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Ethernet-Anschlussdose: Als IT-Administratoren nachts wieder schlafen konnten

Auspacken, Stromverbindung herstellen, einschalten und loslegen: Dank WLAN-Technologie können Privatanwender wie auch kleinere Betriebe im Handumdrehen leistungsfähige Datennetzwerke einrichten. Im Büro hingegen führt der Weg ins Netz meist über eine fest montierte Anschlussdose - nicht zuletzt, weil Kabelverbindungen dem WLAN in puncto Sicherheit nach wie vor überlegen sind. Die Ethernet-Anschlussdose von heute ist mit der ursprünglichen „EAD“ aber kaum noch vergleichbar; obschon beide den gleichen Zweck erfüllen, stellt die Bezeichnung EAD ein Relikt aus den Anfängen der Netzwerktechnik dar. Nichtsdestotrotz steht EAD aber auch für einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung der Datenübertragung.

Entwickelt von der baden-württembergischen Elektronikfirma Telegärtner, erlebte die EAD während der 1980-er Jahre schon bald einen weltweiten Siegeszug. In die rasant wachsenden Netzwerkstrukturen mussten mehr und mehr Geräte integriert werden - und genau das wurde mit der Zeit zum Problem. Die Datenübertragung erfolgte seinerzeit per Koaxialkabel, die Netze selbst folgten dem Prinzip der Reihenschaltung. Soll heißen: Um defekte Geräte zu reparieren oder neue Komponenten anzuschließen, musste das Netzwerk stets komplett abgeschaltet werden. IT-Administratoren konnten viele Aufgaben erst „nach Büroschluss“ erledigen, Nachtschichten und Wochenendarbeit waren zum Verdruss der Angehörigen üblich. Die EAD machte dem ein Ende. Dank einer besonderen Konstruktion innerhalb der Dose konnten Geräte nun nach Belieben ein- oder ausgestöpselt werden, ohne gleich das gesamte Netzwerk lahmlegen zu müssen. So gesehen, bildete die EAD den Auftakt des „Plug & Play“-Prinzips, das die Computertechnik erst Jahre später von den USA aus revolutionieren sollte. Übrigens: Als Bezeichnung einer Netzwerkdose gehört „EAD“ zwar der Vergangenheit an; die Abkürzung ist der IT-Welt aber erhalten geblieben und steht heute für den Service „Ethernet Access Direct“ des britischen Kommunikationsanbieters Openreach. 

Im Privathaushalt oder vorrangig in Unternehmen werden die Netzwerke heute sternenförmig aufgebaut. Leistungsstarke Switches bilden dabei das Zentrum. Von dort aus werden verschiedene Endgeräte, wie der Computer, Drucker und Router per LAN-Kabel angeknüpft. Der Router ist wiederum an einer LAN-Steckdose angeschlossen.

Medium Dependent Interface: Verwechslungen ausdrücklich erwünscht

Links und rechts zu verwechseln, liegt oft nur an der Perspektive. Gleichwohl können sich daraus gänzlich unerwünschte Folgen ergeben, und das nicht nur auf dem Operationstisch. Zuweilen sind Verwechslungen aber keine Fehler, sondern vielmehr unbedingt erforderlich; das Medium Dependent Interface, kurz MDI, ist dafür das beste Beispiel.

Oberflächlich betrachtet, ist ein MDI nichts anderes als eine Steckdose für Netzwerkkabel. Über das MDI einer Netzwerkkarte kann ein Computer direkt mit einem WLAN-Router verbunden werden, üblicherweise werden die einzelnen Geräte aber an einen Netzwerkverteiler (Switch oder Hub) angeschlossen, der die Daten automatisch zum jeweiligen Ziel lenkt. Dank MDI können beliebige Netzwerkgeräte direkt oder indirekt im Handumdrehen miteinander verknüpft werden; die besondere Anordnung der einzelnen Leitungsadern im Netzwerkkabel stellt sicher, dass der Signalausgang des einen Gerätes stets mit dem Signaleingang der nächsten Komponente verbunden ist, anderenfalls wäre der Datenaustausch blockiert. Falls aber zwei gleichartige Geräte via MDI gekoppelt werden (etwa ein PC mit einem anderen PC), dann müssen die Leitungsadern vertauscht werden - ansonsten blockieren sich die Ein- und Ausgänge der MDI-Schnittstellen gegenseitig. Statt eines klassischen Netzwerkkabels kommt dann ein sogenanntes Crossover-Kabel zum Einsatz, ausgestattet mit „absichtlich verwechselten“ Signalleitungen. Um Verwechslungen auszuschließen, besitzen einige Netzwerkgeräte aber auch spezielle MDIX-Anschlüsse, die bereits „umgekehrt“ verdrahtet sind; und viele Switches verfügen mittlerweile über eine automatische Erkennung der Kabelanordnung - die Art des Kabels spielt dann keine Rolle mehr.

