Bewährt, praxisnah und randvoll mit wertvollen Informationen - Sie erhalten nicht nur umfassende Grundlagen zur Einrichtung Ihres Netzwerks, sondern finden auch Praxis-Anleitungen, mit denen Sie Ihre Computer, Fernseher, Tablets und Smartphones zu Hause oder im Büro professionell vernetzen. Mit vielen Beispiel-Projekten für eigene Netzwerk- und Hausautomationsideen. Ihr Wissen können Sie zudem mit dem Netzwerkserver »siegfried« direkt ausprobieren. Nutzen Sie ihn für Netzlaufwerke, E-Mail, Netzwerkdrucker, Internettelefonie, DHCP und vieles mehr. Aktuell auch zu Windows 11 und macOS Monterey

Smart-Home-Projekte mit Raspberry Pi und Mikrocontrollern

Vorwort ... 33 1. Einleitung ... 35 1.1 ... Aufbau des Buches ... 35 1.2 ... Formatierungen und Auszeichnungen ... 36 1.3 ... Listings ... 38 1.4 ... Das Material zum Buch ... 38 2. Schnelleinstieg: für Praktiker ... 41 2.1 ... Planung: Welche Komponenten benötigen Sie? ... 41 2.2 ... Kabel -- wenn ja, welches? ... 42 2.3 ... Beispiel: Familie Müller ... 44 2.4 ... Einkaufen ... 46 2.5 ... Multifunktionsgeräte ... 47 2.6 ... Hardware ein- und aufbauen ... 47 2.7 ... IP konfigurieren ... 49 2.8 ... Funktionstest ... 50I Netzwerk-Grundwissen ... 51 3. Grundlagen der Kommunikation ... 53 3.1 ... Kommunikation im Alltag ... 53 3.2 ... Kommunikation zwischen Computern ... 54 3.3 ... Was ist nun ein Netzwerk? ... 55 4. Netzwerktopologien ... 57 4.1 ... Bustopologie ... 57 4.2 ... Ringtopologie ... 58 4.3 ... Sterntopologie ... 59 5. Kommunikationsmodelle ... 61 5.1 ... DoD-Modell ... 62 5.2 ... ISO/OSI-Modell ... 63 5.3 ... Ablauf der Kommunikation ... 64II Lokale Netze ... 69 6. Ethernet ... 71 6.1 ... Ursprung von Ethernet ... 71 6.2 ... Fast Ethernet ... 73 6.3 ... Gigabit-Ethernet ... 74 6.4 ... NBase-T ... 75 6.5 ... IEEE 802.3ae -- 10GBASE ... 75 6.6 ... IEEE 802.3an -- 10GBASE-T ... 76 6.7 ... IEEE 802.3ba/j/m -- 40- und 100-Gigabit-Ethernet ... 76 6.8 ... IEEE 802.3bs -- 200- und 400-Gigabit-Ethernet ... 77 6.9 ... Hub ... 77 6.10 ... Switch ... 78 6.11 ... Virtual LAN ... 82 6.12 ... Das Ethernet-Datagramm ... 83 7. Wireless LAN ... 85 7.1 ... IEEE 802.11 ... 86 7.2 ... IEEE 802.11b ... 90 7.3 ... IEEE 802.11a/h ... 91 7.4 ... IEEE 802.11g ... 91 7.5 ... IEEE 802.11n -- WiFi 4 ... 92 7.6 ... IEEE 802.11ac -- WiFi 5 ... 92 7.7 ... IEEE 802.11ax -- WiFi 6 ... 93 7.8 ... IEEE 802.11be -- WiFi 7 ... 93 7.9 ... IEEE 802.11ad ... 94 7.10 ... IEEE 802.11ay ... 94 7.11 ... IEEE 802.11e ... 94 7.12 ... Wi-Fi Alliance ... 95 7.13 ... Beschleunigertechniken ... 95 7.14 ... Kanalwahl ... 100 7.15 ... Sendeleistung ... 104 7.16 ... Antennenausrichtung und Position ... 105 7.17 ... Sicherheit von WLANs ... 105 7.18 ... Hot Spots ... 106 7.19 ... WLAN-Direktverbindungen ... 108 7.20 ... WLAN-Mesh ... 108 7.21 ... Abgrenzung zu anderer drahtloser Kommunikation ... 111 7.22 ... Ausblick ... 114 8. Netzwerk ohne neue Kabel ... 117 8.1 ... Daten über Stromkabel ... 117 8.2 ... Powerline Telecommunication ... 120 8.3 ... Sicherheit ... 121 9. Glasfasertechnik ... 123 9.1 ... Kabel ... 124 9.2 ... Stecker ... 125 9.3 ... SFP-Module ... 