patch-Kabel anschliessen und schon ist die Verbindung vorhanden. Nur bei Beschädigung einzelner Adern kann die Verbindung unterbrochen sein. Die erreichbare Netzwerkgeschwindigkeit ist bei TP-Verkabelung am Höchsten. Der Netzwerkverkehr ist vor unerwünschtem Abhören auch ohne Verschlüsselung sicher.

Der Installationsaufwand ist dennoch hoch. Bei Neubauprojekten lässt sich von einem zentralen Punkt in jeden Raum eine TP-Verkabelung vorsehen. Bei Bestandsgebäuden lassen sich Verkabelungen nachträglich installieren, z.B. wenn die Stromverteilung, Heizungsrohre oder Anderes erneuert werden müssen. Dann lassen sich TP-Kabel unterputz unsichtbar verlegen und am Wunschort mit Patch-Anschlüssen versehen. Mit entsprechenden Lösungen können auch auf dem Putz TP-Kabel unsichtbar verlegt werden (z.B. hinter einer Fußleiste). Alternativ / Zusätzlich können für einzelne Strecken auch Lichtwellenleiter verlegt werden, z.B. zwischen Etagen oder um Nebengebäude anzubinden.

Wenn die Inneneinrichtung beispielsweise bei Mietobjekten so gestaltet ist, dass die Verlegung von TP-Kabel einen zu hohen Aufwand darstellt und der Vermieter dies nicht unterstützt, kann die Nutzung von PowerLAN eine Alternative darstellen. Über Stromkabel, welche heutzutage in jedem Raum anzutreffen ist, lässt sich Netzverkehr verteilen. Die im Handel verfügbaren Adapter bauen untereinander eine verschlüsselte Verbindung auf, worüber Netzwerkverkehr laufen kann. Die erreichbare Transferrate wird von allen Teilnehmern geteilt, kann aber durch die Qualität der Verbindung deutlich unterhalb der angegebenen Transferrate sein. Diese ist zudem deutlich niedriger als bei einer TP-Verkabelung. Auch die erreichbare Latenz ist schlechter.

Trotz verschlüsselter Verbindung der Adapter untereinander kann es aufgrund der Topologie möglich sein, dass Netzwerkverkehr von Dritten mitgeschnitten wird, da der Verkehr auf andere Leitungen überspricht. Bei schlechter Wahl der Verschlüsselungsparameter kann der Verkehr mitgeschnitten und später analysiert werden. Zudem ist es häufig nicht möglich, die Verschlüsselungsmethoden zu beeinflussen. Sollte eine Verschlüsselung durch neue Algorithmen einfach zu knacken sein, kann diese Methode nicht ausgeschlossen werden. Dennoch sind diese Überlegungen für Privatnutzer eher akademischer Natur.

Auch wenn eine physikalische Verbindung möglich ist, gibt es zahlreiche Geräte, welche nicht per TP-Kabel an das Netzwerk angeschlossen werden können. Smartphones sind die bekanntesten Geräte dieser Klasse. Auch andere Geräte, wie WLAN-Lautsprecher oder Smart Home Gadgets können nur per WLAN angebunden werden. Daher wird auch eine Anbindung per WLAN notwendig sein. Hier ist allerdings zu berücksichtigen, dass die erreichbare Transferrate von den Funkbedingungen abhängen, wie Anzahl, Nutzung und Entfernung benchbarter WLAN-Netzwerke. Zudem wird die Transferrate von allen Teilnehmern genutzt.

Die Anbindung per WLAN erscheint zudem nur auf dem ersten Blick einfacher und schneller zu sein. Den Versprechungen der Hersteller sollte man mit gesundem Zweifel begegnen, da deren Angaben unter Laborbedingungen erfolgten. Die Situation in jeder Wohneinheit weicht vom Idealzustand dagegen deutlich ab. Eine Planung der WLAN-Abdeckung kann daher im Vorfeld einiges an Ärger ersparen. Manche Wände und Decken stellen für WLAN ein fast undurchdringliches Hindernis dar, so dass evtl. kleinere, dezentrale Access Points sinnvoller sind als ein zentraler WLAN-Zugang.

Router

Der Router ist der zentrale Punkt im Heimnetzwerk, welcher die internen Geräte mit dem Internet verbindet. Häufig bietet der Internet-Provider eine Auswahl an Router an, welche für die Anbindung vorbereitet sind. Diese Geräte können im Fehlerfall vom Internetprovider einfacher überprüft werden. Aufgrund gesetzlicher Vorgabe muss der Internetprovider auch fremde Router mit dem Internet verbinden und hierzu die Zugangsparameter zur Verfügung stellen.

