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3.13 Merksätze und Prüfungswissen zu Schicht 0

Diese Seite fasst die wichtigsten Inhalte zu Schicht 0 zusammen.

Schicht 0 ist keine offizielle Schicht des OSI-Modells.

Sie wird hier als Lernhilfe verwendet, um Übertragungsmedien, Verkabelung und physische Infrastruktur besser einzuordnen.

Wichtig:

Das offizielle OSI-Modell beginnt mit Schicht 1,
der Bitübertragungsschicht.

Schicht 0 hilft beim Verständnis der physischen Grundlage eines Netzwerks.


Grundidee von Schicht 0

Schicht 0 beschreibt die physische Grundlage der Datenübertragung.

Dazu gehören zum Beispiel:

- Kupferkabel
- Koaxialkabel
- Twisted-Pair-Kabel
- Lichtwellenleiter
- WLAN-Funkstrecken
- Patchkabel
- Verlegekabel
- Netzwerkdosen
- Patchfelder
- Netzwerkschränke
- SFP-Module
- Medienkonverter
- Antennen

Merksatz:

Schicht 0 = physische Infrastruktur unterhalb der eigentlichen Bitübertragung.

Abgrenzung zu OSI-Schicht 1

Schicht 0 ist eine didaktische Ergänzung.

OSI-Schicht 1 ist offiziell Teil des OSI-Modells.

BereichBedeutung
Schicht 0Verkabelung, Übertragungsmedien, physische Infrastruktur
OSI-Schicht 1Bitübertragungsschicht, Signale, Pegel, physische Übertragung

Wichtig:

Schicht 0 betrachtet eher das Medium und die Infrastruktur.
Schicht 1 betrachtet die Übertragung von Bits als Signale.

Merksatz:

Schicht 0 = worüber übertragen wird.
Schicht 1 = wie Bits als Signale übertragen werden.

Wichtige Übertragungsmedien

MediumSignalarttypischer Einsatz
Koaxialkabelelektrischalte Ethernet-Bus-Topologien, heute im LAN veraltet
Twisted Pairelektrischmoderne LAN-Arbeitsplatzverkabelung
LichtwellenleiteroptischBackbone, Gebäudeverbindung, lange Strecken
WLANFunkdrahtlose lokale Netzwerke

Merksätze:

Kupfer überträgt elektrisch.

Glasfaser überträgt optisch.

WLAN überträgt per Funk.

Koaxialkabel kurz wiederholt

Koaxialkabel wurden früher in Ethernet-Netzwerken eingesetzt.

Typischer historischer Bezug:

10BASE2
Bus-Topologie

10BASE2 bedeutet:

BestandteilBedeutung
1010 Mbit/s
BASEBasisbandübertragung
2ungefähr 200 Yard Segmentlänge

Wichtig:

Koaxialkabel sind im modernen LAN weitgehend veraltet.

Merksatz:

Koaxialkabel = alte Ethernet-Technik mit Bus-Topologie.

Twisted-Pair-Kabel kurz wiederholt

Twisted Pair bedeutet:

verdrilltes Adernpaar

Ein typisches Netzwerkkabel besitzt:

8 Adern
4 Adernpaare

Die Verdrillung reduziert elektromagnetische Störeinflüsse.

Typischer Einsatz:

Arbeitsplatzverkabelung im LAN

Merksatz:

Twisted Pair = typische Kupferverkabelung im modernen LAN.

Kabelkategorien kurz wiederholt

Kategorietypische Einordnung
CAT 3ältere Technik, niedrige Datenraten
CAT 5ältere Fast-Ethernet-Verkabelung
CAT 5eGigabit-Ethernet möglich
CAT 6moderne LAN-Verkabelung
CAT 6Awichtig für 10GBASE-T bis 100 m
CAT 7 / CAT 8hohe Anforderungen und hohe Datenraten, abhängig von Strecke und Technik

Wichtig:

Die Kabelkategorie allein garantiert nicht automatisch die tatsächliche Verbindungsgeschwindigkeit.

