Über die Jahre ist aus einem einfachen Heimnetzwerk eine deutlich umfangreichere Infrastruktur entstanden.

Was ursprünglich mit einem Router, einigen Netzwerkdosen und zwei Access Points begann, besteht heute aus einer zentral verwalteten UniFi-Umgebung, mehreren Netzwerkverteilern, einem 10-Gbit-Glasfaser-Backbone, verschiedenen Access Points, Netzwerkkameras und einem leistungsfähigen Homeserver.

Dieser Beitrag soll deshalb weniger einzelne Geräte im Detail erklären, sondern einen Überblick über den aktuellen Aufbau geben.

Internetzugang über NetCom BW und FritzBox

Bitte nicht lachen: Der Internetanschluss kommt aktuell von NetCom BW und bietet eine Bandbreite von 50 Mbit/s. Am eigentlichen Internetanschluss befindet sich weiterhin eine FritzBox. Ihre Aufgaben wurden im Laufe der Zeit allerdings deutlich reduziert.

Sie übernimmt heute im Wesentlichen noch zwei Funktionen:
1. Herstellung der Internetverbindung
2. DECT-Basis für die Telefonie (ja wir haben noch einen Festnetzanschluss mit einem Fritz!Fon)

Die eigentliche Verwaltung des Heimnetzwerks findet dagegen nicht mehr auf der FritzBox statt. Hinter der FritzBox beginnt die UniFi-Infrastruktur. (Unifi ist ein Hersteller von Netzwerkkomponenten)

Zentrale Netzwerkverwaltung mit UniFi

Das zentrale Gateway des internen Netzwerks bildet heute ein UniFi Cloud Gateway Ultra.
Es übernimmt unter anderem:

• Routing im internen Netzwerk
• Firewall-Regeln
• DHCP
• Netzwerk- und VLAN-Verwaltung
• VPN-Funktionen
• Überwachung des Netzwerkverkehrs
• zentrale Verwaltung der UniFi-Komponenten

Damit ist die Aufgabenverteilung recht klar:

FritzBox: Internetzugang und DECT
Cloud Gateway Ultra: internes Netzwerk, Firewall und UniFi-Verwaltung

Früher lief die UniFi-Network-Anwendung noch auf einem Raspberry Pi, während ein separates UniFi Security Gateway die Router- und Firewall-Funktionen übernahm. Mit dem Cloud Gateway Ultra wurden diese Aufgaben später in einem Gerät zusammengeführt. Mehr dazu: Vom Raspberry Pi und UniFi USG zum Cloud Gateway Ultra

Hauptverteiler und mehrere Unterverteilungen

Der zentrale Netzwerkschrank befindet sich im Keller. Von dort aus werden mehrere Unterverteilungen im Gebäude und auf dem Grundstück versorgt. Unterverteilungen befinden sich im Erdgeschoss und im Dachbereich.
Diese Struktur hat den Vorteil, dass nicht jede Netzwerkleitung direkt bis zum zentralen Netzwerkschrank geführt werden muss. Stattdessen können die einzelnen Gebäudebereiche über lokale Switches versorgt werden.

Ursprünglich kamen dabei Switches verschiedener Hersteller zum Einsatz. Mit der Zeit wurden diese durch UniFi-Switches ersetzt. Dadurch lassen sich inzwischen auch die Switches gemeinsam mit Gateway und Access Points über eine zentrale Oberfläche konfigurieren und überwachen. Mehr dazu: Das Heimnetz wird komplett UniFi – Austausch der Switches

10-Gbit-Glasfaser als Backbone

Die Verbindungen zwischen Haupt- und Unterverteilungen wurden bereits frühzeitig mit Glasfaser ausgeführt. Zu Beginn liefen diese Verbindungen noch mit 1 Gbit/s.

Mit dem späteren Austausch der Switches konnten die bestehenden Glasfaserleitungen weiterverwendet und durch den Austausch der SFP-Module auf 10 Gbit/s aufgerüstet werden.

Im zentralen Netzwerkschrank übernimmt ein UniFi Aggregation Switch die schnellen Verbindungen. Damit bildet das 10-Gbit-Netzwerk heute das Backbone der gesamten Infrastruktur.

Auch der zentrale NAS- beziehungsweise Homeserver ist mit einer 10-Gbit-Netzwerkkarte ausgestattet und direkt per Glasfaser mit dem Aggregation Switch verbunden.

Gerade bei Backups, großen Dateiübertragungen oder mehreren gleichzeitigen Zugriffen verhindert die schnelle Serveranbindung, dass ein einzelner Gigabit-Port zum Flaschenhals wird.

Interessant ist dabei der Größenunterschied zwischen internem und externem Netzwerk: Während der Internetanschluss aktuell leider nur 50 Mbit/s liefert, stehen innerhalb des Hauses auf den zentralen Verbindungen bis zu 10 Gbit/s zur Verfügung.

