Computer-Netzwerke im Privathaushalt

Nach einer Aussage des Statistischen Bundesamts von 2010 besitzen 79 Prozent aller Haushalte (mindestens) einen Computer. Dieser Artikel beleuchtet verschiedene Aspekte um die vorhandenen Computer und Peripheriegeräte in einem Privathaushalt optimal zu vernetzen.

Typische Geräte im Computernetzwerk eines Privathaushalts

Desktop PC (Personal Computer)

Schauen wir uns erst die verschiedenen Geräte und Technologien an, die in Privathaushalten vorkommen können

Zum einen gibt es da den klassischen Desktop Computer. Dazu gehört die separate Box, ein Bildschirm, eine Tastatur eine Maus und eventuell Lautsprecher. Meist ist ein Drucker vorhanden, der mit dem PC verbunden ist. Für die Verbindung zum Internet wird ein (DSL) Router benötigt. Sind kritische Daten vorhanden (Daten aus Anwendungsprogrammen, Bilder aus der Digitalkamera, E-Mails, …) ist es ratsam diese zusätzlich, regelmäßig auf einer externen Festplatte zu sichern (externe USB Festplatte, NAS-Server).

Laptop / Notebook PC

Ein anderer Computertyp der immer mehr auch im Privathaushalt genutzt wird, ist der Laptop oder Notebook Computer

Hier sind die alle Komponenten wie Hauptplatine, Festplatte, optisches Laufwerk, Tastatur und Bildschirm in das Gerät integriert. Der Laptop ist sehr mobil, da die Stromversorgung entweder über ein (externes) Netzteil oder über den geladenen Akku erfolgt und die Ausmaße und das Gewicht des Gerätes recht gering sind (im Vergleich zum Desktop PC). Das eingebaute Touchpad erlaubt die Positionierung des Zeigers (Cursors) und die Eingabetasten die Steuerung von Programmen und Funktionen. Zusätzlich können andere Geräte wie Maus, Tastatur, externer Bildschirm angeschlossen werden. Der Laptop / Notebook Computer kann entweder über ein Netzwerkkabel (LAN-Kabel) mit dem Netzwerk (z.B. dem Router) verbunden werden oder über ein Drahtlos-Netzwerk (WLAN) mit dem Router verbunden werden.

Tablet-PC

Ein weiterer Computer-Typ der auch immer stärker im Privathaushalt verwendet wird, ist der Tablet-PC.

Die Positionierung und Steuerung erfolgt hier über den Touch-Screen (Die Positionierung des Zeigers und Steuerung erfolgt durch Berührungen des Bildschirms). Die Tastatur wird nur "virtuell" d.h. als Bild auf dem Bildschirm angezeigt und durch Berührung gesteuert. Der Tablet-PC kann über WLAN in das Computernetzwerk des Privathaushalts integriert werden.

Smartphone

Die kleinsten Computer im Privathaushalt sind die Smartphones, deren geringste Funktionalität ja das Telefonieren darstellt. Funktionen wie Internetzugriff, Chat z.B. WhatsApp, E-Mail und andere Kommunikationswege werden günstig über WLAN im Privathaushalt abgewickelt.

Was muss das Netzwerk leisten

Einfache Integration aller Teilnehmer und einfacher Datenaustausch

Schauen wir uns ein paar typische Szenarien an:

Sohn Lukas hat eine Schularbeit an seinem Laptop erstellt und möchte diese nun gern am gemeinsamen Drucker ausdrucken. Dazu sollte sein Laptop im Netzwerk bekannt sein und der Drucker muss am Laptop eingerichtet sein. Je nachdem, wo und wie der Drucker angeschlossen ist (an einem anderen PC oder am Router) müssen eventuell weitere Geräte eingeschaltet sein. Optimal ist es, wenn Lukas sich dafür keine Gedanken machen muss.