Auch Switch, Netzwerkkarte, Patchfeld, Netzwerkdose, Kabellänge und Installation müssen passen.

Merksatz:

Die gesamte Strecke entscheidet.

Wichtige Ethernet-Bezeichnungen

BezeichnungBedeutung
10BASE-T10 Mbit/s über Twisted Pair
100BASE-TX100 Mbit/s über Twisted Pair
1000BASE-T1 Gbit/s über Twisted Pair
2.5GBASE-T2,5 Gbit/s über Twisted Pair
5GBASE-T5 Gbit/s über Twisted Pair
10GBASE-T10 Gbit/s über Twisted Pair

Merksatz:

BASE-T = Ethernet über Twisted Pair.

Adern bei Twisted Pair

Bei Twisted-Pair-Ethernet ist wichtig:

Standardtypische Nutzung
10BASE-T4 Adern
100BASE-TX4 Adern
1000BASE-T8 Adern
10GBASE-T8 Adern

Prüfungsfalle:

Wenn eine Verbindung nur 100 Mbit/s statt 1 Gbit/s erreicht,
kann ein Problem mit einzelnen Adern oder der Verkabelung vorliegen.

Merksatz:

Gigabit-Ethernet nutzt alle 8 Adern.

Patchkabel und Verlegekabel

KabelartAufgabe
Patchkabelflexible Verbindung
Verlegekabelfeste Installation

Typischer Aufbau:

PC
→ Patchkabel
→ Netzwerkdose
→ Verlegekabel
→ Patchfeld
→ Patchkabel
→ Switch

Merksätze:

Patchkabel = flexibel.

Verlegekabel = fest installiert.

Strukturierte Verkabelung

Strukturierte Verkabelung bedeutet:

geplante,
einheitliche,
dokumentierte
und wartbare Gebäudeverkabelung.

Typische Bestandteile:

- Netzwerkdose
- Verlegekabel
- Patchfeld
- Patchkabel
- Netzwerkschrank
- Switch
- Dokumentation

Vorteile:

- bessere Übersicht
- einfachere Fehlersuche
- leichtere Erweiterung
- saubere Dokumentation
- flexible Nutzung von Anschlüssen

Merksatz:

Strukturierte Verkabelung macht Netzwerke planbar und wartbar.

Patchfeld kurz erklärt

Ein Patchfeld ist ein Anschlussfeld im Netzwerkschrank.

Dort enden die fest verlegten Netzwerkkabel.

Von dort werden Verbindungen mit Patchkabeln zum Switch hergestellt.

Wichtig:

Ein Patchfeld ist kein Switch.

Merksatz:

Patchfeld = Anschlussfeld für Verlegekabel.

Physischer Port und TCP-/UDP-Port

Der Begriff Port kann Unterschiedliches bedeuten.

BegriffBedeutung
physischer PortAnschluss an Switch, Patchfeld, Netzwerkdose oder Gerät
TCP-/UDP-PortDienstadresse auf Schicht 4

Beispiele:

Switch-Port 5 = physischer Anschluss

TCP-Port 443 = HTTPS-Dienst

Prüfungsfalle:

Physischer Port und TCP-/UDP-Port nicht verwechseln.

Merksatz:

Physischer Port = Anschluss.
TCP-/UDP-Port = Dienst.

Lichtwellenleiter kurz wiederholt

Lichtwellenleiter werden mit LWL abgekürzt.

Andere Bezeichnungen:

Glasfaser
Fiber

LWL überträgt Daten optisch mit Licht.

Vorteile:

- hohe Datenraten
- lange Strecken
- störungsarm
- elektrische Trennung
- gut für Backbone und Gebäudeverbindungen

Merksatz:

LWL = Datenübertragung mit Licht.

Multimode und Singlemode

FasertypBedeutungtypischer Einsatz
Multimodemehrere Lichtwegekürzere bis mittlere Strecken
Singlemodeein Lichtweglange Strecken

Singlemode wird auch genannt:

Monomode

Merksätze:

Multimode = eher kürzer.

Singlemode = eher länger.