Das ist kein Widerspruch. Die hohe interne Geschwindigkeit wird vor allem für Datenübertragungen zwischen Servern, Computern und den verschiedenen Netzwerkbereichen benötigt und ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Internetanschlusses. Mehr dazu: 10-Gbit-Upgrade – Glasfaser-Backbone und UniFi Aggregation Switch

WLAN im Haus und auf dem Grundstück

Das Grundstück umfasst rund 1.650 m². Entsprechend reicht ein einzelner Access Point nicht aus, um alle Bereiche zuverlässig mit WLAN zu versorgen. Inzwischen sind insgesamt sechs UniFi Access Points im Einsatz. Neben der Versorgung des eigentlichen Wohnhauses gibt es gezielt Access Points für verschiedene Außen- und Nebenbereiche.

Damit steht beispielsweise auch in Gartenbereichen, Garage und Keller eine stabile WLAN-Verbindung zur Verfügung. Das WLAN wird dabei nicht nur von klassischen Endgeräten wie Smartphones oder Notebooks genutzt. Auch Wallbox, Kameras und verschiedene Smart-Home-Komponenten benötigen zuverlässige Netzwerkverbindungen.

Mehr dazu: Sechs Access Points – WLAN-Abdeckung im ganzen Haus und Grundstück

Netzwerkkameras – bewusst und zweckgebunden

Auch Kameras sind inzwischen Teil der Netzwerkinfrastruktur. Dabei besteht allerdings nicht das Ziel, Haus und Grundstück möglichst vollständig zu überwachen. Die eingesetzten Kameras erfüllen jeweils konkrete Aufgaben. Dazu gehören beispielsweise eine Videotürklingel, die Beobachtung eines Gartenbereichs, ein interner Lagerbereich sowie eine gezielt zur Absicherung eingesetzte Kamera.

Bereiche ohne konkreten Überwachungsbedarf bleiben bewusst kamerafrei.
Mehr dazu: Vier Kameras im Heimnetz – bewusst statt flächendeckend

Der Homeserver als zentraler Dienstleister

Neben dem eigentlichen Netzwerk spielt inzwischen auch der zentrale Homeserver eine wichtige Rolle. Während früher ein QNAP-NAS hauptsächlich für Dateiablage und einige zusätzliche Dienste zuständig war, übernimmt heute ein deutlich leistungsfähigerer Unraid-Server diese Aufgabe.

Darauf laufen inzwischen zahlreiche Dienste, Docker-Container und virtuelle Maschinen.

Durch die direkte 10-Gbit-Anbindung an den Netzwerkkern können auch größere Datenmengen schnell zwischen Server und verschiedenen Bereichen des Hauses übertragen werden. Der Server selbst wird allerdings noch Thema eines eigenen Beitrags.

Warum dieser Aufwand?

Für ein klassisches Heimnetzwerk wäre ein solcher Aufbau sicherlich nicht zwingend erforderlich. Mit zunehmender Zahl an Netzwerkgeräten, Smart-Home-Komponenten, Kameras, Serverdiensten und verschiedenen Gebäudebereichen steigen jedoch auch die Anforderungen.

Für mich waren dabei vor allem folgende Punkte entscheidend:

• zentrale Verwaltung
• strukturierte Netzwerkverteilung
• zuverlässige WLAN-Abdeckung
• ausreichend Reserven im Backbone
• einfache Fehlersuche
• flexible Erweiterbarkeit
• klare Trennung verschiedener Netzwerkbereiche
• schnelle Anbindung zentraler Serverdienste

Der wichtigste Punkt ist dabei nicht die maximale Geschwindigkeit eines einzelnen Geräts. Entscheidend ist vielmehr, dass die gesamte Infrastruktur ausreichend Reserven bietet und sich auch einige Jahre später noch sinnvoll erweitern lässt.

Der aktuelle Aufbau im Überblick

Vereinfacht lässt sich das Netzwerk heute so darstellen:

NetCom BW – 50 Mbit/s
↓
FritzBox – Internetzugang und DECT
↓
UniFi Cloud Gateway Ultra – Routing, Firewall und Netzwerkverwaltung
↓
zentrale UniFi-Switch-Infrastruktur
↓
UniFi Aggregation Switch / 10-Gbit-Backbone
↓
Unterverteilungen in verschiedenen Gebäudebereichen
↓
Access Points, Kameras, Smart-Home-Geräte und klassische Netzwerkanschlüsse

Parallel dazu ist der zentrale Homeserver direkt mit dem schnellen 10-Gbit-Netzwerkkern verbunden.

Damit ist aus einem einfachen Heimnetzwerk über die Jahre eine Infrastruktur entstanden, die in einigen Punkten bereits an kleinere Unternehmensnetzwerke erinnert.

Nicht weil das technisch zwingend notwendig wäre, sondern weil sich die Anforderungen Schritt für Schritt weiterentwickelt haben.

Genau das ist wahrscheinlich auch der wichtigste Punkt bei der Planung eines Netzwerks:

Nicht nur für den aktuellen Bedarf bauen, sondern genügend Möglichkeiten für spätere Erweiterungen vorsehen.