Tochter Nina sitzt mit Ihrem Smartphone in ihrem Zimmer zusammen mit Ihrer Freundin und möchte ihr die Urlaubsbilder zeigen, die auf dem Desktop PC gespeichert sind (auf dem Smartphone ist ja nicht beliebig viel Speicherplatz). Ist das Smartphone im WLAN Bereich (auch hier lässt sich einiges tun mit WLAN Repeater) und das Netzwerk optimal eingerichtet, kann sie auf die Bilder des PCs zugreifen.

Lukas möchte seine Textdatei, die er auf dem Desktop-PC angefangen hat nun weiterbearbeiten. Sein Vater belegt aber den Desktop PC da er über das Online-Banking Rechnungsbeträge begleicht und später noch für seine Modelleisenbahn in ebay Teile suchen will. Lukas kann trotzdem auf die Datei, die auf der Festplatte des Desktop-PCs liegt mit seinem Laptop zugreifen und seine Änderungen machen.

Voraussetzungen

Um gemeinsam optimal in einem gemeinsamen Computernetzwerk arbeiten zu können, müssen bestimmte Voraussetzungen gegeben sein, die sich aber auch je nach Konfiguration voneinander unterscheiden.

Die Netzteilnehmer sollten alle im gleichen Adressbereich sein, um den Datenzugriff zu vereinfachen (dies wird über den DHCP Server des Routers konfiguriert). Das Aufsetzen einer Heimnetzgruppe sorgt für eine grundlegende Definition der Rechte für den Zugriff. Des Weiteren können Dokumente, Bilder, Musik, und Videos mit den anderen Netzteilnehmern "geteilt" werden, d.h. Zugriff gegeben werden. Die Druckerfreigabe erlaubt die Verwendung eines an einem PC angeschlossenen Druckers durch andere Netzteilnehmer.

Normalerweise bietet ein Router bis zu 4 Anschlüsse für andere Computer (LAN Anschlüsse). Sollte dies nicht ausreichen, gibt es noch die Möglichkeit über einen Switch, die Anzahl der Anschlüsse zu erweitern.

Datensicherung

Sehr viele Daten werden heute über den Computer erstellt oder verwaltet:

Briefwechsel mit Behörden oder Ärzten
Online-Banking - Kontoauszüge
Bilder aus der Digitalkamera
Videos (z.B. vom Urlaub)
Musik-Dateien

Werden diese Daten nur lokal auf der Festplatte gespeichert, besteht die Gefahr, dass bei einem Defekt der Festplatte (Festplatten-Crash) alle Daten unwiederbringlich verloren sind. Deshalb empfiehlt sich eine Sicherungsstrategie.

Sind es nur sehr wenige Daten, kann man diese bei der Erstellung parallel auch auf einen USB Stick speichern. Sind es mehr Daten, sollte man eine externe Festplatte haben, und die Speicherung (Backup) automatisieren. Hier hilft das Betriebssystem mit dem Dateiversionsverlauf (Windows 8) oder Sichern & Wiederherstellen (Windows 7).

Eine sehr komfortable Lösung für die externe Speicherung ist die Verwendung eines NAS-Servers (Network Attached Storage). Der NAS-Server beinhaltet einen kleinen Computer und 1-mehrere Festplatten und wird über das Netzwerk angesprochen. D.h. es muss kein anderer Computer angeschaltet sein, damit ich meine Daten zentral speichern kann und jeder andere Teilnehmer darauf zugreifen kann (wobei, wenn notwendig, über die Netzfreigabe die Zugriffsrechte weiter eingeschränkt werden können). Auch die NAS-Server werden immer günstiger in der Anschaffung.

Netzwerk-Installation

Bei einem LAN Netzwerk müssen alle Teilnehmer eine Kabelverbindung zum Router haben. Mehr geordnet ist die Festinstallation der Kabel mit entsprechenden Netzwerk-Anschlussdosen. Hier müssen je nach Netzwerk-Qualität entsprechende Kabel und Anschlussdosen verwendet werden. Die Netzwerkkabel sollten maximal 100 m lang sein.

