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# Document metadata
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author: Carl Kittelberger \and Jenny Maar
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title: "Das CAT-Projekt"
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institute: "Ferdinand-von-Steinbeis Berufsschule"
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date: 2018-03-21
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# Language configuration
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lang: de-DE
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# Fanciness
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header-includes:
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# For \pageref{LastPage}
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- \usepackage{lastpage}
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# For \textcolor
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- \usepackage{xcolor}
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# Use sans font for everything except maths
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# Use TT font for lstset
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# Fancy header (and footer)!
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\newpage
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# Arbeitsauftrag
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Für den Ausstellungsraum einer IT-Firma soll ein Hausnetzwerk
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exemplarisch auf einem Board dargestellt werden. Folgende
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Aufgabenstellung ist gegeben:
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1. Montage von 2 CAT6a-Datendosen mit je zwei RJ-45-Buchsen
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2. Montage von zwei AMJ-S-CAT6a-Anschlussbuchsen
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3. Montage eines 6-Port-Patchpanels
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4. Verlegung von CAT7-Leitungen
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5. Qualitätsprüfung der Leitung
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6. Herstellen von zwei Crossover-Kabel (1 Gbit/s)
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7. Einrichten eines Peer-to-Peer-Netzwerks mit zwei Notebooks
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8. Einrichten eines Internetzugangs mit Switch und Router
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# Montageplan
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Der Montageplan beinhaltet die feste Installation des Patchpanels und der
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Anschlussdosen mit Verdrahtung von jeweiligen Komponenten:
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{height=9cm}
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## Bauteile
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Einzubauen sind folgende Bauteile:
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- Patchpanel, leere Netzwerkdosen
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{width=8cm}
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- ELTROPA CAT7 Kabel
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{width=8cm}
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- AMJ-S Modul CAT6A T568A
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{height=3.5cm}
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- RJ45-Stecker, CAT6 STP geschirmt
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{height=3.5cm}
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\clearpage
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## Werkzeuge
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Uns stehen für das Projekt Werkzeuge aus einem Koffer zur Verfügung, enthalten
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sind:
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- Feinschraubendreher
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- Schraubendreher Plus-Minus
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- Anlegewerkzeug LSA-Plus
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- Automatische Abisolierzange Jokari
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- Abisolierer
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- Flachrundzange
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- Elektronikseitenschneider
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- Seitenschneider
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- Schere
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- Lineal
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{height=10cm}
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\clearpage
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## Messgeräte
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Zur Messung der Leitung und der durch den Aufbau zu schickenden Leitungen werden
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die unten aufgelisteten Geräte verwendet.
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Zur digitalen Messung:
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- Ethernet Performance Tester KE7200
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Zur analogen Messung:
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- Multimeter FLUKE 175
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- taco-nauert electronic Splitbox
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{height=8cm} {height=8cm} {height=8cm}
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\clearpage
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# Verdrahtungsplan
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{height=11.5cm}
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Die Verdrahtung geschieht per Norm EIA/TIA-568A.
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\clearpage
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# Aufbau des Netzwerkkabels
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{height=3cm}
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Das Netzwerkkabel selbst besteht aus einem Schirmgeflecht und verschiedenen
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miteinander verwirrten Kabelsträngen, jeweils in Paaren mittels Folie gebündelt
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und voneinander isoliert. Es ist ein so genanntes **Twisted-Pair-Kabel**.
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## Twisted-Pair-Kabel
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Bei Kabeln dieser Art sind die Adern in Paaren miteinander verwoben. Normalerweise
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entsteht die Möglichkeit, dass die parallel gelegten Adern sich gegenseitig
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stören und übersprechen können. Diese gegenseitige Störung nennt sich auch
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**Crosstalk** und kann am stärksten gemessen werden, wenn eine Leitung alleine Daten überträgt und
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dieses Signal auf die anderen Leitungen überspringt. Dadurch, dass die Adern
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von Leitungen in den verschiedenen Richtungen miteinander gepaart verwoben sind,
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wird dieser Crosstalk weitestgehend unterdrückt.
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### Kategorien und Klassen
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Die Kabeln sind in nummerierte Kategorien eingeteilt, die jeweils den
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Frequenzbereich und die daraus resultierende Bandbreite und Reichweite der Kabeln
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bezeichnet. Die Nummerierung beginnt bei eins und inkrementiert mit neueren
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und fortgeschritteneren Kabelkategorien. Die Kategorien können wiederum in Klassen
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gruppiert werden, die ähnliche Eigenschaften aufweisen und somit verwendet werden
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um Geräte zu kennzeichnen, die mehrere Kategorien unterstützen..