LWL-Sicherheit

Bei Glasfaser gilt:

Niemals direkt in eine Glasfaser oder in einen optischen Port schauen.

Grund:

Es kann unsichtbares Laserlicht austreten.

Auch wenn man kein Licht sieht, kann es gefährlich für die Augen sein.

Merksatz:

Niemals in Glasfaser oder optische Ports schauen.

SFP und Medienkonverter

SFP steht für:

Small Form-factor Pluggable

Ein SFP ist ein steckbares Netzwerkmodul.

Mini-GBIC ist eine ältere Bezeichnung für SFP.

Ein Medienkonverter verbindet unterschiedliche Übertragungsmedien.

Typisches Beispiel:

Kupfer Ethernet ↔ Glasfaser Ethernet

Wichtig:

Ein Medienkonverter ändert normalerweise keine IP-Adresse.
Ein Medienkonverter ist normalerweise kein Router.

Merksätze:

SFP = steckbares Netzwerkmodul.

Medienkonverter = Übergang zwischen Kupfer und Glasfaser.

TX und RX

Bei Glasfaserverbindungen sind TX und RX wichtig.

TX steht für:

Transmit

Also:

Senden

RX steht für:

Receive

Also:

Empfangen

Wichtig:

TX der einen Seite muss auf RX der anderen Seite treffen.

Merksatz:

TX muss auf RX.

Einfache Regel für die Verkabelung

Als einfache Orientierung gilt:

Strecke / Einsatzsinnvolles Medium
kurze LAN-StreckeTwisted-Pair-Kupfer
mittlere GlasfaserstreckeMultimode-LWL
lange StreckeSinglemode-LWL

Noch kürzer:

kurz = Kupfer
mittel = Multimode
lang = Singlemode

Wichtig:

Die konkrete Auswahl hängt von Datenrate,
Entfernung,
Störungen,
Kosten,
vorhandener Technik
und Stromversorgung ab.

100-m-Regel bei Twisted Pair

Bei Twisted-Pair-Ethernet gilt häufig als Orientierung:

maximal 100 m

Diese Strecke umfasst die gesamte Verbindung.

Beispiel:

Patchkabel
+ Verlegekabel
+ Patchkabel
= gesamte Strecke

Merksatz:

Twisted Pair im LAN: häufig bis ca. 100 m.

PoE kurz erklärt

PoE steht für:

Power over Ethernet

PoE bedeutet:

Stromversorgung über das Netzwerkkabel.

Typische PoE-Geräte:

- Access Points
- IP-Kameras
- VoIP-Telefone
- Sensoren

Wichtig:

PoE funktioniert über Twisted-Pair-Kupfer,
aber nicht direkt über Glasfaser.

Merksatz:

PoE = Strom über Netzwerkkabel.

Dämpfung kurz wiederholt

Dämpfung bedeutet:

Ein Signal wird schwächer.

Dämpfung gibt es bei:

- Kupfer
- Glasfaser
- WLAN-Funk

Typische Ursachen:

- Kabellänge
- schlechte Steckverbindungen
- Verschmutzung
- falsches Medium
- Biegeradius unterschritten
- Störungen
- zu hohe Entfernung

Merksatz:

Dämpfung = Signalverlust.

Signalqualität

Signalqualität beschreibt, wie gut ein Signal beim Empfänger ankommt.

Eine schlechte Signalqualität kann verursachen:

- instabile Verbindung
- Paketverluste
- niedrigen Durchsatz
- Verbindungsabbrüche
- niedrig ausgehandelte Geschwindigkeit

Wichtig:

Merksatz:

Signalqualität = wie sauber und nutzbar ein Signal ankommt.

Bandbreite, Durchsatz und Latenz

BegriffBedeutung
Bandbreitetheoretische Übertragungskapazität
Durchsatztatsächlich erreichte Datenrate
LatenzVerzögerungszeit

Prüfungsfalle:

Bandbreite und Durchsatz sind nicht dasselbe.

Merksätze:

Bandbreite = möglich.

Durchsatz = tatsächlich erreicht.

