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Was ist Ethernet IEEE 802.3?

Was ist Ethernet IEEE 802.3?

Ethernet, IEEE 802.3, ist einer der am häufigsten verwendeten Standards für Computernetzwerke und allgemeine Datenkommunikation. Es ist in allen Formen der Datennetzwerke weit verbreitet, von der Verbindung zu WLAN-Hubs zu Hause über Geschäftsdatennetzwerke bis hin zu Telekommunikationsnetzwerken.

Der Ethernet-Standard wird seit vielen Jahren verwendet und ständig aktualisiert, um den Anforderungen wachsender Technologien gerecht zu werden. Die Datenkommunikationsgeschwindigkeiten sind stetig gestiegen und Ethernet, IEEE 802.3 hat seine Geschwindigkeiten entsprechend erhöht.

Obwohl Ethernet vielen bekannt ist, weil Ethernet-Verbindungen zu Hause häufig für Kabelverbindungen zwischen Computern und Breitband-Hubs verwendet werden, bieten sie auch die wesentliche Konnektivität für Datennetzwerksysteme, die in großen Unternehmen verwendet werden.

Ethernet ist wahrscheinlich am bekanntesten aufgrund der kurzen Ethernet-Patchkabel mit ihren RJ45-Anschlüssen, mit denen die meisten Desktop-Computer an Datennetzwerkrouter angeschlossen werden. Dadurch sind Ethernet-Verbindungen sehr einfach herzustellen, wodurch die Benutzerfreundlichkeit und Popularität der Ethernet-Technologie erhöht wird.

Dementsprechend bildet Ethernet heutzutage die Basistechnologie für die Konnektivität der meisten lokalen Netzwerke. Versionen davon wurden auch für größere Unternehmen entwickelt. Carrier Ethernet ist ein Beispiel dafür, wie die Technologie für die Verwendung durch Netzbetreiber oder Netzbetreiber angepasst wurde.

Ethernet-Geschichte

Der Ethernet-Standard wurde erstmals in den 1970er Jahren von der Xerox Corporation als experimentelles System auf Koaxialkabelbasis entwickelt. Die Verwendung eines CSMA / CD-Protokolls (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) zur Ermöglichung mehrerer Benutzer war für die Verwendung mit LANs vorgesehen, die bei gelegentlich starker Beanspruchung wahrscheinlich sporadisch verwendet werden.

Der Erfolg des ursprünglichen Ethernet-Projekts führte 1980 zu einer gemeinsamen Entwicklung eines 10-Mbit / s-Standards. Diesmal waren drei Unternehmen beteiligt: ​​Digital Equipment Corporation, Intel und Xerox.

Die aus dieser Entwicklung resultierende Ethernet-Version-1-Spezifikation bildete die Grundlage für den ersten IEEE 802.3-Standard, der 1983 genehmigt und schließlich 1985 als offizieller Standard veröffentlicht wurde.

Seit die ersten Ethernet-Standards geschrieben und genehmigt wurden, wurden viele Updates eingeführt, um den Ethernet-Standard mit den neuesten verfügbaren Technologien in Einklang zu bringen.

Ethernet-Netzwerkelemente

Das Ethernet IEEE 802.3 LAN besteht aus zwei Hauptelementen:

  • Medien verbinden: Die Medien, über die sich die Signale ausbreiten, sind innerhalb des Ethernet-Netzwerksystems von großer Bedeutung. Es regelt die Mehrzahl der Eigenschaften, die die Geschwindigkeit bestimmen, mit der die Daten übertragen werden können. Es gibt eine Reihe von Optionen, die verwendet werden können:
    • Koaxialkabel: Dies war einer der ersten Arten von Verbindungsmedien, die für Ethernet verwendet wurden. Typischerweise betrug die charakteristische Impedanz etwa 110 Ohm, und daher waren die normalerweise für Hochfrequenzanwendungen verwendeten Kabel nicht anwendbar. Diese Art der Verkabelung wird heutzutage für Ethernet nicht häufig verwendet, da sie teuer und schwierig zu installieren ist.
    • Twisted Pair-Kabel Typtypen von Twisted Pair können verwendet werden: Unshielded Twisted Pair (UTP) oder Shielded Twisted Pair (STP). Im Allgemeinen sind die abgeschirmten Typen besser, da sie die Streuaufnahme stärker begrenzen und daher Datenfehler reduziert werden. Es stehen verschiedene Kabeltypen zur Verfügung, da sich der Standard immer vorwärts bewegt.
    • Glasfaserkabel: Glasfaserkabel werden zunehmend verwendet, da sie eine sehr hohe Immunität gegen Aufnahme und Strahlung bieten und die Kommunikation sehr hoher Datenraten ermöglichen.
  • Netzwerkknoten Die Netzwerkknoten sind die Punkte, zu und von denen die Kommunikation stattfindet. Obwohl in den vergangenen Jahren Begriffe wie DTE, Datenendgeräte und DCE-Datenkommunikationsgeräte verwendet wurden, werden diese heutzutage bei der Betrachtung der Ethernet-Kommunikation selten verwendet. Stattdessen werden die im Ethernet-Datennetzwerk angezeigten Gerätetypen häufiger verwendet:
    • Computers: Heutzutage verfügen die meisten Computer über die Fähigkeit zur Ethernet-Konnektivität. Von den meisten Desktop-Computern wird erwartet, dass sie in einem lokalen Netzwerk arbeiten, und dies ist fast universell Ethernet-basiert. Heute wird die Ethernet-Fähigkeit in das Motherboard des Computers integriert, anstatt eine optionale Plug-In-Karte zu verwenden. Die physische Verbindung wird normalerweise über einen RJ45-Ethernet-Anschluss hergestellt.

      Bei Laptops steigt der Trend, dass sie viel dünner sind. Dies bedeutet, dass einige nicht über dedizierte Ethernet-Ports mit einem RJ45-Anschluss verfügen, da nicht genügend Platz für sie vorhanden ist. Normalerweise können sie jedoch über Ethernet über einen Adapter eine Verbindung zu einem lokalen Netzwerk herstellen. Dies gibt ihnen eine zuverlässige Kabelverbindung, wenn keine drahtlosen Verbindungen verwendet werden.

    • Router, Switches und Hubs: Die anderen Hauptelemente in lokalen Netzwerken, die Ethernet als Schnittstellenmedium verwenden, sind Router, Switches und Hubs. Mit diesen Geräten können die Daten durch die Datennetze geleitet werden, sodass sie gesendet werden und ihre relevanten Ziele erreichen können. Obwohl Router, Switches und Hubs in einigen Aspekten ähnlich sind, handelt es sich um unterschiedliche Gerätetypen, auch wenn die Begriffe häufig synonym missbraucht werden.
    • Verschiedene Geräte: In jedem lokalen Netzwerk werden neben Computern, Routern, Switches usw. eine Vielzahl von Geräten benötigt. Es werden Elemente wie Drucker usw. benötigt. Diese können auf ähnliche Weise wie jeder Computer mit dem Netzwerk verbunden werden.
    Mithilfe der Ethernet-Technologie können verschiedene Geräte mit lokalen Netzwerken verbunden werden. Viele verschiedene Gerätetypen, die für die Verwendung in lokalen Netzwerken vorgesehen sind, sind Ethernet-fähig.

Zusätzlich zu den hardwarebasierten Geräten und physischen Verbindungen, die für ein lokales Netzwerk mit Ethernet erforderlich sind, werden auch Softwaretreiber benötigt. Jedes Gerät mit einer physischen Ethernet-Verbindung verfügt über die erforderliche Software. Darüber hinaus verfügen die gängigen Betriebssysteme wie Windows, Apple iOS und Linus über Ethernet-Funktionen, die in die Basissoftware integriert sind.

Dies bedeutet, dass nur unter den außergewöhnlichsten Umständen zusätzliche Treiber geladen werden müssen, damit Geräte eine Verbindung zu einem lokalen Ethernet-Netzwerk herstellen können.

Ethernet-Netzwerktopologien

Es gibt verschiedene Netzwerktopologien, die für die Ethernet-Kommunikation verwendet werden können. Das tatsächlich verwendete Formular hängt von den Anforderungen ab.