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Die am weitesten genutzten Kabeln heutzutage sind in den Kategorien CAT5 (100 MBit/s),
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CAT5e (1 GBit/s), CAT6 (1 GBit/s) und CAT7 (10 GBit/s). Das ELTROPA-Kabel das
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wir verwenden ist ein CAT7-Kabel und kann damit theoretisch bis zu 10 GBit/s
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übertragen, allerdings sind die Netzwerkdosen in der E-Klasse (CAT6) und können
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damit selbst nur 1 GBit/s durch die Leitung übertragen.
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| Kategorie | Klasse | Typ | Bandbreite | Anwendungen |
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| CAT1 | A | UTP | 0,4 MHz | Telefon-/Modemleitungen |
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| CAT2 | B | UTP | 4 MHz | Ältere Terminalsysteme |
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| CAT3 | C | UTP | 16 MHz | 10BASE-T und 100BASE-T4 |
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| CAT4 | | UTP | 20 MHz | 16-MBit/s-Token-Ring |
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| CAT5 | D | UTP | 100 MHz | 100BASE-TX und 1000BASE-T, LAN |
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| CAT5e | D | UTP | 100 MHz | 100BASE-TX und 1000BASE-T, LAN |
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| CAT6 | E | UTP | 250 MHz | 10GBASE-T |
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| CAT6a | E~A~ | STP | 500 MHz | 10GBASE-T |
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| CAT7 | F | S/FTP | 600 MHz | Telefon, CCTV, 10GBASE-T |
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| CAT7a | F~A~ | S/FTP | 1000 MHz | Telefon, CCTV, 10GBASE-T |
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| CAT8 | G | S/FTP | 1600-2000 MHz | Telefon, PoE, 40GBASE-T |
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\clearpage
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### Kabelbezeichnungsschema
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Kabelbezeichnungen folgen der ISO-Norm ISO/IEC-11801 (2002)E. Die Nomenklatur
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ist `XX/YZZ`, wobei:
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- `XX` die Gesamtschirmung bezeichnet.
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- **U** - ohne Schirm
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- **F** - Folienschirm
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- **S** - Geflechtschirm
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- **SF** - Geflecht- und Folienschirm
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- `Y` die Adernschirmung.
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- **U** - ohne Schirm
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- **F** - Folienschirm
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- **S** - Geflechtschirm
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- `ZZ` die Verdrillung, eigentlich immer **TP** für *Twisted Pair*.
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### Beispiele
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#### UTP - *Unshielded Twisted Pair*
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UTP ist die verbreiteste Kabelart. UTP entspricht einem *Unshielded Twisted Pair*
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Kabel, also einem nicht abgeschirmten verwobenen Kabel. Solche Kabel können mit
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Bandbreiten bis zu 1 GBit/s arbeiten, entsprechend klassifizierbar bis CAT6.
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### S/UTP - *Screened, Unshielded Twisted Pair*
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Wie oben, jedoch ist die gesamte Kabelbündelung abgeschirmt mit einem Geflechtsstrang.
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### S/FTP - *Screened, Foliage-shielded Twisted Pair*
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{height=3cm}
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Wie S/UTP, außer dass die Aderpaare zusätzlich von einer Folie umgeben sind.
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Dies entspricht unserem ENTROPA-Kabel.
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\clearpage
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# Steckerbelegungen
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Die Kabeladern müssen per einem vorgegebenen Standard mit Steckermodulen verbunden
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werden, um korrekt Daten zwischen zwei Netzwerkteilnehmern übertragen zu können.
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Die entsprechenden Standards sind in den EIA/TIA-568A und EIA/TIA-568B Normen
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niedergeschrieben. Festgelegt sind die exakten Kontaktbelegungen nach Farbe
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und Nummer.
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## EIA/TIA-568A
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Diese Norm ist die modernere der beiden Normen die von den drei Organisationen
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*Electronic Industries Alliance*, *Telecommunications Industry Association* und *International
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Telecommunications Union* kreiert wurde.
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{height=3.5cm}
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## EIA/TIA-568B
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In dieser Norm sind die grünen und orangenen Kabelpaare vertauscht. Diese Norm wurde von
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der zum Zeitpunkt der Definition der Normen bereits stark verbreiteten 258A-Norm
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übernommen.
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{height=3.5cm}
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\clearpage
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# LSA-Plus-Anschlusstechnik
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Die Anschlusstechnik ist ein Verfahren zum Verbinden der einzelnen Adern mit
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Steckerverbindungen. Das Auflegen wird von einem dafür speziell gebauten
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Gerät übernommen. Die **Plus**-Erweiterung beschreibt einen Schneidklemmenwinkel von 45° zum Kabel.
