Ethernet ist eine Familie von Computernetzwerktechnologien, die häufig in lokalen Netzwerken (LAN), Metropolitan Area Networks (MAN) und Wide Area Networks (WAN) verwendet werden. Ethernet wird verwendet, um Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks wie Computer, Router und Switches zu verbinden. Es ermöglicht den Datenaustausch durch die Implementierung spezifischer Ethernet-Standards und -Protokolle.
Die Geschichte und erste Erwähnung von Ethernet
Ethernet wurde erstmals Anfang der 1970er Jahre von Robert Metcalfe, einem Forscher am Palo Alto Research Center (PARC) von Xerox, konzipiert. Er und seine Kollegen arbeiteten an einem System, um die „Alto“-Computer des Unternehmens mit einem gemeinsamen Drucker zu verbinden. Das ursprüngliche Konzept von Ethernet wurde 1973 in einem Memo von Metcalfe skizziert, in dem er ein grundlegendes Diagramm verbundener Geräte zeichnete, das der Form des Ethers ähnelte.
Aus dieser Idee entwickelte sich später eine ausgefeiltere Netzwerkarchitektur. Xerox reichte 1975 einen Patentantrag ein und die Standardisierung von Ethernet begann 1980 mit der Erstellung der Spezifikation Ethernet Version 1. Der offizielle Ethernet-Standard, bekannt als IEEE 802.3, wurde dann 1983 vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) veröffentlicht. Seitdem ist Ethernet gewachsen und hat sich weiterentwickelt, aber das Kernkonzept ist dasselbe geblieben – eine einfache, robuste Methode, Computer zu verbinden und Daten zu übertragen.
Vertiefung des Themas: Detaillierte Informationen zu Ethernet
Ethernet basiert auf der Idee, dass Knoten Nachrichten in Paketen über ein Netzwerk senden. In einem Ethernet-Netzwerk sind alle Geräte an ein zentrales Kabel oder „Bus“ angeschlossen und Daten werden in kleinen Paketen, sogenannten Frames, übertragen. Jeder Frame enthält Quell- und Zieladressen, Fehlerprüfcode und Nutzdaten.
Ethernet unterstützt verschiedene Netzwerkarchitekturen, darunter Stern-, Baum- und Bus-Topologie. Am gebräuchlichsten ist heute jedoch die Sterntopologie mit einem Ethernet-Switch in der Mitte des Sterns. Diese Konfiguration verringert die Möglichkeit von Paketkollisionen und verbessert die Effizienz und Zuverlässigkeit der Datenübertragung.
Ethernet hat sich seit seiner Einführung erheblich weiterentwickelt. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit hat sich von ursprünglich 10 Megabit pro Sekunde (Mbps) auf Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit Ethernet (1 Gbps), 10-Gigabit Ethernet, 40-Gigabit Ethernet und sogar 100-Gigabit Ethernet erhöht. Dank dieser breiten Palette kann Ethernet die Anforderungen verschiedener Benutzer erfüllen, von Heimnetzwerken bis hin zu Rechenzentren und Internet-Backbones.
Die interne Struktur von Ethernet: So funktioniert es
Ethernet basiert auf einem Protokoll namens Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). In der ursprünglichen Form von Ethernet waren alle Geräte an ein einziges Kabel angeschlossen und jedes Gerät konnte Daten senden, wenn die Leitung frei war. Wenn zwei Geräte gleichzeitig sendeten, kam es zu einer Kollision und die Geräte hörten mit der Übertragung auf und warteten eine zufällige Zeitspanne, bevor sie es erneut versuchten.
Moderne Ethernet-Netzwerke verwenden hauptsächlich eine Sterntopologie und basieren auf Ethernet-Switches, wodurch Kollisionen nahezu unmöglich sind. Daten werden von einem Port zum anderen geleitet und nicht wie beim älteren busbasierten Ethernet über alle Ports verteilt.
Jeder Ethernet-Frame beginnt mit einer Präambel und einem Start-Frame-Trennzeichen, gefolgt von Ziel- und Quelladressen, Typfeld, Nutzdaten und endet mit einer Frame-Prüfsequenz. Die Adressierung basiert auf Media Access Control (MAC)-Adressen, eindeutigen Kennungen, die jedem Gerät zugewiesen werden.
Analyse der Hauptmerkmale von Ethernet
Die Hauptmerkmale von Ethernet sind:
- Skalierbarkeit: Die Ethernet-Geschwindigkeit hat sich von 10 Mbit/s auf bis zu 100 Gbit/s und darüber hinaus entwickelt.
- Zuverlässigkeit: Ethernet verwendet ein einfaches, aber robustes Datenübertragungsmodell, das Datenintegrität und -zuverlässigkeit gewährleistet.
- Kollisionserkennung: Frühe Ethernet-Verfahren nutzten CSMA/CD zur Behandlung von Datenkollisionen. In modernen Ethernet-Netzwerken kommt es aufgrund der Verwendung von Switches und Vollduplex-Betrieb fast nie zu Kollisionen.
- Topologische Vielseitigkeit: Ethernet kann verschiedene Netzwerktopologien unterstützen, darunter Bus-, Stern- und Baumtopologie, und ist somit an unterschiedliche Netzwerkanforderungen anpassbar.
