Was ist Ethernet? Definition, Typen und Verwendungen

Ethernet ist als Netzwerktechnologie definiert, die das Protokoll, den Port, das Kabel und den Computerchip umfasst, die zum Anschließen eines Desktops oder Laptops an ein lokales Netzwerk (LAN) erforderlich sind, um eine schnelle Datenübertragung über Koaxial- oder Glasfaserkabel zu ermöglichen. In diesem Artikel werden die Bedeutung von Ethernet und seine Funktionsweise sowie seine wichtigsten Verwendungszwecke erläutert.

Ethernet ist eine Netzwerktechnologie, die das Protokoll, den Port, das Kabel und den Computerchip umfasst, die zum Anschließen eines Desktops oder Laptops an ein lokales Netzwerk (LAN) erforderlich sind, um eine schnelle Datenübertragung über Koaxial- oder Glasfaserkabel zu ermöglichen.

Ethernet ist eine in den 1970er Jahren von Xerox entwickelte Kommunikationstechnologie, die Computer in einem Netzwerk über eine Kabelverbindung verbindet. Es verbindet lokale Netzwerke (LAN) und Weitverkehrsnetze (WAN) (WAN). Mit LAN und WAN können mehrere Geräte wie Drucker und Laptops über Gebäude, Wohnhäuser und sogar kleine Gemeinden hinweg verbunden werden.

Es bietet eine unkomplizierte Benutzeroberfläche, die den Anschluss mehrerer Geräte, einschließlich Switches, Router und PCs, erleichtert. Mit einem Router und nur wenigen Ethernet-Verbindungen ist es möglich, ein lokales Netzwerk (LAN) aufzubauen, das Benutzern die Kommunikation zwischen allen angeschlossenen Geräten ermöglicht. Dies liegt daran, dass Laptops über Ethernet-Anschlüsse verfügen, in die Kabel eingesteckt werden und deren anderes Ende mit Routern verbunden ist.

Die meisten Ethernet-Geräte sind mit Ethernet-Verbindungen und Geräten kompatibel, die mit langsameren Geschwindigkeiten laufen. Allerdings wird die Verbindungsgeschwindigkeit von den schwächsten Komponenten bestimmt.

Drahtlose Netzwerke haben Ethernet an vielen Standorten abgelöst, letzteres ist jedoch bei kabelgebundenen Netzwerken weiterhin vorherrschend. Kabelgebundene Netzwerke sind zuverlässiger und weniger anfällig für Störungen als drahtlose Netzwerke. Dies ist der Hauptgrund, warum so viele Unternehmen und Organisationen weiterhin Ethernet einsetzen.

Ethernet feierte 1998 sein 25-jähriges Bestehen; Zu diesem Zeitpunkt hatte es im Zuge der Weiterentwicklung der Technologie bereits mehrere Überarbeitungen erfahren. Ethernet wird ständig neu gestaltet, da seine Fähigkeiten erweitert und weiterentwickelt werden. Heute gehört sie zu den am weitesten verbreiteten Netzwerktechnologien weltweit.

Ethernet wurde in den frühen 1970er Jahren im Xerox Palo Alto Research Center (PARC) von einer Gruppe entwickelt, zu der David Boggs und Robert Metcalfe gehörten. 1983 wurde es vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) als Standard ratifiziert.

Metcalfe entwickelte die Idee von Ethernet in einem Dokument, das er 1973 für Xerox PARC schrieb, und markierte damit den Beginn der Ethernet-Entwicklung. Metcalfe baute Ethernet auf der Grundlage des Aloha-Systems auf, einer früheren Netzwerkinitiative, die 1968 an der Universität von Hawaii begann. Metcalfe stellte 1973 fest, dass die Technologie ihre ursprüngliche Bezeichnung Alto Aloha Network übertroffen hatte, und benannte sie in Ethernet um.