127III Weitverkehrsnetze ... 12910. Kabelinternetzugang ... 131 10.1 ... Aufbau ... 132 10.2 ... Marktsituation ... 13311. DSL ... 135 11.1 ... ADSL ... 135 11.2 ... SDSL ... 137 11.3 ... VDSL ... 138 11.4 ... VDSL2 ... 139 11.5 ... VDSL2-Vectoring ... 139 11.6 ... Supervectoring ... 140 11.7 ... G.fast ... 140 11.8 ... TV über das Telefonkabel ... 14112. Fibre-Internet ... 143IV Höhere Protokollschichten ... 14513. Kabelloser Internetzugang ... 147 13.1 ... Vertragsarten und Anwendung ... 148 13.2 ... Verbindungsaufbau mit MWconn und ixconn ... 148 13.3 ... Verbindungsaufbau mit Huawei HiLink ... 149 13.4 ... Messen der Signalstärke ... 150 13.5 ... Signalverstärkung ... 152 13.6 ... GPRS ... 154 13.7 ... EDGE ... 155 13.8 ... UMTS ... 155 13.9 ... LTE ... 156 13.10 ... 5G ... 161 13.11 ... WiMAX ... 16214. Das Internetprotokoll ... 165 14.1 ... IP-Broadcast ... 169 14.2 ... IPv4-Multicast ... 170 14.3 ... Routing ... 172 14.4 ... Private IP-Adressen ... 175 14.5 ... Network Address Translation ... 176 14.6 ... Carrier-grade NAT ... 178 14.7 ... IP-Version 6 ... 178 14.8 ... IPv6 ausprobieren ... 183 14.9 ... IPv6-only ... 185 14.10 ... Das IPv4-Datagramm ... 185 14.11 ... Das IPv6-Datagramm ... 18715. Address Resolution Protocol und Neighbor Discovery Protocol ... 191 15.1 ... Address Resolution Protocol ... 191 15.2 ... Neighbor Discovery Protocol ... 192 15.3 ... Das ARP-Datagramm ... 193 15.4 ... Das NDP-Datagramm ... 19416. Internet Control Message Protocol ... 195 16.1 ... Paketlaufzeiten ... 195 16.2 ... Das ICMP-Datagramm ... 196 16.3 ... Das ICMPv6-Datagramm ... 19717. Transmission Control Protocol ... 199 17.1 ... Der Ablauf einer TCP-Verbindung ... 199 17.2 ... Multipath-TCP ... 202 17.3 ... Das TCP-Datagramm ... 20318. User Datagram Protocol ... 207 18.1 ... Der Ablauf einer UDP-Verbindung ... 207 18.2 ... Das UDP-Datagramm ... 20719. DHCP ... 209 19.1 ... Die einzelnen Pakete ... 210 19.2 ... Der DHCP-Ablauf ... 212 19.3 ... IPv6-Konfiguration ... 214 19.4 ... Das DHCP-Datagramm ... 217 19.5 ... Das DHCPv6-Datagramm ... 21920. Namensauflösung ... 221 20.1 ... Die »hosts«-Datei ... 221 20.2 ... NetBIOS ... 222 20.3 ... WINS ... 222 20.4 ... DNS ... 222 20.5 ... Multicast DNS ... 227 20.6 ... LLMNR ... 228 20.7 ... systemd-resolved ... 22821. Simple Network Management Protocol (SNMP) ... 229V Praxiswissen ... 23122. Service Discovery ... 233 22.1 ... Universal Plug and Play ... 233 22.2 ... Zeroconf ... 23423. Netzwerkkabel ... 239 23.1 ... Kategorien ... 239 23.2 ... Linkklassen ... 240 23.3 ... Schirmung ... 241 23.4 ... Netzwerkstecker anbringen ... 244 23.5 ... Kabeltest ... 247 23.6 ... Patchpanel und Netzwerkdosen anschließen ... 248 23.7 ... Cross-Kabel ... 25024. Netzwerkkarten ... 251 24.1 ... Kaufhilfe für kabelgebundene Netzwerkkarten ... 251 24.2 ... PCI-Express-Netzwerkkarten ... 252 24.3 ... PCI Express Mini Card ... 253 24.4 ... Next Generation Form Factor oder M.2 ... 254 24.5 ... PC-Card/Cardbus/ExpressCard ... 254 24.6 ... USB-Adapter ... 254 24.7 ... WLAN-Netzwerkkarten ... 256 24.8 ... Sonderfunktionen ... 25725. Switches ... 259 25.1 ... Einsteiger: Mini-Switches ... 