Latenz = Verzögerung.

WLAN kurz wiederholt

WLAN steht für:

Wireless Local Area Network

WLAN ist ein drahtloses lokales Netzwerk.

Die Datenübertragung erfolgt per Funk.

Typische Frequenzbereiche:

2,4 GHz
5 GHz
6 GHz

Merksatz:

WLAN = lokales Netzwerk über Funk.

WLAN-Standards

Wi-Fi-Bezeichnungtechnischer Standard
Wi-Fi 4IEEE 802.11n
Wi-Fi 5IEEE 802.11ac
Wi-Fi 6IEEE 802.11ax
Wi-Fi 6EIEEE 802.11ax mit 6-GHz-Erweiterung
Wi-Fi 7IEEE 802.11be

Wichtig:

IEEE 802.11 ist die Normfamilie für WLAN.

Merksatz:

Wi-Fi 6 = IEEE 802.11ax.
Wi-Fi 7 = IEEE 802.11be.

2,4 GHz, 5 GHz und 6 GHz

Frequenzbereichtypische Eigenschaft
2,4 GHzgrößere Reichweite, oft stärker belegt
5 GHzhöhere Datenraten, geringere Reichweite
6 GHzmoderne zusätzliche Kapazität, passende Geräte nötig

Merksatz:

2,4 GHz reicht weiter.
5 GHz ist oft schneller.
6 GHz bietet zusätzliche Kapazität.

SSID, BSSID und VLAN

BegriffBedeutung
SSIDName eines WLANs
BSSIDMAC-Adresse eines konkreten Access Points
VLANlogische Netztrennung

Beispiel:

SSIDVLANZweck
Firma-MitarbeiterVLAN 10internes Netzwerk
Firma-GastVLAN 20Gastzugang
Firma-IoTVLAN 30Geräte-Netz

Merksatz:

SSID = WLAN-Name.
VLAN = logische Trennung.

WLAN-Sicherheit

WLAN muss abgesichert werden, weil Funk nicht an der Wand endet.

Wichtige Sicherheitsstandards:

StandardEinordnung
WEPveraltet und unsicher
WPAveraltet
WPA2Mindeststandard
WPA3besser und moderner

Wichtig:

WLAN sollte mindestens mit WPA2,
besser mit WPA3 abgesichert werden.

Merksatz:

WLAN braucht Verschlüsselung.

WPA-Personal und WPA-Enterprise

VerfahrenBedeutung
WPA-Personalgemeinsames WLAN-Passwort
WPA-Enterpriseindividuelle Anmeldung über 802.1X / RADIUS

WPA-Personal nutzt häufig einen PSK.

PSK steht für:

Pre-Shared Key

WPA-Enterprise ist besonders für größere Umgebungen sinnvoll.

Merksatz:

Personal = gemeinsames Passwort.
Enterprise = individuelle Anmeldung.

Gast-WLAN

Ein Gast-WLAN sollte vom internen Netzwerk getrennt sein.

Typische Umsetzung:

eigene SSID
eigenes VLAN
Firewall-Regeln
Client-Isolation
eventuell Captive Portal

Ziel:

Gäste dürfen ins Internet,
aber nicht auf interne Systeme.

Merksatz:

Gast-WLAN vom internen Netz trennen.

MIMO und MU-MIMO

MIMO steht für:

Multiple Input Multiple Output

MU-MIMO steht für:

Multi User MIMO

Kurz erklärt:

BegriffBedeutung
MIMOmehrere Antennen und Datenströme
MU-MIMOmehrere Clients gleichzeitig effizienter bedienen

Wichtig:

Access Point und Client müssen die Technik unterstützen.

Merksatz:

MIMO verbessert Funkübertragung,
ersetzt aber keine WLAN-Planung.

CSMA/CA

CSMA/CA steht für:

Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance

WLAN nutzt Kollisionsvermeidung.

Merksatz:

CSMA/CA = Kollisionsvermeidung bei WLAN.

Nicht verwechseln mit:

CSMA/CD = Kollisionserkennung bei älteren drahtgebundenen Ethernet-Umgebungen.