Bei einer Drahtlosverbindung (WLAN) werden keine Netzwerkkabel benötigt, dafür ist die Reichweite nicht so hoch. Für die Vergrößerung der WLAN Reichweite können WLAN-Repeater eingesetzt werden. Diese sind im WLAN Bereich des Routers installiert (meist als Steckdosenteile) und empfangen das WLAN Signal des Routers um es vom Standort wieder abzustrahlen und so die Reichweite zu vergrößern.

Ein andere Möglichkeit, ein Netzwerksignal im Haus weiterzugeben ist über Power-LAN gegeben. Hier wird das Netzwerksignal in das Haustromnetz eingespeist und auf den Wechselstrom aufmoduliert, um es an anderer Stelle im Haus wieder "anzuzapfen" hier wird das LAN-Signal als Netzwerk-Anschluss bereitgestellt.

Begiffserklärung

Desktop Computer: besteht aus einer Box in der das Netzteil, die Hauptplatine, Erweiterungskarten, Festplatten und optische Laufwerke enthalten sind, eine Tastatur, eine Maus, einen Bildschirm. Der Desktop Computer ist dynamisch erweiterbar um weitere Festplatten, Erweiterungskarten, usw.

Bildschirm: Aktuell sind Bildschirme mit LCD und LED Technologie. Besondere Bildschirme sind Touch-Bildschirme, bei denen Eingaben über Berührung des Bildschirms möglich sind.

Tastatur: Erlaubt die Eingabe von Buchstaben, Zahlen und Sonderzeichen. Es gibt nationale Tastaturen, bei denen evtl. andere Zeichen vorhanden sind und die Anordnung anders ist. Die Verbindung mit dem PC ist heute meist über die USB Schnittstelle oder über Funk (Infrarot, Bluetooth).

Maus: Erlaubt die Positionierung des Zeigers (Cursors) auf dem Bildschirm, und über die Maustasten können Programme aktiviert, Objekte verschoben werden. Die Verbindung mit dem PC ist heute meist über die USB Schnittstelle oder über Funk (Infrarot, Bluetooth).

Drucker: Primär unterscheidet man zwischen Druckern und Multifunktionsgeräten

Drucker: erlauben den Ausdruck von Text und Bildern auf Papier oder anderen Medien (z.B. Folie)

Multifunktionsgeräte: bieten außer dem Drucken meist auch noch Scannen, Empfangen / Senden von Faxen und Kopierfunktionen an.

Im Weiteren unterscheidet man bei der Drucktechnologie zwischen:

Laser-Drucker: Hier wird ein Fotoleiter mit dem optischen Abbild einer Vorlage belichtet, wodurch ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen entsteht. An den geladenen Stellen bleibt Farbe in Form eines Toners haften, mit der anschließend eine Kopie der Vorlage gedruckt werden kann.
LED-Drucker: Verwendet dasselbe Verfahren wie der Laser-Drucker, aber statt mit Laser wird der Fotoleiter mit LED belichtet.
Tintenstrahl-Drucker: sind Matrixdrucker, bei denen durch den gezielten Abschuss oder das Ablenken kleiner Tinten-Tröpfchen ein Druckbild erzeugt wird.

Und unterscheidet auch zwischen verschiedenen Anschlüssen:

Lokal über USB: Der Drucker wird an einem PC über die USB Schnittstelle angeschlossen. Dadurch kann ein Multifunktionsgerät bidirektional Daten schicken, beim Drucken vom PC zum Drucker, beim Scannen vom Drucker zum PC.
Lokal am Router: Alle Computer können den Drucker erreichen und es muss kein anderer PC eingeschaltet sein. Oft wird die bidirektionale Funktion nicht unterstützt (Scannen).
Über ein Netzwerkkabel (LAN) am Router: Alle Computer können den Drucker erreichen und es muss kein anderer PC eingeschaltet sein. Meist wird auch die bidirektionale Funktion unterstützt (Scannen).
Über eine Drahtlos-Netzwerkverbindung (WLAN) am Router: Alle Computer können den Drucker erreichen und es muss kein anderer PC eingeschaltet sein. Meist wird auch die bidirektionale Funktion unterstützt (Scannen).