259 25.2 ... Webmanaged Switches ... 261 25.3 ... Fachbegriffe für den Switch-Kauf ... 263 25.4 ... Ein eigenes VLAN und WLAN für Gäste ... 26526. Windows einrichten ... 269 26.1 ... Windows-Versionen und -Editionen ... 269 26.2 ... Hardwareerkennung ... 274 26.3 ... IPv4-Konfiguration ... 274 26.4 ... IPv6-Konfiguration ... 278 26.5 ... Windows-Firewall ... 280 26.6 ... Jugendschutz ... 283 26.7 ... File History ... 285 26.8 ... Windows Defender ... 288 26.9 ... Microsoft-Konto ... 289 26.10 ... Einstellungen synchronisieren ... 289 26.11 ... Bildcode ... 291 26.12 ... Client HyperV ... 291 26.13 ... Netzwerk- und Freigabecenter ... 292 26.14 ... Microsoft-Konto verknüpfen ... 300 26.15 ... Windows in verschiedenen Netzwerken ... 300 26.16 ... Microsoft Edge ... 301 26.17 ... Windows-Subsystem für Linux ... 302 26.18 ... Smartphone mit Windows verknüpfen ... 30327. Linux einrichten ... 305 27.1 ... Dokumentation ... 306 27.2 ... Administration ... 307 27.3 ... Predictable Interface Names ... 308 27.4 ... Auswahl des Netzwerkmanagers ... 309 27.5 ... NetworkManager ... 310 27.6 ... Wicd ... 311 27.7 ... Das systemd-Projekt ... 311 27.8 ... Netzwerkkarte unter SUSE einrichten ... 313 27.9 ... IPv4-Konfiguration ... 314 27.10 ... IPv6-Konfiguration ... 317 27.11 ... Firewalld ... 318 27.12 ... WLAN unter Linux ... 32028. macOS einrichten ... 323 28.1 ... Netzwerkumgebungen ... 323 28.2 ... Schnittstellen verwalten ... 325 28.3 ... Schnittstellen konfigurieren ... 326 28.4 ... WLAN-Karte konfigurieren ... 328 28.5 ... Die Firewalls von macOS ... 330 28.6 ... »networksetup« am Terminal ... 333 28.7 ... Freigaben für Windows unter macOS ... 33429. Troubleshooting ... 337 29.1 ... Problemursachen finden ... 338 29.2 ... Fehlersuche Schritt für Schritt ... 340 29.3 ... Checkliste ... 343 29.4 ... Windows-Bordmittel ... 345 29.5 ... Linux-Bordmittel ... 354 29.6 ... Bordmittel von macOS ... 36330. Zusatzprogramme ... 369 30.1 ... Wireshark ... 369 30.2 ... Zusatzprogramme für Windows ... 379 30.3 ... Zusatzprogramme für Linux ... 38431. Netzwerkgeschwindigkeit ermitteln ... 387 31.1 ... Performancemessung mit NetIO ... 389 31.2 ... Performancemessung mit iPerf ... 391 31.3 ... Intel NAS Performance Toolkit ... 39232. Fernadministration und Zusammenarbeit ... 395 32.1 ... Telnet ... 396 32.2 ... Secure Shell (SSH) ... 397 32.3 ... X11, das grafische System unter Linux ... 404 32.4 ... Remotedesktop ... 408 32.5 ... Windows Admin Center ... 411 32.6 ... Windows-Remoteunterstützung Easy Connect ... 412 32.7 ... Quick Assist ... 416 32.8 ... TeamViewer ... 418 32.9 ... Virtual Network Computing (VNC) ... 419 32.10 ... Zusammenarbeit im Internet -- Kollaboration ... 42633. Sicherheit und Datenschutz im LAN und im Internet ... 431 33.1 ... Mögliche Sicherheitsprobleme ... 433 33.2 ... Angriffsarten: Übersicht ... 437 33.3 ... ARP- und NDP-Missbrauch ... 438 33.4 ... Sicherheitslösungen im Überblick ... 44034. Programme zur Netzwerksicherheit ... 447 34.1 ... Firewalls für Windows ... 447 34.2 ... IPTables, Firewall für Linux ... 448 34.3 ... Firewalls testen ... 