Metcalfe und Boggs würden zusammen mit ihren Kollegen bei Xerox, Charles Thacker und Butler Lampson, vier Jahre später erfolgreich die Ethernet-Technologie als Markenzeichen einführen.

1980 arbeitete Xerox mit der Digital Equipment Corporation und Intel zusammen, um den ersten 10-Mbit/s-Ethernet-Standard zu entwickeln. Und in der Zwischenzeit machte sich das IEEE Local and Metropolitan Area Networks (LAN/MAN) Standards Committee daran, einen gleichwertigen offenen Standard zu entwickeln. Der LAN/MAN-Ausschuss richtete einen Ethernet-Unterausschuss mit der Bezeichnung 802.3 ein. Das IEEE verabschiedete 1983 die ersten 802.3-Standards für Thick Ethernet und wurde 1985 offiziell veröffentlicht.

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Das Ethernet-Protokoll verwendet eine Sterntopologie oder einen linearen Bus, der die Grundlage für den IEEE 802.3-Standard bildet. In der OSI-Netzwerkstruktur funktioniert dieses Protokoll sowohl auf der physikalischen Schicht als auch auf der Datenverbindungsschicht, den ersten beiden Ebenen. Ethernet unterteilt die Datenverbindungsschicht in zwei verschiedene Schichten: die Ebene der logischen Verbindungssteuerung und die Ebene der Medium Access Control (MAC).

Die Datenverbindungsschicht in einem Netzwerksystem befasst sich hauptsächlich mit der Übertragung von Datenpaketen von einem Knoten zum anderen. Ethernet verwendet einen Zugriffsmechanismus namens CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), der es jedem Computer ermöglicht, die Verbindung abzuhören, bevor er Daten über das Netzwerk übermittelt.

Ethernet überträgt Daten auch mithilfe von zwei Komponenten: Paketen und Frames. Der Frame enthält die gesendeten Datennutzdaten sowie Folgendes:

Jeder Frame ist in Paketen gekapselt, die viele Datenbytes umfassen, um die Verbindung aufzubauen und den Startpunkt des Frames zu identifizieren.

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Eine Ethernet-Verbindung umfasst Folgendes:

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Die wichtigsten Arten der Ethernet-Konnektivität sind wie folgt:

Arten von Ethernet-Verbindungen

Ein Koaxialkabel überträgt elektrische Signale bei hohen Frequenzen mit minimalen Verlusten. Mittlerweile kommen die Ethernet-Typen 10Base2 und 10Base5 zum Einsatz. Ein Kupferleiter ist von einem dielektrischen Isolator umgeben, der häufig aus PVC oder Teflon besteht. Der dielektrische Isolator ist von einer geflochtenen, leitenden Metallabschirmung umgeben, die elektromagnetische Störungen des Metalls sowie Störungen von außen minimiert. Schließlich wird die Metallabschirmung mit einer PVC- oder einer anderen feuerbeständigen Kunststoffumhüllung, einer sogenannten Hülle, überzogen. 10 Mbit/s ist die höchste Übertragungsgeschwindigkeit.

Dieser Ethernet-Typ kann weiter in Netzwerke klassifiziert werden, die einen der folgenden Kabeltypen verwenden:

Bei diesen Verbindungen werden optische Fasern mit Glaskernen verwendet, die von mehreren Schichten Mantelmaterial, häufig PVC oder Teflon, umhüllt sind. Da es Daten als Lichtsignale sendet, gibt es bei Glasfaser keine Interferenzschwierigkeiten.