Laptop / Notebook Computer: Alle Komponenten wie Hauptplatine, Festplatte, optisches Laufwerk, Tastatur und Bildschirm sind in das Gerät integriert. Der Laptop ist sehr mobil, da die Stromversorgung entweder über ein (externes) Netzteil oder über den geladenen Akku erfolgt und die Ausmaße und das Gewicht des Gerätes recht gering sind (im Vergleich zum Desktop PC). Als Nachteil, lässt sich der Laptop / Notebook Computer nicht so einfach erweitern (zusätzliche Festplatte, optische Laufwerke, Erweiterungskarten, usw.

Tablet PC: Alle Komponenten wie Hauptplatine, Festplatte, Bildschirm sind in das Gerät integriert. Der Tablet-PC ist sehr mobil, da die Stromversorgung entweder über ein (externes) Netzteil oder über den geladenen Akku erfolgt und die Ausmaße und das Gewicht des Gerätes recht gering sind (sogar im Vergleich zum Notebook PC). Als Nachteil, lässt sich der Tabelet-PC nicht erweitern und hat auch kein optisches Laufwerk.

Router: Der Router stellt die Verbindung zwischen dem lokalen Netzwerk und dem Internetanbieter her. Ein Router bietet verschiedene Dienste an:

Netzwerk (LAN) mit Anschlüssen bis 4 Teilnehmer
Drahtlos-Netzwerk (WLAN)
DHCP Server - vergibt die Netzwerkadressen (IP Adressen) an die Teilnehmer
DNS Server - verwaltet die Zuordnung von Computernamen zu Netzwerkadressen

Switch: Ein Switch bildet ein Unternetzwerk. Wird zum Beispiel ein Router verwendet, der keine eigene Adressverteilung für den Zugriff auf das Internets bietet, hilft der Switch eine solche Adressverteilung im Netzwerk zu machen. Ein anderes Einsatzgebiet ist die Verwendung eines Switch, wenn die Netzwerkanschlüsse am Router nicht ausreichen.

Externe Festplatte: Wird heute meist über eine USB Schnittstelle am Computer angeschlossen. Die Speichergrößen liegen zwischen 100 Mega Byte und mehreren Terra Byte. Es wird unterschieden zwischen:

2,5" Festplatten - Hier reicht normalerweise die USB Stromversorgung und die Festplatten sind sehr klein (mobil)
3,5" Festplatten - Es wird meist ein zusätzliches Netzteil verwendet, und die Festplatten sind etwas größer (nicht so mobil)

NAS-Server: (Network Attached Storage) Der NAS-Server beinhaltet einen kleinen Computer und 1-mehrere Festplatten und wird über das Netzwerk angesprochen. D.h. es muss kein anderer Computer angeschaltet sein, damit ich meine Daten zentral speichern kann und jeder andere Teilnehmer darauf zugreifen kann (wobei, wenn notwendig, über die Netzfreigabe die Zugriffsrechte weiter eingeschränkt werden können). Auch die NAS-Server werden immer günstiger in der Anschaffung.

WLAN-Repeater: Werden im WLAN Bereich des Routers installiert (meist als Steckdosenteile) und Empfangen das WLAN Signal des Routers um es vom Standort wieder abzustrahlen und so die Reichweite zu vergrößern.

Power-LAN: auch dLAN (direct LAN) oder Powerline Communication (PLC) genannt erlaubt die Einspeisung des Netzwerksignals in das Hausstromnetz und den Zugriff auf das Netzwerk an zweiter Stelle. Hier sollten die 3 Phasen des Hausstromnetzes mit einem Phasenkoppler gebrückt werden, damit auch auf jeder Phase das Signal vorhanden ist.