44935. WLAN und Sicherheit ... 451 35.1 ... WEP ... 452 35.2 ... WPA ... 452 35.3 ... WPA2 ... 453 35.4 ... WPA3 ... 453 35.5 ... Access List ... 454 35.6 ... Wi-Fi Protected Setup ... 454 35.7 ... WLAN-Konfiguration per QR-Code ... 455 35.8 ... WLAN-Sicherheit analysieren ... 45736. Verschlüsselung ... 461 36.1 ... Symmetrische Verschlüsselung ... 461 36.2 ... Asymmetrische Verschlüsselung ... 462 36.3 ... Hybride Verschlüsselung ... 462 36.4 ... Signaturen ... 463 36.5 ... (Un-)Sicherheitsfaktoren der Verschlüsselung ... 463 36.6 ... GNU Privacy Guard (GnuPG) ... 464 36.7 ... E-Mails mit Thunderbird und OpenPGP verschlüsseln ... 472 36.8 ... Volksverschlüsselung ... 476 36.9 ... GPGTools für macOS ... 477 36.10 ... Verschlüsselte Kommunikation mit Servern ... 47937. Virtual Private Network ... 483 37.1 ... PPTP ... 483 37.2 ... L2TP ... 484 37.3 ... IPsec ... 484 37.4 ... SSL-VPN ... 486 37.5 ... WireGuard VPN ... 486 37.6 ... End-to-Site-VPN ... 488 37.7 ... Site-to-Site-VPN ... 489 37.8 ... VPN zwischen Netzwerken ... 490 37.9 ... FRITZ!Box-VPN ... 49138. Internetzugang ... 493 38.1 ... Hardware-Router ... 493 38.2 ... OpenWrt -- ein freies Betriebssystem für Router ... 502 38.3 ... Proxy ... 50439. DynDNS-Dienste ... 505 39.1 ... Anbieter ... 50540. Netzwerkspeicher ... 509 40.1 ... EasyNAS, FreeNAS, OpenMediaVault und Co. ... 510 40.2 ... Router mit externer USB-Platte ... 510 40.3 ... Hardware-NAS ... 51141. Virtualisierung ... 519 41.1 ... Hardwarevoraussetzungen ... 520 41.2 ... Oracle VM VirtualBox ... 521 41.3 ... Virtuelle Netzwerke ... 523 41.4 ... VMware Workstation Player ... 524 41.5 ... Anpassungen des Gastbetriebssystems ... 525 41.6 ... Tuning ... 526 41.7 ... Windows Sandbox ... 52642. Virtuelle Appliances ... 527 42.1 ... IP-Adressen der virtuellen Maschinen ... 527 42.2 ... Web Proxy Appliance ... 528 42.3 ... Incredible PBX Asterisk Appliance ... 53543. siegfried6 -- ein vielseitiger Server ... 541 43.1 ... Motivation -- oder: Warum ausgerechnet Linux? ... 541 43.2 ... Aufgaben Ihres Netzwerkservers ... 543 43.3 ... Einbinden der virtuellen Maschine ... 544 43.4 ... Das B-Tree-Dateisystem ... 544 43.5 ... Webmin ... 546 43.6 ... DHCP-Server ... 546 43.7 ... Samba als Fileserver ... 551 43.8 ... Windows als Client ... 558 43.9 ... Linux als Client ... 559 43.10 ... macOS als Client ... 562 43.11 ... Windows und macOS als Server ... 563 43.12 ... Drucken im Netzwerk ... 564 43.13 ... Netzwerkdrucker am Client einrichten ... 567 43.14 ... Mailserver ... 568 43.15 ... Postfachinhalte aus dem Internet holen ... 575 43.16 ... Regelmäßiges Abholen der Post ... 578 43.17 ... IMAP-Server für Clients im LAN vorbereiten ... 579 43.18 ... IMAP-Clients im LAN an den Server anbinden ... 581 43.19 ... Shared Folders ... 582 43.20 ... Time-Server ... 58344. Containertechnologie ... 589 44.1 ... Docker Client ... 590 44.2 ... Dockerfile ... 591 44.3 ... Docker Cloud ... 593 44.4 ... CI/CD ... 59545. Netzwerkbackup ... 597 45.1 ... Wozu Backup? ... 597 45.2 ... Clonezilla ... 599 45.3 ... Windows-Bordmittel ... 601 45.4 ... Linux »rsync« ... 605 45.5 ... macOS Time Machine ... 