Einführung in die Ethernet-Netzwerktechnologie

Ethernet versorgt viele der lokalen Netzwerke der Welt

Ethernet hat sich seit Jahrzehnten als relativ kostengünstige, relativ schnelle und sehr beliebte LAN-Technologie (Local Area Network) bewährt.

Die Geschichte des Ethernet

Die Ingenieure Bob Metcalfe und DR Boggs entwickelten ab 1972 Ethernet. Industriestandards, die auf ihrer Arbeit basierten, wurden 1980 unter der Spezifikation 802.3 des IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) festgelegt. Ethernet-Spezifikationen definieren Datenübertragungsprotokolle auf niedriger Ebene und die technischen Details, die Hersteller benötigen, um Ethernet-Produkte wie Karten und Kabel zu bauen.

Die Ethernet-Technologie hat sich in den letzten Jahren weiterentwickelt und ausgereift. Heutzutage kann sich der Verbraucher auf handelsübliche 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 (Mbit / s). Da die Leistungsanforderungen von Netzwerken im Laufe der Zeit zunahmen, erstellte die Branche zusätzliche Ethernet-Spezifikationen für Fast Ethernet und Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet erweitert die herkömmliche Ethernet-Leistung um bis zu 100 Mbit / s und Gigabit-Ethernet um bis zu 1000 Mbit / s. Obwohl sie dem Durchschnittsverbraucher noch nicht zur Verfügung stehen, werden die Netzwerke einiger Unternehmen, Rechenzentren und Internet2-Einheiten jetzt mit 10 Gigabit Ethernet (10.000 Mbit / s) versorgt. Im Allgemeinen sind jedoch die Kosten der Faktor, der die weitverbreitete Akzeptanz einschränkt.

Ethernet-Kabel werden ebenfalls nach verschiedenen Standardspezifikationen hergestellt. Das am häufigsten verwendete Ethernet-Kabel, Kategorie 5 (CAT5-Kabel), unterstützt sowohl traditionelles als auch Fast Ethernet. Kabel der Kategorie 5e (CAT5e) und CAT6 unterstützen Gigabit-Ethernet.

Um ein Ethernet-Kabel an einen Computer (oder ein anderes Netzwerkgerät) anzuschließen, stecken Sie ein Kabel direkt in den Ethernet-Anschluss des Geräts. Einige Geräte ohne Ethernet-Unterstützung können Ethernet-Verbindungen über Dongles wie USB-zu-Ethernet-Adapter unterstützen. Ethernet-Kabel verwenden Anschlüsse, die dem RJ-45-Anschluss ähneln, der bei herkömmlichen Telefonen verwendet wird.

Sogar Macs, die kabelgebundenes Ethernet verwenden, können AirDrop verwenden. CCO

Für Studenten : Beim OSI-Modell (Open Systems Interconnection) wird die Ethernet-Technologie auf der physischen Ebene und der Datenverbindungsschicht (Layer One bzw. Two) ausgeführt. Ethernet unterstützt alle gängigen Netzwerk- und übergeordneten Protokolle, hauptsächlich TCP / IP.

Arten von Ethernet

10Base5 wurde oft als Thicknet bezeichnet und war die erste Inkarnation der Ethernet-Technologie. Die Industrie nutzte Thicknet in den 1980er Jahren, bis 10Base2 Thinnet auf den Markt kam. Im Vergleich zu Thicknet bietet Thinnet den Vorteil einer dünneren (5 Millimeter gegenüber 10 Millimeter) und flexibleren Verkabelung, wodurch die Verkabelung von Bürogebäuden für Ethernet vereinfacht wird.

Die gebräuchlichste Form des herkömmlichen Ethernet war jedoch 10Base-T. Es bietet bessere elektrische Eigenschaften als Thicknet oder Thinnet, da 10Base-T-Kabel keine Koaxialkabel, sondern ungeschirmte Twisted Pair-Kabel (UTP) verwenden. 10Base-T erwies sich auch als kostengünstiger als Alternativen wie Glasfaserverkabelung.

Es gibt zahlreiche 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, überflüssig gemacht.

Mehr über Fast Ethernet

Mitte der neunziger Jahre reifte die Fast-Ethernet-Technologie und erfüllte die gestalterischen Ziele von:

  1. Steigerung der Leistung von herkömmlichem Ethernet während
  2. Vermeidung der Notwendigkeit, vorhandene Ethernet-Netzwerke vollständig neu zu aktivieren.