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Es werden mit einem speziellen Werkzeug, dem sogenannten Anlegewerkzeug, die Adern eines Kabels mitsamt Isolierung einzeln in eine so genannte Schneidklemme gepresst. Dabei wird durch das Werkzeug das überschüssige Aderende gekürzt und durch die scharfen Kontakte in der metallenen Schneidklemme die Isolierung der Ader durchtrennt und eine gasdichte, elektrische Verbindung hergestellt. Diese Verbindungstechnik funktioniert ohne Löten, Schrauben und Abisolieren, daher die Abkürzung.
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\clearpage
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# Montage der Patchdose
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Mit den nun bekannten Informationen und Hilfsmitteln haben wir nun die Montage
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der Patchdose mit Verkabelung begonnen. Die Verkabelung findet per Norm EIA/TIA-568A statt.
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# Verbindung zum Patchpanel
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{height=13cm}
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Folgende Ziele sollten erfüllt werden:
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- Die Abschirmung sollte möglichst weit bis zum Kabelende reichen ohne eine Störung zu verursachen
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- Bei der oberen Kabelklemme von den zwei verfügbaren sollte der Schirmstrang mitbefestigt werden.
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- Bei der unteren Kabelklemme sollte das Kabel samt Verkleidung befestigt werden.
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# Leitungsmessungen
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Nun, da die Leitungen in der Installation stehen, ist es Zeit, die Messungen
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durchzuführen. Wir haben für unser Projekt sowohl eine digitale Messung mit
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dem *KE7200* und eine analoge Messung mit der *Splitbox* und dem *FLUKE 175 Multimeter*
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durchgeführt.
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Zur Referenz, eine fehlerhafte Messung würde vom digitalen Messgerät wie folgt
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angezeigt werden:
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{height=5cm}
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Die Adern würden nicht parallel verlaufen und zu beiden Enden eine
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Verbindung haben.
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Und bei der analogen Messung würde der gemessene Widerstand der Leitung unendlich
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oder sehr hoch sein.
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{height=5cm}
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{height=5cm}
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Auf den ersten Versuch haben wir bei einer der beiden Patchdosen keine Probleme
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feststellen können, aber die zweite Patchdose hatte eine fehlerhafte Leitung,
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die durch eine nicht mit korrekten Abständen installierte Aderverbindung in der
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Patchdose verursacht wurde. Erst durch das Entfernen der Verbindung und der erneuten
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Einklemmung wurde das Problem behoben.
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Mit allen Steckern im funktionsfähigen Zustand können nun Verbindungen aufgebaut
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werden.
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\clearpage
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# Peer-to-Peer-Netz
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{width=6cm}
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## Das Crossover-Kabel
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Für die Verbindung von zwei Rechnern wurde eigens ein normaler CAT6-Kabelabschnitt
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in ein Crossover-Kabel umgewandelt. Dafür kamen entsprechende RJ45-Stecker zum Einsatz,
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wobei an einem Ende die Leitung zum Senden und Empfangen von Nutzdaten vertauscht
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wurden. Exakterweise geschieht das durch Umtauschen der Belegung von jeweils Pinpaar
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1 und 3 und Pinpaar 2 und 6. Das Resultat ist auch eine Kabelbelegung nach Norm
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EIA/TIA-568B.
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{height=4.5cm}
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## Aufbau der Peer-to-Peer-Verbindung
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Zum Aufbauen einer Peer-to-Peer Verbindung werden die Anschlüsse an den Ports
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des Patchpanels, die mit den Ethernet-Ports der angeschlossenen Computer
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verbunden sind, mit einem Crossover-Kabel miteinander verbunden. Den Computern
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muss vom Nutzer manuell eine statische IP-Addresse zugewiesen werden. Beide
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IP-Addressen müssen dabei im gleichen Subnetz liegen, in diesem Beispiel wären
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das `192.168.1.1` und `192.168.1.2`, wobei das Subnetz zum Beispiel
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`192.168.1.0/24` ist.
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Die entsprechenden Einstellungen werden in den Netzwerkeinstellungen der
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Computer vorgenommen, zum Beispiel bei Windows 10 unter
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"Netzwerk- und Interneteinstellungen", dort "Netzwerk- und Freigabecenter"
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öffnen, "Adaptereinstellungen ändern" anklicken, per Rechtsklick den
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entsprechenden Ethernetadapter auswählen, "Eigenschaften" öffnen,
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"Internetprotokoll, Version 4 (TCP/IPv4)" dann "Eigenschaften" anklicken und im
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sich öffnenden Dialog kann dann auf eine statische IP-Addresse umgestellt werden.
