Ethernet hat sich seit mehreren Jahrzehnten als relativ preiswerte, relativ schnelle und sehr beliebte LAN-Technologie bewährt. In diesem Lernprogramm werden die grundlegenden Funktionen von Ethernet und die Verwendung in Heim- und Unternehmensnetzwerken erläutert.
Die Geschichte von Ethernet
Ingenieure Bob Metcalfe und D.R. Boggs entwickelte ab 1972 Ethernet. Industriestandards, die auf ihrer Arbeit basierten, wurden 1980 unter der Spezifikation IEEE 802.3 festgelegt. Ethernet-Spezifikationen definieren Low-Level-Datenübertragungsprotokolle und die technischen Details, die Hersteller benötigen, um Ethernet-Produkte wie Karten und Kabel herzustellen.
Die Ethernet-Technologie hat sich über einen langen Zeitraum entwickelt und ist ausgereift. Der Durchschnittsverbraucher kann sich im Allgemeinen auf Standard-Ethernet-Produkte verlassen, um wie geplant zu arbeiten und miteinander zu arbeiten.
Ethernet-Technologie
Herkömmliches Ethernet unterstützt Datenübertragungen mit einer Geschwindigkeit von 10 Megabit pro Sekunde (Mbps). Als der Leistungsbedarf von Netzwerken im Laufe der Zeit zunahm, wurden in der Branche 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 1000 MBit / s. Obwohl Produkte für den durchschnittlichen Verbraucher noch nicht verfügbar sind, gibt es auch 10-Gigabit-Ethernet (10.000 Mbps), die in einigen Unternehmensnetzwerken und im Internet2 verwendet werden.
Ethernet-Kabel werden ebenfalls nach verschiedenen Standardspezifikationen hergestellt. Das gängigste Ethernet-Kabel, das derzeit verwendet wird, Kabel der Kategorie 5 oder CAT5, unterstützt sowohl herkömmliches als auch Fast Ethernet. Die Kabel der Kategorie 5e (CAT5e) und CAT6 unterstützen Gigabit-Ethernet.
Um Ethernet-Kabel an einen Computer (oder andere Netzwerkgeräte) anzuschließen, steckt eine Person ein Kabel direkt in den Ethernet-Anschluss des Geräts. Einige Geräte ohne Ethernet-Unterstützung können auch Ethernet-Verbindungen über Dongles unterstützen, z. B. USB-zu-Ethernet-Adapter. Ethernet-Kabel verwenden Anschlüsse, die denen des RJ-45-Anschlusses herkömmlicher Telefone ähneln.
Für Studenten: Im OSI-Modell arbeitet die Ethernet-Technologie auf den physikalischen und Datenverbindungsschichten (Layer Eins und Zwei). Ethernet unterstützt alle gängigen Netzwerk- und übergeordneten Protokolle, hauptsächlich TCP / IP.
Arten von Ethernet
Oft als Thicknet bezeichnet, war 10Base5 die erste Neuerung der Ethernet-Technologie. Die Industrie verwendete Thicknet in den 1980er Jahren, bis 10Base2 Thinnet erschien. Im Vergleich zu Thicknet bot Thinnet den Vorteil einer dünneren (5 Millimeter gegenüber 10 Millimeter) und flexiblerer Verkabelung, was die Verkabelung von Bürogebäuden für Ethernet vereinfacht.
Die gebräuchlichste Form des traditionellen Ethernet war jedoch 10Base-T. 10Base-T bietet bessere elektrische Eigenschaften als Thicknet oder Thinnet, da 10Base-T-Kabel nicht geschirmte Twisted-Pair-Kabel (UTP) anstelle von Koaxialkabel verwenden. 10Base-T erwies sich auch als kostengünstiger als Alternativen wie Glasfaserkabel.
Es gibt zahlreiche andere, weniger bekannte Ethernet-Standards, darunter 10Base-FL, 10Base-FB und 10Base-FP für Glasfasernetze und 10Broad36 für Breitbandkabel (Kabelfernsehen). Alle oben genannten traditionellen Formen, einschließlich 10Base-T, wurden durch Fast- und Gigabit-Ethernet überholt.
Mehr über Fast Ethernet
Mitte der 1990er Jahre reifte die Fast-Ethernet-Technologie und erreichte ihre Entwicklungsziele: a) Steigerung der Leistung von herkömmlichem Ethernet, während b) die Notwendigkeit einer vollständigen Neuverkabelung vorhandener Ethernet-Netzwerke vermieden wird. Fast Ethernet gibt es in zwei Hauptvarianten:
- 100Base-T (mit ungeschirmtem Twisted-Pair-Kabel)
- 100Base-FX (mit Glasfaserkabel)
Bei weitem das beliebteste davon ist 100Base-T, ein Standard, der 100Base-TX (UTP-Kategorie 5), 100Base-T2 (UTP der Kategorie 3 oder höher) und 100Base-T4 (100Base-T2-Verkabelung, die mit zwei zusätzlichen Kabeln modifiziert ist) umfasst Drahtpaare).