Mit Glasfasern können Signale über wesentlich größere Entfernungen übertragen werden als mit Twist-Pair-Kabeln und Koaxialkabeln. Es verwendet die Ethernet-Varianten 10BaseF, 100BaseFX, 100BaseBX, 100BaseSX, 1000BaseFx, 1000BaseSX und 1000BaseBx. Dadurch kann es Informationen mit hoher Geschwindigkeit übertragen. Dieser Ethernet-Typ kann auch wie folgt in Netzwerke unterteilt werden:

Twisted Pair ist ein Kupferdrahtkabel, das aus zwei umwickelten isolierten Kupferdrähten besteht, um Störungen und Übersprechen zu verhindern. Es verwendet 10BASE-T, 100BASE-T und einige zusätzliche Ethernet-Varianten neueren Ursprungs. Es werden RJ-45-Stecker verwendet. Dieser Ethernet-Typ kann zu den folgenden Variationen gehören:

Es handelt sich um ein Ethernet-Netzwerk, das eine Datenübertragung mit 100 Mbit/s ermöglicht. Es können verdrillte Paare oder Glasfaserkabel verwendet werden. (Das frühere 10-Mbit/s-Ethernet wird immer noch eingesetzt und genutzt, es fehlt jedoch die Bandbreite, die für bestimmte Netzwerkvideoszenarien erforderlich ist.)

Die meisten mit dem Netzwerk verbundenen Geräte, wie Laptops und Netzwerkkameras, verfügen über eine 100BASE-TX/10BASE-T-Ethernet-Schnittstelle, oft auch als 10/100-Schnittstelle bezeichnet, die sowohl 10 Mbit/s als auch Fast Ethernet unterstützt. Cat-5-Kabel ist die Art von Twisted-Pair-Kabel, die Fast Ethernet ermöglicht.

Gigabit-Ethernet, das alternativ auf Twisted-Pair- oder Glasfaserkabeln basieren kann, bietet eine Datenübertragungsrate von einem Gigabit pro Sekunde (1 Gbit/s) und erfreut sich zunehmender Beliebtheit. Es wird erwartet, dass es in naher Zukunft Fast Ethernet als De-facto-Norm ablösen wird.

Cat-5e ist die Art von Twisted-Pair-Kabel, die Gigabit-Ethernet ermöglicht, bei dem alle vier Arten von Twisted-Drähten verwendet werden, um hohe Datengeschwindigkeiten zu erreichen. Für vernetzte Videosysteme werden Cat-5e-Kabel oder höher empfohlen. Die meisten Schnittstellen sind mit 10- und 100-Mbit/s-Ethernet kompatibel und werden daher häufig als 10/100/1000-Schnittstellen bezeichnet.

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Die neueste Version von Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, bietet einen Datendurchsatz von 10 Gbit/s (10.000 Mbit/s) über eine Glasfaser- oder Twisted-Pair-Verbindung. 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER oder 10GBASE-SR, die auf einer Glasfaserverbindung basieren, können eine Entfernung von bis zu 10.000 Metern (6,2 Meilen) erreichen. Die Twisted-Pair-Option erfordert ein Kabel von außergewöhnlicher Qualität (Cat-6a oder Cat-7). Ethernet 10 Gbit/s wird hauptsächlich für Backbone-Netzwerke in High-End-Betrieben verwendet, die erhebliche Datengeschwindigkeiten erfordern.

Diese Netzwerkkonfiguration umfasst einen Hub oder einen Switch. Darüber hinaus wird anstelle eines Twisted-Pair-Kabels ein Standard-Netzwerkkabel verwendet. Die Hauptaufgabe eines Netzwerk-Switches besteht darin, Informationen/Daten von einem Gerät zu einem anderen im selben Netzwerk zu übertragen. Folglich führt ein Netzwerk-Switch diesen Vorgang effizient aus, da Daten von einem Computer zum anderen transportiert werden, ohne andere Netzwerkhardware in derselben Umgebung zu beschädigen.

Diese Form eines Ethernet-Netzwerks verfügt über eine Sterntopologie, die auf einem Switch basiert. Ein Netzwerk-Switch verwendet einen Filter- und Switching-Prozess, der mit Gateways vergleichbar ist, wo diese Methoden schon seit längerer Zeit im Einsatz sind.