Unter den Heimrouter haben die Fritzboxen von AVM aus gutem Grund einen guten Ruf. Sowohl Geräte als auch Betriebssystem sind für den Heimanwender konzipiert und lassen sich einfach konfigurieren. Speziell für den Heimanwender sind diese Geräte gut geeignet.

Erst, wenn zusätzliche Funktionen benötigt werden, wie eine feine Kontrolle des Internet-Zugangs für Jugendliche oder Gäste, wird ein anderer Router benötigt.

Alle aktuellen Router bestehen aus den üblichen Komponenten, wie Prozessor, Hauptspeicher, Festspeicher. Im Gegensatz zu einem normalen Computer verfügt der Router über zusätzliche Netzwerkschnittstelle und verschiedene WLAN-Schnittstellen. Deren Betriebssysteme sind mittlerweile auf Linux basiert und lassen sich durch ein anderes Betriebssystem ersetzen mit zusätzlichen Möglichkeiten.

Das bekannteste alternative Betriebssystem für Heimrouter ist OpenWRT, aber es gibt noch andere Projekte. Eine Übersicht ist in der englischen Wikipedia zu finden: Wiki-Vergleich verschiedener Router-Betriebssysteme (englisch)

Auf der OpenWRT-Projektseite www.openwrt.org gibt es Hinweise, welche Hardware-Router geeignet sind und welche Mindestanforderungen existieren. Die Vorteile von Hochleistungsrouter sind nur in wenigen Fällen relevant. Oft reichen günstige Modelle mit mindestens 8MB Flash-Speicher aus, die für ca. 20€ erhältlich sind. Vor der Auswahl eines Gerätes muss jeder die Anleitung durchlesen, ob man sich die Installation einer freien Alternative wie OpenWRT zutraut. Obwohl in vielen Fällen die Installation relativ einfach ist, gibt es Modelle, bei denen die Alternative nur mittels spezieller Hilfsmittel installiert werden kann.

Switch/Medianadapter

Zusätzlich zu dem Router kann es notwendig sein, hinter dem Router zusätzliche Netzwerkgeräte für die Verteilung einzubauen. Die Router haben in der Regel für das interne Netzwerk nur 4 Ethernet-Ports, an denen Geräte angeschlossen werden können. Diese vier Geräte sind schnell angeschlossen. Um nicht auf das WLAN mit dessen schlechten Transferbedingungen zurückgreifen zu müssen, müssen Multiplikator eingebaut werden. Bei einer Twisted-Pair-Verkabelung geschieht dies mit Switches. Wird PowerLAN eingesetzt, reicht der Anschluss eines Medienadapters, um an verschiedenen Steckdosen Zugriff zum PowerLAN zu erhalten.

Bei der Wahl einer Switch ist die reale notwendige Transfergeschwindigkeit zu berücksichtigen. Wenn der Transfer primär aus dem Internet erfolgt, um Medien zu nutzen, dann reichen oft günstige Switches mit 100MBit/s aus, da selbst die Internetverbindung nur in seltenen Fällen im Privatbereich mehr als 100MBit/s bietet.

Soll im eigenen Netzwerk eine NAS Daten zur Verfügung stellen, kann bei großen Datenmengen die Übertragungszeit mit einer 1GBit/s-Switch reduziert werden. Höhere Übertragungsraten machen im Privatbereich nur in seltenen Fällen Sinn.

Internetzugang

Für die Verbindung zum Internet bieten die Provider verschiedene Techniken an. Weit verbreitet ist der Zugang über das alte Telefonnetz auf Basis von Kupfer-Doppelader als ADSL, mit denen Downloadraten um 100MBit/s realistisch sein können. Solange noch ein großer Teil der Wohnungen mit Kupfer-Doppelader angeschlossen sind, werden immer neue Techniken entwickelt (wie VDSL2-Vectoring), um die Übertragungsrate zu steigern. Glasfaser zur Anbindung von Wohnungen und Mehrfamilienhäuser werden zunehmend installiert, sind aber noch nicht flächendeckend etabliert.

Je nach Wohnobjekt können auch Kabelanschlüsse des Kabelfernsehens vorhanden sein. Die Verteilung erfolgt mittels Koaxialkabel und hat vergleichbare Einschränkungen wie das ehemalige Ethernet mit Koaxialkabel: Die vorhandene Übertragungsrate muss mit allen Teilnehmern geteilt werden.

Wenn weder DSL noch Kabelfernsehen verfügbar ist, bieten einzelne Anbieter als Übergangslösung eine Anbindung per WLAN, LTE oder vergleichbarer Funktechnik an.

Je nach Technologie sind unterschiedliche Router oder separate Modems notwendig sein.