Fast Ethernet gibt es in zwei Hauptvarianten:

  • 100Base-T (mit ungeschirmtem Twisted Pair-Kabel)
  • 100Base-FX (mit Glasfaserkabel)

Am weitesten verbreitet ist 100Base-T, ein Standard, der 100Base-TX (UTP der Kategorie 5), 100Base-T2 (UTP der Kategorie 3 oder besser) und 100Base-T4 (100Base-T2-Verkabelung mit zwei zusätzlichen Kabeln) umfasst Adernpaare).

Mehr über Gigabit Ethernet

Während Fast Ethernet das herkömmliche Ethernet von 10 Megabit auf 100 Megabit verbessert hat, bietet Gigabit Ethernet mit Geschwindigkeiten von 1000 Megabit (1 Gigabit) die gleiche Größenordnungsverbesserung wie Fast Ethernet. Gigabit-Ethernet wurde zuerst für die Übertragung über optische Kabel und Kupferkabel entwickelt. Der 1000Base-T-Standard unterstützt dies jedoch ebenfalls. 1000Base-T verwendet Kabel der Kategorie 5 ähnlich 100-Mbit / s-Ethernet, obwohl für die Erreichung der Gigabit-Geschwindigkeit zusätzliche Kabelpaare erforderlich sind.

Ethernet-Topologien und -Protokolle

Herkömmliches Ethernet verwendet eine Bustopologie, dh, alle Geräte oder Hosts im Netzwerk verwenden dieselbe gemeinsam genutzte Kommunikationsleitung. Jedes Gerät verfügt über eine Ethernet-Adresse, die auch als MAC-Adresse bezeichnet wird. Sendende Geräte verwenden Ethernet-Adressen, um die beabsichtigten Empfänger von Nachrichten anzugeben.

Daten, die über 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 maximal 1.518 Byte. Der Ethernet-Header enthält die Adressen des vorgesehenen Empfängers und des Absenders.

Daten, die über das Ethernet gesendet werden, 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 dafür vorgesehen ist, und liest oder verwirft den Frame entsprechend. Netzwerkadapter integrieren diese Funktion in ihre Hardware.

Geräte, die in einem Ethernet-Netzwerk senden möchten, führen zunächst eine vorläufige Überprüfung durch, um festzustellen, ob das Medium verfügbar ist oder eine Übertragung ausgeführt wird. Wenn das Ethernet verfügbar ist, überträgt das sendende Gerät auf die Leitung. Es ist jedoch möglich, dass zwei Geräte diesen Test ungefähr zur gleichen Zeit durchführen und beide gleichzeitig senden.

Aus Leistungsgründen verhindert der Ethernet-Standard nicht mehrere gleichzeitige Übertragungen. Diese sogenannten Kollisionen verursachen, wenn sie auftreten, einen Fehler bei beiden Übertragungen und erfordern, dass beide sendenden Geräte erneut senden. Ethernet verwendet einen Algorithmus, der auf zufälligen Verzögerungszeiten basiert, um die richtige Wartezeit zwischen erneuten Übertragungen zu bestimmen. Der Netzwerkadapter implementiert auch diesen Algorithmus.

Im herkömmlichen Ethernet wird dieses Protokoll zum Senden, Abhören und Erkennen von Kollisionen als CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) bezeichnet. Einige neuere Formen von Ethernet verwenden CSMA / CD nicht. Stattdessen verwenden sie das Vollduplex-Ethernet-Protokoll, das gleichzeitiges Punkt-zu-Punkt-Senden und -Empfangen ohne Abhören unterstützt.

Weitere Informationen zu Ethernet-Geräten

Wie bereits erwähnt, sind die Reichweite von Ethernet-Kabeln begrenzt, und diese Entfernungen (nur 100 Meter) reichen nicht aus, um mittlere und große Netzwerkinstallationen abzudecken. Ein Repeater in Ethernet-Netzwerken ermöglicht das Verbinden mehrerer Kabel und das Überbrücken größerer Entfernungen. 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 verschiedenen Formen. Computer und Spielekonsolen verfügen über integrierte Ethernet-Adapter. USB-zu-Ethernet-Adapter und drahtlose Ethernet-Adapter können auch für die Verwendung mit vielen Geräten konfiguriert werden.

Zusammenfassung

Ethernet ist eine der Schlüsseltechnologien des Internets. Trotz seines fortgeschrittenen Alters versorgt Ethernet weiterhin viele lokale Netzwerke der Welt mit Strom und verbessert sich kontinuierlich, um den zukünftigen Anforderungen an Hochleistungsnetzwerke gerecht zu werden.