- Standardisierung: Ethernet unterliegt dem IEEE-802.3-Standard, der Kompatibilität und Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller gewährleistet.
Ethernet-Typen: Eine detaillierte Tabelle
| Typ | Geschwindigkeit | Mittel |
|---|---|---|
| Ethernet (10BASE-T) | 10 Mbit/s | Verdrilltes Paar |
| Fast Ethernet (100BASE-TX) | 100 Mbit/s | Verdrilltes Paar |
| Gigabit-Ethernet (1000BASE-T) | 1 Gbit/s | Verdrilltes Paar |
| 10-Gigabit-Ethernet (10GBASE-T) | 10 Gbit/s | Twisted Pair, Glasfaser |
| 25-Gigabit-Ethernet | 25 Gbit/s | Faser |
| 40-Gigabit-Ethernet | 40 Gbit/s | Faser |
| 100-Gigabit-Ethernet | 100 Gbit/s | Faser |
| 200-Gigabit-Ethernet | 200 Gbit/s | Faser |
| 400-Gigabit-Ethernet | 400 Gbit/s | Faser |
Einsatzmöglichkeiten von Ethernet, Probleme und Lösungen
Ethernet wird hauptsächlich für die Vernetzung von Computern in einem lokalen Bereich verwendet, beispielsweise in Privathaushalten, Büros und Rechenzentren. Es ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Ressourcen wie Dateien, Druckern und Internetverbindungen.
Trotz seiner vielen Vorteile ist Ethernet nicht ohne Probleme. Dazu können Netzwerküberlastungen, Signalverschlechterung bei langen Kabellängen und Sicherheitsbedenken gehören. Diese Probleme können jedoch häufig durch ein geeignetes Netzwerkdesign gemildert werden, z. B. durch die Verwendung von Switches zur Aufteilung des Netzwerks in kleinere Kollisionsdomänen, die Verwendung von Repeatern oder Glasfaserkabeln für die Fernkommunikation und die Implementierung von Netzwerksicherheitsmaßnahmen wie Firewalls und virtuellen privaten Netzwerken (VPNs).
Vergleich mit ähnlichen Technologien
Ethernet konkurriert in Heim- und Büroumgebungen hauptsächlich mit WLAN und in größeren Netzwerken mit Technologien wie Multi-Protocol Label Switching (MPLS) und Software Defined Networking (SDN). Während WLAN den Komfort eines drahtlosen Zugriffs bietet, bietet Ethernet normalerweise höhere Geschwindigkeiten, geringere Latenz und zuverlässigere Verbindungen. MPLS und SDN bieten erweiterte Funktionen für große Netzwerke, die über den Umfang von Ethernet hinausgehen, erfordern aber auch eine anspruchsvollere Infrastruktur und Verwaltung.
Perspektiven und zukünftige Technologien rund um Ethernet
Ethernet entwickelt sich ständig weiter. Forschung und Entwicklung konzentrieren sich auf die Erhöhung der Datenübertragungsraten, die Reduzierung der Latenz, die Verbesserung der Effizienz und die Gewährleistung der Abwärtskompatibilität mit vorhandenen Geräten. Zu den kommenden Ethernet-Fortschritten gehören Terabit-Ethernet (TbE), das Datenübertragungsraten von 1 Terabit pro Sekunde erreichen soll, und Power-over-Ethernet-Fortschritte (PoE), die eine bessere Stromversorgung über Ethernet-Kabel ermöglichen.
Proxy-Server und ihre Verbindung mit Ethernet
Proxyserver fungieren als Vermittler bei der Datenübertragung und ermöglichen verbesserte Kontrolle, Sicherheit und Funktionalität. In einem Ethernet-Netzwerk könnte ein Proxyserver eines der angeschlossenen Geräte sein, das den Datenverkehr für andere Geräte im Netzwerk verwaltet. Proxyserver können dabei helfen, Sicherheitsrichtlinien durchzusetzen, Daten-Caching zur Leistungssteigerung bereitzustellen und einen kontrollierten Zugriff auf das Internet in einem Ethernet-Netzwerk zu ermöglichen.
verwandte Links
Weitere Informationen und detailliertere Informationen zu Ethernet finden Sie in den folgenden Ressourcen:
- IEEE 802.3 Ethernet-Arbeitsgruppe: IEEE 802.3
- Einführung in Ethernet von Cisco: Ethernet-Technologien – Cisco
- Eine ausführliche Anleitung zum Ethernet: Ethernet Tutorial – LAN, Kabel, Anschlüsse, Switch
Da sich die Ethernet-Technologie ständig weiterentwickelt, wird sie zweifellos weiterhin eine Backbone-Technologie für Datennetzwerke weltweit bleiben. Ihre Einfachheit, Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit machen sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Netzwerke jeder Größe, von kleinen Heimnetzwerken bis hin zur riesigen Infrastruktur des Internets. Mit OneProxy können Sie die Robustheit der Ethernet-Technologie nutzen und gleichzeitig von der Kontrolle und Sicherheit profitieren, die Proxy-Server bieten.