Weitere Informationen zu Gigabit Ethernet
Während Fast Ethernet das herkömmliche Ethernet von 10 Megabit auf 100 Megabit beschleunigte, bietet Gigabit Ethernet die gleiche Größenordnung wie Fast Ethernet, da es Geschwindigkeiten von 1000 Megabit (1 Gigabit) bietet. Gigabit-Ethernet wurde zuerst für optische und Kupferverkabelungen entwickelt, aber auch der 1000Base-T-Standard unterstützt dies erfolgreich. 1000Base-T verwendet Kabel der Kategorie 5, die dem 100-Mbit / s-Ethernet ähneln, obwohl für die Erzielung einer Gigabit-Geschwindigkeit zusätzliche Drahtpaare erforderlich sind.
Ethernet-Topologien und -Protokolle
Herkömmliches Ethernet verwendet eine Bustopologie, was bedeutet, dass alle Geräte oder Hosts im Netzwerk dieselbe gemeinsam genutzte Kommunikationsleitung verwenden. Jedes Gerät besitzt eine Ethernet-Adresse, auch MAC-Adresse genannt. Sendende Geräte verwenden Ethernet-Adressen, um den beabsichtigten Empfänger von Nachrichten anzugeben.
Daten, die über das Ethernet gesendet werden, liegen in Form von Frames vor. Ein Ethernet-Frame enthält einen Header, einen Datenabschnitt und eine Fußzeile mit einer kombinierten Länge von nicht mehr als 1518 Bytes. Der Ethernet-Header enthält die Adressen des beabsichtigten Empfängers und des Absenders.
Daten, die über das Ethernet gesendet werden, werden automatisch an alle Geräte im Netzwerk gesendet. Durch Vergleichen ihrer Ethernet-Adresse mit der Adresse im Frame-Header testet jedes Ethernet-Gerät jeden Frame, um festzustellen, ob er für sie bestimmt war, und liest oder verwirft den Frame entsprechend. Netzwerkadapter integrieren diese Funktion in ihre Hardware.
Geräte, die über das Ethernet senden möchten, prüfen zunächst, ob das Medium verfügbar ist oder ob gerade eine Übertragung läuft. Wenn das Ethernet verfügbar ist, überträgt das sendende Gerät die Leitung.Es ist jedoch möglich, dass zwei Geräte diesen Test ungefähr gleichzeitig ausführen und beide gleichzeitig senden.
Als Performance-Kompromiss verhindert der Ethernet-Standard die mehrfache gleichzeitige Übertragung nicht. Diese sogenannten Kollisionen führen bei ihrem Auftreten zum Versagen beider Übertragungen und erfordern eine erneute Übertragung beider sendenden Geräte. Ethernet verwendet einen Algorithmus, der auf zufälligen Verzögerungszeiten basiert, um die richtige Wartezeit zwischen erneuten Übertragungen zu bestimmen. Der Netzwerkadapter implementiert auch diesen Algorithmus.
Bei herkömmlichem Ethernet wird dieses Protokoll zum Senden, Abhören und Erkennen von Kollisionen als CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) bezeichnet. Einige neuere Ethernet-Formen verwenden CSMA / CD nicht. Stattdessen verwenden sie das sogenannte Full-Duplex-Ethernet-Protokoll, das gleichzeitiges Senden und Empfangen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ohne Abhören unterstützt.
Weitere Informationen zu Ethernet-Geräten
Wie bereits erwähnt, sind Ethernet-Kabel in ihrer Reichweite begrenzt, und diese Entfernungen (bis zu 100 Meter) reichen nicht aus, um mittlere und große Netzwerkinstallationen abzudecken. Ein Repeater in Ethernet-Netzwerken ist ein Gerät, mit dem mehrere Kabel verbunden und größere Entfernungen überbrückt werden können. Ein Bridge-Gerät kann ein Ethernet mit einem anderen Netzwerk eines anderen Typs verbinden, z. B. 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. Neuere PCs und Spielekonsolen verfügen über einen integrierten Ethernet-Adapter. USB-zu-Ethernet-Adapter und Wireless-Ethernet-Adapter können auch für viele neuere Geräte konfiguriert werden.
Zusammenfassung
Ethernet ist eine der Schlüsseltechnologien des Internets. Trotz seines fortgeschrittenen Alters wird Ethernet in vielen lokalen Netzen immer noch mit Strom versorgt und verbessert sich ständig, um den zukünftigen Anforderungen an Hochleistungsnetzwerke gerecht zu werden.