Virtual Router Redundancy Protocol: Imaginäres Tor lässt Netzwerke nicht hängen

Überflüssig, unnötig, entbehrlich: Dem lateinischen Ursprung nach bezeichnet „Redundanz“ nicht unbedingt einen sinnvollen oder gar wichtigen Zustand. Auf den Gebrauch von Sprache bezogen, hat sich daran bis heute nichts geändert - wenn Literaturkritiker die Redundanzen im Werk eines Bestsellerautors hervorheben, ist das üblicherweise wenig schmeichelhaft. Ganz anders in der Netzwerktechnik: „Redundant“ vorhandene Komponenten mögen auf den ersten Blick überflüssig sein, tatsächlich sind sie in den meisten Fällen unentbehrlich. Bestes Beispiel: Ein Router, der als Standardgateway eingesetzt wird und damit das wichtigste Bindeglied zwischen Netzwerk und WWW darstellt.

Die meisten Firmennetzwerke sind mit wenigstens zwei parallel geschalteten Routern ausgestattet; die Gateway-Funktion besitzt jeweils nur ein Router, die übrigen Geräte bleiben „Stand-by“. Fällt der Gateway-Router aus, wird die Funktion automatisch auf ein Reservegerät übertragen. Das Problem dabei: Alle Verbindungen zwischen Netzwerk und Internet basieren auf den spezifischen und einzigartigen Merkmalen des Gateway-Routers; ein Ausfall bedeutet normalerweise, dass alle bestehenden Verbindungen abbrechen und über das Ersatzgerät neu aufgebaut werden müssen. Dann ändern sich aber auch wesentliche Merkmale wie IP- und MAC-Adresse, was in der Praxis reichlich Verwirrung stiften und die Rekonstruktion vormals stabiler Verbindungen erschweren kann.

Hier kommt nun das Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) zum Einsatz: Ähnlich der Zusammenfassung mehrerer Festplatten unter einem einzigen Laufwerksbuchstaben, fasst das VRRP die redundanten Gateway-Router zu einer „logischen Gruppe“ zusammen und richtet einen „virtuellen“ Router ein, ausgestattet mit eigener IP- bzw. MAC-Adresse und den physischen Geräten quasi vorgeschaltet. Sämtliche Daten laufen nun letztlich über den imaginären Router - und notfalls kann die Gateway-Funktion innerhalb der Gruppe sekundenschnell übertragen werden, ohne dass vorhandene Verbindungen abreißen. Nicht nur das: Dank VRRP können Backup-Router in stark ausgelasteten Netzwerken auch als Lastverteiler eingesetzt werden, statt im Stand-by-Betrieb einfach nur auf den Ausfall des Master-Routers zu warten. Über den virtuellen Router erhält eines der Backup-Geräte dann eine zweite IP-Adresse, um den Master-Router bei Bedarf zu entlasten. Und wenn der Master-Router tatsächlich ausfallen sollte, verteilt das VRRP die ein- und ausgehenden Datenströme sogleich neu auf die übrigen Backup-Router.

Smart Lighting: WLAN mit Beleuchtung

Es war schon eine kleine Sensation, als Techniker der Universität Boston im Jahre 2008 verkündeten: Das WLAN der Zukunft besteht aus Glühbirnen. Genauer: Aus LED-Lampen mit integriertem Repeater. Über das Stromnetz mit dem zentralen Router verbunden, werden die WLAN-Signale über Infrarot-LEDs ausgestrahlt, die in den LED-Lampen untergebracht sind. Im Handumdrehen ist dann auch das größte Großraumbüro perfekt vernetzt, und das auch noch ganz ohne Elektrosmog. Zwei Jahre sollte es aus damaliger Sicht dauern, bis das WLAN mit Beleuchtung den Siegeszug antritt, beschleunigt durch die rasanten Fortschritte der LED-Technologie.

Zehn Jahre später agieren die WLANs dieser Welt aber nach wie vor per Funk und nicht per Infrarot-LED. Zwar gibt es mittlerweile massenhaft LED-Lampen, die als eigenständige Geräte in drahtlose Netzwerke eingebunden und per Smartphone gesteuert werden können; der Einsatz von Infrarot-Repeatern beschränkt sich jedoch auf die Verstärkung einzelner TV-Fernbedienungen statt auf komplette Netzwerke.

Womöglich haben die US-amerikanischen Forscher in ihrer Euphorie zwei Kleinigkeiten übersehen: Damit der LED-Infrarot-Glühbirnen-Repeater funktioniert, muss die dazugehörige Lampe auch eingeschaltet sein - selbst dann, wenn es am helllichten Tag nicht unbedingt notwendig ist. Und Netzwerkgeräte wie Drucker, Notebooks oder Smartphones verfügen mittlerweile zwar standardmäßig über Bluetooth-Technologie - aber nicht immer über Infrarot-Sensoren. Gleichwohl wurde die Idee der US-amerikanischen Forscher anderweitig aufgegriffen, indem LED-basierte Datenübertragungen beispielsweise genutzt werden, um Kunden via Smartphone-App durch Supermärkte zu lotsen - kein Problem, denn dort bleibt das Licht auch tagsüber immer eingeschaltet.