Dezibel und Antennengewinn

dB beschreibt ein Verhältnis.

dBm beschreibt eine absolute Leistung bezogen auf 1 mW.

dBi beschreibt Antennengewinn bezogen auf einen isotropen Strahler.

BegriffBedeutung
dBVerhältniswert
dBmLeistung bezogen auf 1 mW
dBiAntennengewinn
EIRPwirksame abgestrahlte Leistung
ERPeffektive Strahlungsleistung bezogen auf Dipol

Merksatz:

dB ≠ dBm ≠ dBi.

Antennengewinn

Antennengewinn bedeutet:

Die Antenne bündelt die vorhandene Energie stärker in bestimmte Richtungen.

Wichtig:

Eine Antenne erzeugt keine zusätzliche Energie.

Merksatz:

Antennengewinn = Bündelung,
nicht Energieerzeugung.

EIRP kurz erklärt

EIRP steht für:

Equivalent Isotropically Radiated Power

EIRP beschreibt die wirksame abgestrahlte Leistung bezogen auf einen idealen isotropen Strahler.

Vereinfacht:

EIRP = Sendeleistung + Antennengewinn - Verluste

Wichtig:

Gesetzliche Grenzwerte beziehen sich häufig auf die wirksame abgestrahlte Leistung.

Merksatz:

Hoher Antennengewinn kann geringere Sendeleistung erfordern.

Wichtige Prüfungszuordnungen

Themarichtige Einordnung
Koaxialkabelältere Ethernet-Verkabelung
Twisted Pairtypische Kupferverkabelung im LAN
LWLoptische Datenübertragung
Multimodeeher kürzere Glasfaserstrecken
Singlemodeeher lange Glasfaserstrecken
PatchfeldAnschlussfeld für Verlegekabel
MedienkonverterÜbergang zwischen Medien
SFPsteckbares Netzwerkmodul
WLANdrahtloses lokales Netzwerk
SSIDWLAN-Name
VLANlogische Netztrennung
WPA2 / WPA3WLAN-Sicherheit
MIMOmehrere Antennen und Datenströme
dBVerhältniswert
EIRPwirksame abgestrahlte Leistung

Typische Prüfungsfragen

In AP1 und AP2 kann zum Beispiel gefragt werden:

- Warum ist Schicht 0 keine offizielle OSI-Schicht?
- Welche Übertragungsmedien gibt es?
- Was bedeutet Twisted Pair?
- Warum sind Adernpaare verdrillt?
- Was ist der Unterschied zwischen Patchkabel und Verlegekabel?
- Was ist ein Patchfeld?
- Was ist strukturierte Verkabelung?
- Was ist der Unterschied zwischen Multimode und Singlemode?
- Warum verwendet man LWL für lange Strecken?
- Was bedeutet Dämpfung?
- Was ist ein SFP-Modul?
- Was macht ein Medienkonverter?
- Was bedeutet WLAN?
- Was ist eine SSID?
- Warum muss WLAN verschlüsselt werden?
- Was bedeutet MIMO?
- Was bedeutet dB?
- Was ist EIRP?

Typische Prüfungsfallen

Schicht 0 ist keine offizielle OSI-Schicht.

Das OSI-Modell beginnt offiziell mit Schicht 1.

Koaxialkabel ist im modernen LAN weitgehend veraltet.

10BASE2 bedeutet nicht 2 Mbit/s.

Twisted Pair bedeutet verdrilltes Adernpaar.

Gigabit-Ethernet nutzt alle 8 Adern.

Kabelkategorie allein garantiert nicht die Geschwindigkeit.

Patchfeld ist kein Switch.

Physischer Port ist nicht TCP-/UDP-Port.

Multimode und Singlemode sind nicht beliebig austauschbar.

Glasfaser überträgt kein PoE.

SFP-Port und SFP-Modul sind nicht dasselbe.

TX muss auf RX.

WLAN ist nicht dasselbe wie Internet.

SSID ist nicht das Passwort.