605 45.6 ... Cloud-Backup ... 60846. Medienstreaming ... 611 46.1 ... Protokolle und Codecs ... 613 46.2 ... Streaminghardware ... 616 46.3 ... Streamingsoftware ... 623 46.4 ... Kodi Home Theater ... 627 46.5 ... Plex ... 63147. Voice over IP ... 633 47.1 ... Grundlagen zu VoIP ... 635 47.2 ... Voraussetzungen für VoIP im Netzwerk ... 640 47.3 ... HD Voice ... 645 47.4 ... VoLTE ... 646 47.5 ... WiFi calling ... 646 47.6 ... SIP-Provider im Internet ... 646 47.7 ... Softphones ... 648 47.8 ... VoIP-Hardware ... 650 47.9 ... Headsets ... 65448. Cloud-Computing ... 657 48.1 ... Infrastrukturen ... 658 48.2 ... Everything as a Service ... 658 48.3 ... Beispiele aus der Cloud ... 660 48.4 ... Windows Cloud Clipboard ... 66949. Hausautomation ... 671 49.1 ... Kabel und Funk im Vergleich ... 674 49.2 ... Sensoren und Aktoren ... 677 49.3 ... Zentrale oder dezentrale Steuerung? ... 67850. FHEM-Steuerzentrale ... 681 50.1 ... FHEM auf dem Raspberry Pi installieren ... 681 50.2 ... Zugriff auf FHEM ... 682 50.3 ... Erste Schritte in FHEM ... 683 50.4 ... Das CUL flashen und einbinden ... 685 50.5 ... Die grundlegende Konfiguration des CUL ... 687 50.6 ... Ein HomeMatic-Funkmodul für den Raspberry Pi ... 687 50.7 ... Weitere FHEM-Module ... 687 50.8 ... Zugriff auf FHEM mit Apps ... 693 50.9 ... Zugriff auf FHEM aus dem Internet ... 694 50.10 ... Einen Sprachassistenten einbinden ... 69651. Eine FS20-Hausautomation mit FHEM ... 699 51.1 ... Kommunikation im FS20-Netzwerk ... 699 51.2 ... Eine Zeitsteuerung für die Markise ... 703 51.3 ... Der Dimmer der Terrassenüberdachung ... 704 51.4 ... Sensoren anlernen ... 70652. Eine HomeMatic-Hausautomation mit FHEM ... 709 52.1 ... Funkschnittstelle ... 709 52.2 ... Kommunikation im HomeMatic-Netzwerk ... 711 52.3 ... Steuern des Garagentorantriebes ... 714 52.4 ... Relais zum Brandmelder ... 714 52.5 ... Firmware ... 715 52.6 ... Sicherheit ... 71553. Selbstgebaute Geräte mit dem ESP8266 ... 717 53.1 ... Hardware ... 717 53.2 ... Firmware flashen ... 721 53.3 ... Tasmota für WLAN konfigurieren ... 723 53.4 ... FHEM als MQTT Broker ... 724 53.5 ... MH-RD ... 724 53.6 ... DHT22 ... 726 53.7 ... Tasmota als MQTT Publisher ... 727 53.8 ... Überwachung der Sensoren ... 728 53.9 ... Taupunktberechnung mit Dewpoint ... 729 53.10 ... Plot erzeugen ... 72954. Raspberry Pi ... 731 54.1 ... Hardware im Vergleich ... 731 54.2 ... LAN-Performance in der Praxis ... 733 54.3 ... Stromversorgung ... 733 54.4 ... Firmwareeinstellungen ... 734 54.5 ... Auswahl des Betriebssystems für den Raspberry Pi ... 735 54.6 ... Eine bootfähige SD-Karte erstellen ... 736 54.7 ... Erste Schritte mit Raspberry Pi OS ... 73755. Projekte mit dem Raspberry Pi ... 741 55.1 ... Raspberry Pi als Media Center ... 741 55.2 ... Ihr eigener Router für unterwegs ... 746 55.3 ... Der Raspberry-Pi-Radiowecker ... 752 55.4 ... Raspberry NAS ... 760 55.5 ... Pi-hole als schwarzes Loch für Werbung ... 764 Anhang ... 767 A. Linux-Werkzeuge ... 767 A.1 ... Vorbemerkung ... 767 A.2 ... Grundbefehle ... 768 A.3 ... Der Editor vi ... 778 A.4 ... Shell-Skripte ... 781 B. Glossar ... 783 Index ... 805