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{width=6cm}
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## Ergebnis
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Die Peers im Netz können sich gegenseitig mit Ping Anfragen und Antworten
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schicken:
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Genauso funktioniert das verschicken von anderen Anfragen, hier zum Beispiel
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vom Windows-Laptop zu einem Webserver der auf dem Linux-Laptop für diesen
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Zweck aufgesetzt wurde:
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\clearpage
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# Client-Server-Netz
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{height=10cm}
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Dieses Netz konnte mit einfachen Kabeln die bereits von der Schule zur Verfügung
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gestellt wurden (alle CAT6) realisiert werden. Zusätzlich wurde ein ZyXEL-Router
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zur Verfügung gestellt, das an ein existierendes geroutetes Netz der Schule
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angeschlossen wurde.
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## Aufbau der Verbindung zum Router
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Die Konfiguration der teilnehmenden Netzwerkgeräte war einfach zu bewerkstelligen.
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Der Router selbst richtet selbständig ein neues LAN-Netz ein mit eigenem Subnetz
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und eigenem DHCP-Server, der Addressen in diesem Netz vergibt. Die Clients wurden
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auf ihre Standardeinstellungen zurückgestellt, denn diese definieren, dass automatisch
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IP-Addressen ausgehandelt werden mit eben diesem DHCP-Server.
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\clearpage
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|
## Ergebnis
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Die Clients können erfolgreich die Google-DNS-Serveraddresse im Internet anpingen:
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{width=8cm}
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Websites können ebenfalls ohne Probleme aufgerufen werden.
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\clearpage
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# Zeitplanung
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| Tätigkeit/Aufgabe | Dauer (h) |
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| Planung | 1 |
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| Montage von 2 CAT 6a-Datendosen mit je zwei RJ-45-Buchsen | 3 |
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| Montage eines 6-Port-Patchpanels | 2 |
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| Montage von zwei AMJ-S CAT6a Modulen | 1,5 |
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| Herstellen von 2 Crossover-Kabeln (1 GBit/s) | 2,5 |
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| Einrichten eines Peer-to-Peer-Netzwerks mit zwei Notebooks | 1 |
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| Einrichten eines Internetzugangs mit Switch und Router | 0,5 |
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| Qualitätsprüfung | 0,5 |
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| **Gesamt** | **12** |
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# Kostenrechnung
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| Bezeichnung | Menge | Einzelpreis | Gesamtpreis |
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| CAT7 Netzwerkkabel (m) | 7 | 1,50€ | 10,50€ |
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| AMJ-S Modul CAT6A T568A | 2 | 13,90€ | 27,80€ |
|
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| RJ45-Stecker, CAT6 STP geschirmt | 6 | 1,50€ | 9,00€ |
|
|
| 6-Port-Patchpanel | 1 | 20,00€ | 20,00€ |
|
|
| Datendosen Klasse E | 3 | 10,00€ | 30,00€ |
|
|
| Kabelkanal (m) | 1,5 | 17,00€ | 25,50€ |
|
|
| Arbeitszeit (h) | 24 | 80,00€ | 1.920,00€ |
|
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| | | | |
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| **Gesamt** | | | **2.042,80€** |
|
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\clearpage
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# Quellenangaben
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Alle Quellen wurden zuletzt abgerufen am 20. März 2018.
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|
|
- Seite "Was bedeutet Peer-to-Peer?". In: XOVI Handbuch <https://www.xovi.de/wiki/Peer-to-Peer>.
|
|
- Seite "Peer-to-Peer". In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. URL: <https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Peer-to-Peer&oldid=175021101>
|
|
- Seite "Twisted-Pair-Kabel". In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. URL: <https://de.wikipedia.org/wiki/Twisted-Pair-Kabel#Kategorien>
|
|
- Seite "TIA-568A/B". In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. URL: <https://de.wikipedia.org/wiki/TIA-568A/B>
|
|
- Seite "LSA-Anschlusstechnik". In: reicheltpedia, Das Wiki für Elektronik. URL: <https://www.reichelt.de/reicheltpedia/index.php/LSA-Anschlusstechnik>
|
|
- LSA Auflegewerkzeug Anlegewerkzeug. URL: <https://www.zaehlerschrank24.de/lsa-auflegewerkzeug-anlegewerkzeug.html>.
|
|
- Bild STP-Kabel.svg, Original: Uwe Schwöbel, GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12055895
|
|
- Hauser, Bernhard: Fachwissen Netzwerktechnik. Modelle, Geräte, Protokolle. Verlag Europa-Lehrmittel.
|