WPA2 ist Mindeststandard,
WPA3 ist besser.

MAC-Filter ersetzt keine WLAN-Verschlüsselung.

dB ist kein absoluter Leistungswert.

Eine Antenne erzeugt keine zusätzliche Energie.

Wichtige Begriffe kurz erklärt

BegriffKurze Erklärung
Schicht 0didaktische Ergänzung für Übertragungsmedien und Infrastruktur
Übertragungsmediumphysischer Weg der Datenübertragung
Koaxialkabelältere Ethernet-Verkabelung mit Innenleiter und Schirmung
Twisted PairKupferkabel mit verdrillten Adernpaaren
LWLLichtwellenleiter, optische Datenübertragung
MultimodeGlasfaser mit mehreren Lichtwegen
SinglemodeGlasfaser mit einem Lichtweg
Patchkabelflexibles Verbindungskabel
Verlegekabelfest installiertes Kabel
PatchfeldAnschlussfeld für fest verlegte Kabel
strukturierte Verkabelunggeplante und dokumentierte Gebäudeverkabelung
Medienkonverterverbindet unterschiedliche Übertragungsmedien
SFPsteckbares Netzwerkmodul
DämpfungAbschwächung eines Signals
WLANdrahtloses lokales Netzwerk
SSIDName eines WLANs
VLANlogisches Teilnetz
WPA2verbreiteter WLAN-Sicherheitsstandard
WPA3neuerer WLAN-Sicherheitsstandard
MIMOmehrere Antennen und Datenströme
dBVerhältniswert
dBmLeistung bezogen auf 1 mW
dBiAntennengewinn
EIRPwirksame abgestrahlte Leistung

IHK-sichere Gesamtformulierung

Schicht 0 ist keine offizielle Schicht des OSI-Modells, sondern eine didaktische Ergänzung zur Einordnung von Übertragungsmedien und physischer Infrastruktur. Dazu gehören Koaxialkabel, Twisted-Pair-Kabel, Lichtwellenleiter, WLAN-Funkstrecken, Patchkabel, Verlegekabel, Netzwerkdosen, Patchfelder und Netzwerkschränke. Twisted Pair ist die typische Kupferverkabelung im LAN. Lichtwellenleiter übertragen Daten optisch und eignen sich besonders für lange Strecken, Backbone-Verbindungen und störungsarme Übertragung. WLAN überträgt Daten per Funk und muss wegen der drahtlosen Ausbreitung besonders abgesichert werden. Eine fehlerhafte physische Infrastruktur kann alle höheren Netzwerkschichten beeinträchtigen.


Wichtigste Merksätze

Schicht 0 ist eine Lernhilfe.

OSI beginnt offiziell mit Schicht 1.

Schicht 0 = Übertragungsmedien und Verkabelung.

Schicht 1 = Bits und Signale.

Kupfer = elektrisch.

Glasfaser = optisch.

WLAN = Funk.

Koaxialkabel = ältere Ethernet-Technik.

Twisted Pair = verdrillte Adernpaare.

Typisches Netzwerkkabel = 8 Adern.

Gigabit nutzt alle 8 Adern.

Patchkabel = flexibel.

Verlegekabel = fest installiert.

Patchfeld = kein Switch.

LWL = Lichtwellenleiter.

Multimode = eher kürzere Strecken.

Singlemode = eher lange Strecken.

Medienkonverter = Kupfer zu Glasfaser.

SFP = steckbares Netzwerkmodul.

TX muss auf RX.

Dämpfung = Signal wird schwächer.

Bandbreite ist nicht Durchsatz.

WLAN = drahtloses lokales Netzwerk.

SSID = WLAN-Name.

VLAN = logische Trennung.

WPA2 mindestens,
WPA3 besser.

MIMO = mehrere Antennen und Datenströme.

dB = Verhältniswert.

Antennengewinn = Bündelung,
nicht Energieerzeugung.

EIRP = wirksame abgestrahlte Leistung.

Ohne funktionierende physische Infrastruktur
funktionieren die höheren Schichten nicht zuverlässig.