Ethernet hat sich seit Jahrzehnten als relativ kostengünstige, halbwegs schnelle und sehr beliebte LAN-Technologie (Local Area Network) bewährt.
Die Geschichte des Ethernets
Die Ingenieure Bob Metcalfe und D. R. Boggs entwickelte Ethernet ab 1972. Basierend auf ihrer Arbeit wurden 1980 Industriestandards unter dem IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3-Spezifikationssatz festgelegt. Ethernet-Spezifikationen definieren Low-Level-Datenübertragungsprotokolle und die technischen Details, die Hersteller kennen müssen, um Ethernet-Produkte wie Karten und Kabel herzustellen.
Ethernet-Technologie hat sich in den vergangenen Jahren weiterentwickelt und ausgereift. Heutzutage kann sich der Verbraucher darauf verlassen, dass handelsübliche Ethernet-Produkte wie vorgesehen funktionieren und miteinander zusammenarbeiten.
Ethernet-Technologie
Traditionelles Ethernet unterstützt Datenübertragungen mit einer Rate von 10 Megabit pro Sekunde (Mbps). Da die Leistungsanforderungen von Netzwerken im Laufe der Zeit gestiegen sind, hat die Industrie zusätzliche Ethernet-Spezifikationen für Fast Ethernet und Gigabit Ethernet erstellt.
Fast Ethernet erweitert die herkömmliche Ethernet-Leistung auf bis zu 100 Mbit/s und Gigabit-Ethernet auf bis zu 1.000 Mbit/s. Obwohl sie dem durchschnittlichen Verbraucher nicht zur Verfügung stehen, versorgt 10-Gigabit-Ethernet (10.000 Mbit/s) jetzt die Netzwerke einiger Unternehmen, Rechenzentren und Internet2-Einheiten. Im Allgemeinen schränken die Kosten jedoch die weit verbreitete Akzeptanz ein.
Ethernet-Kabel werden ebenfalls nach einer von mehreren Standardspezifikationen hergestellt. Das am häufigsten verwendete Ethernet-Kabel, Kategorie 5 (CAT5-Kabel), unterstützt sowohl herkömmliches als auch Fast Ethernet. Kabel der Kategorie 5e (CAT5e) und CAT6 unterstützen Gigabit-Ethernet.
Um ein Ethernet-Kabel mit einem Computer (oder anderen Netzwerkgeräten) zu verbinden, stecken Sie ein Kabel in den Ethernet-Anschluss des Geräts. Einige Geräte ohne Ethernet-Unterstützung können Ethernet-Verbindungen mit Dongles wie USB-zu-Ethernet-Adaptern unterstützen. Ethernet-Kabel verwenden Stecker, die wie die RJ-45-Stecker herkömmlicher Telefone aussehen.
Im OSI-Modell (Open Systems Interconnection) arbeitet die Ethernet-Technologie auf der physikalischen Schicht und der Datenverbindungsschicht – Schicht eins bzw. zwei. Ethernet unterstützt alle gängigen Netzwerk- und höheren Protokolle, hauptsächlich TCP/IP.
Ethernet-Typen
Oft als Thicknet bezeichnet, war 10Base5 die erste Inkarnation der Ethernet-Technologie. Die Industrie verwendete Thicknet in den 1980er Jahren, bis 10Base2 Thinnet erschien. Im Vergleich zu Thicknet bietet Thinnet den Vorteil einer dünneren (5 mm gegenüber 10 mm) und flexibleren Verkabelung, wodurch die Verkabelung von Bürogebäuden für Ethernet einfacher wird.
Die gebräuchlichste Form des traditionellen Ethernets ist jedoch 10Base-T. Es bietet bessere elektrische Eigenschaften als Thicknet oder Thinnet, da 10Base-T-Kabel ungeschirmte Twisted-Pair-Verkabelung (UTP) anstelle von Koaxialkabeln verwenden. 10Base-T ist außerdem kostengünstiger als Alternativen wie Glasfaserkabel.
Es gibt andere, weniger bekannte Ethernet-Standards, darunter 10Base-FL, 10Base-FB und 10Base-FP für Glasfasernetzwerke und 10Broad36 für Breitbandkabel (Kabelfernsehen). Fast- und Gigabit-Ethernet haben alle oben genannten traditionellen Formen, einschließlich 10Base-T, obsolet gemacht.
Mehr über Fast Ethernet
Mitte der 1990er Jahre reifte die Fast-Ethernet-Technologie und erfüllte ihre Designziele, nämlich die Steigerung der Leistung von herkömmlichem Ethernet, ohne die Notwendigkeit, bestehende Ethernet-Netzwerke komplett neu zu verkabeln.
Fast Ethernet gibt es in zwei Hauptvarianten:
- 100Base-T (mit ungeschirmtem Twisted-Pair-Kabel)
- 100Base-FX (mit Glasfaserkabel)
Am beliebtesten ist 100Base-T, ein Standard, der 100Base-TX (Kategorie 5 UTP), 100Base-T2 (Kategorie 3 oder besser UTP) und 100Base-T4 (100Base-T2-Verkabelung modifiziert, um zwei zu umfassen) umfasst zusätzliche Adernpaare).