Dies ist die am weitesten verbreitete Art der kabelgebundenen LAN- oder WAN-Kommunikation. Ein Modem wird direkt an ein Ethernet-Kabel angeschlossen und das andere Ende des Kabels wird mit einem Computer (Laptop oder Desktop) verbunden. Dieses Kabel muss mindestens Cat5 oder höher sein. Aufgrund der direkten Verbindung ist die Geschwindigkeit auch viel höher als bei drahtlosen Netzwerken. In Wirklichkeit ist dies eine ausgezeichnete Wahl für die Internetverbindung für einzelne Benutzer.

Dies ist auch für mehrere Benutzer möglich, etwa in einem kleinen Firmennetzwerk. Ein bis fünfzehn Geräte können über eine Reichweite von bis zu 10 Kilometern an ein solches Netzwerk angeschlossen werden. Während kabelgebundenes Ethernet praktisch nicht mehr existiert, ist es für kleinere Gruppen immer noch von Vorteil, da es erheblich schneller und sicherer als drahtlose Netzwerke ist und große Datenmengen wie Filme und Audio laden, übertragen und ohne Unterbrechung live streamen kann.

Ein drahtloses Netzwerk basiert auf hochfrequenten Funksignalen und erfordert keine Kabel, um ein Empfangsgerät, beispielsweise einen Laptop, mit dem Netzwerk zu verbinden. Bei dieser Methode, die oft als Wi-Fi bezeichnet wird, werden Daten über drahtlose Signale statt über ein Kabel übertragen. Daher ist es anpassungsfähiger als kabelgebundene Netzwerke und das Gerät stellt eine Verbindung her, wenn es sich innerhalb einer bestimmten Reichweite oder an der Peripherie von Router und Modem befindet.

Wenn ein Modem und ein Router vorhanden sind, muss man das Modem über eine Ethernet-Verbindung der Kategorie 5 (Cat5) oder Kategorie 6 (Cat6) mit dem Router verbinden. Der virtuell verbundene Gegenstand erhält ein Signal von den Routern. Dieses Netzwerk ist einfach einzurichten, es kann jedoch zu Problemen mit dem WLAN-Signal kommen.

SOHO bezieht sich auf ein kleines Büro oder Heimbüro. Dies ist die einfachste Ethernet-LAN-Konfiguration. Um dieses LAN aufzubauen, wird ein Ethernet-LAN-Switch verwendet. Ethernet-LAN-Switches verfügen über mehrere Ports. Ein Ethernet-Kabel verbindet einen Endpunkt oder ein Benutzergerät mit einem dieser Ports.

Heutzutage ist die Internetkonnektivität ein wesentlicher Bestandteil jedes Netzwerks. Um diese Anforderung zu nutzen, bieten Anbieter derzeit integrierte Netzwerkverbindungen an, die sowohl als Router als auch als Ethernet-Switches fungieren. Diese Geräte enthalten normalerweise vier bis acht LAN-Zugangspunkte. Darüber hinaus verfügen bestimmte Varianten über WLAN-Zugangspunkte (oder Zugangspunkte).

Ethernet ist heute eine nahezu allgegenwärtige Technologie in der heutigen hypervernetzten digitalen Welt. Dies liegt daran, dass es:

Einsatzmöglichkeiten von Ethernet

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Auch im Zeitalter der drahtlosen Hochgeschwindigkeitskonnektivität – insbesondere mit dem Aufkommen von Wi-Fi 6 – bleibt Ethernet relevant. Für viele Regionen ist dies immer noch die beste Möglichkeit, auf das Internet zuzugreifen, und die meisten Haushalte verfügen über eine Ethernet-Verbindung, die mit ihrem Router oder Hub verbunden ist. Der Markt für Ethernet-Switches wächst stetig, obwohl es ihn schon seit vielen Jahren gibt. Für Unternehmen ist Ethernet ein entscheidender Bestandteil der Netzwerkinfrastruktur. Wenn Sie verstehen, wie Ethernet funktioniert, können Sie die Leistung kabelgebundener Internetverbindungen optimieren

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Technischer Schreiber