Bottom Line
Während Fast Ethernet herkömmliches Ethernet von 10 Megabit auf 100 Megabit beschleunigte, verbessert Gigabit Ethernet Fast Ethernet, indem es Geschwindigkeiten von 1.000 Megabit (1 Gigabit) bietet. Gigabit-Ethernet wurde ursprünglich für die Übertragung über optische und Kupferkabel entwickelt, aber der 1000Base-T-Standard unterstützt dies ebenfalls. 1000Base-T verwendet Kabel der Kategorie 5, ähnlich wie 100-Mbit/s-Ethernet, obwohl das Erreichen von Gigabit-Geschwindigkeit die Verwendung zusätzlicher Adernpaare erfordert.
Ethernet-Topologien und -Protokolle
Traditionelles Ethernet verwendet eine Bustopologie, was bedeutet, dass alle Geräte oder Hosts im Netzwerk dieselbe gemeinsame Kommunikationsleitung verwenden. Jedes Gerät besitzt eine Ethernet-Adresse, auch MAC-Adresse genannt. Sendende Geräte verwenden Ethernet-Adressen, um die beabsichtigten Empfänger von Nachrichten anzugeben.
Über Ethernet gesendete Daten liegen in Form von Frames vor. Ein Ethernet-Frame enthält einen Header, einen Datenabschnitt und einen Footer mit einer Gesamtlänge von nicht mehr als 1.518 Byte. Der Ethernet-Header enthält die Adressen sowohl des beabsichtigten Empfängers als auch des Absenders.
Über das Ethernet gesendete Daten werden automatisch an alle Geräte im Netzwerk gesendet. Durch Vergleichen der Ethernet-Adresse mit der Adresse im Frame-Header testet jedes Ethernet-Gerät jeden Frame, um festzustellen, ob er für ihn bestimmt war, und liest oder verwirft den Frame entsprechend. Netzwerkadapter integrieren diese Funktion in ihre Hardware.
Geräte, die über ein Ethernet-Netzwerk übertragen möchten, prüfen zunächst, ob das Medium verfügbar ist oder ob gerade eine Übertragung stattfindet. Wenn das Ethernet verfügbar ist, sendet das sendende Gerät über das Kabel. Es ist jedoch möglich, dass zwei Geräte diesen Test ungefähr gleichzeitig durchführen und beide gleichzeitig senden.
Aus Gründen der Leistungsfähigkeit verhindert der Ethernet-Standard nicht mehrere gleichzeitige Übertragungen. Diese sogenannten Kollisionen führen, wenn sie auftreten, dazu, dass beide Übertragungen fehlschlagen, und erfordern, dass beide Sendegeräte erneut übertragen. Ethernet verwendet einen Algorithmus, der auf zufälligen Verzögerungszeiten basiert, um die richtige Wartezeit zwischen Neuübertragungen zu bestimmen. Der Netzwerkadapter implementiert diesen Algorithmus ebenfalls.
Im herkömmlichen Ethernet ist dieses Protokoll zum Senden, Abhören und Erkennen von Kollisionen als CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) bekannt. Einige neuere Formen von Ethernet verwenden kein CSMA/CD. Stattdessen verwenden sie das Vollduplex-Ethernet-Protokoll, das gleichzeitiges Senden und Empfangen von Punkt zu Punkt unterstützt, ohne dass ein Abhören erforderlich ist.
Mehr über Ethernet-Geräte
Ethernet-Kabel haben eine begrenzte Reichweite, und diese Entfernungen (so kurz wie 100 Meter) reichen nicht aus, um mittlere und große Netzwerkinstallationen abzudecken. Ein Repeater in der Ethernet-Vernetzung ermöglicht es, mehrere Kabel zusammenzuführen und größere Entfernungen zu überbrücken. Ein Bridge-Gerät kann ein Ethernet mit einem anderen Netzwerk eines anderen Typs verbinden, beispielsweise einem drahtlosen Netzwerk. Ein beliebter Repeater-Gerätetyp ist ein Ethernet-Hub. Andere Geräte, die manchmal mit Hubs verwechselt werden, sind Switches und Router.
Ethernet-Netzwerkadapter gibt es auch in mehreren Formen. Computer und Spielekonsolen verfügen über integrierte Ethernet-Adapter. USB-zu-Ethernet-Adapter und Wireless-Ethernet-Adapter können ebenfalls so konfiguriert werden, dass sie mit vielen Geräten funktionieren.
Zusammenfassung
Ethernet ist eine der Schlüsseltechnologien des Internets. Trotz seines Alters versorgt Ethernet weiterhin viele der lokalen Netzwerke der Welt mit Strom und wird kontinuierlich verbessert, um den zukünftigen Anforderungen an Hochleistungsnetzwerke gerecht zu werden.