  • Punkt zu Punkt: Dies ist die einfachste Konfiguration, da nur zwei Netzwerkeinheiten verwendet werden. In dieser einfachen Struktur wird das Kabel als Netzwerkverbindung bezeichnet. Verbindungen dieser Art werden verwendet, um Daten von einem Ort zum anderen zu transportieren und wo es zweckmäßig ist, Ethernet als Transportmechanismus zu verwenden.
  • Koaxialbus: Diese Art von Ethernet-Netzwerk wird heutzutage selten verwendet. Die Systeme verwendeten ein Koaxialkabel, bei dem sich die Netzwerkeinheiten entlang der Kabellänge befanden. Die Segmentlängen waren auf maximal 500 Meter begrenzt, und es konnten bis zu 1024 DTEs entlang ihrer Länge platziert werden. Obwohl diese Form der Netzwerktopologie heutzutage nicht installiert ist, werden möglicherweise nur noch sehr wenige Legacy-Systeme verwendet. In Anbetracht der Funktionsweise mit mehreren Knoten auf demselben Bein wird das CSMA / CD-Antikollisionsschema verwendet.
  • Sternennetzwerk: Diese Art von Ethernet-Netzwerk ist seit Anfang der neunziger Jahre die vorherrschende Topologie. Es besteht aus einer zentralen Netzwerkeinheit, die als Multi-Port-Repeater oder Hub oder als Netzwerk-Switch bezeichnet werden kann.
    Alle Verbindungen zu anderen Knoten gehen davon aus und sind Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Diese Art von Netzwerktopologie wird verwendet und erweitert. Verbindungen erstrecken sich in der Regel von einem zentralen Hub aus mithilfe einer Reihe von Routern oder Switches, um die Daten zum erforderlichen Endknoten umzuleiten.

Erkennung von Nachrichtendatenkollisionen

In den ursprünglichen Formen von Ethernet wurde eine als CSMA / CD bekannte Form der Datenkollisionserkennung verwendet. Dabei erkannten die Knoten, ob Daten gesendet wurden und ob sie sich zurückziehen und ihre Daten später erneut senden würden.

Heutzutage wird unter Verwendung der erweiterten Sterntopologie die Anforderung zur Erkennung von CSMA / CD-Datenkollisionen nicht benötigt. Kollisionen sind nur möglich, wenn Station und Vermittlung gleichzeitig versuchen, miteinander zu kommunizieren, und Kollisionen auf die einzelne Verbindung beschränkt sind.

Darüber hinaus hat der vor vielen Jahren eingeführte 10BASE-T-Standard Vollduplex-Techniken übernommen. Angesichts der damit verbundenen Verbesserungen wurde diese Technik zum Standard für zukünftige Entwicklungen des Ethernet-Standards.

Im Vollduplex können Switch und Station gleichzeitig senden und empfangen, sodass moderne Ethernet-Datennetze kollisionsfrei sind.


Wie funktioniert Ethernet?

Bei der Kommunikation über ein Datennetzwerk teilt das Ethernet-System die Daten in eine Reihe von sogenannten Frames auf. Diese Frames haben ein bestimmtes Format und enthalten jeweils die Quell- und Zieladressen.

Der Frame enthält auch Informationen zur Fehlerprüfung, damit beschädigte Daten erkannt werden können. Wenn Fehler erkannt werden, verwerfen normalerweise die höheren Schichten des Protokollstapels für das System die Daten und fordern eine erneute Übertragung an.

Ethernet übernimmt das OSI-Modell für seinen Protokollstapel. Entsprechend stellt Ethernet selbst Dienste bis zur Schicht 3, der Datenverbindungsschicht, bereit.

Ethernet hat das 48-Bit-MAC-Adressformat übernommen, das auch von anderen IEEE 802-Standards verwendet wurde. Auf diese Weise gibt es Gemeinsamkeiten zwischen vielen Standards, die es verschiedenen Datennetzwerksystemen erheblich erleichtern, nebeneinander zu arbeiten.

Metro- und Carrier-Ethernet

Es gibt Ethernet-Versionen, die für eine höhere Leistung in Verbindung mit großen U-Bahn- oder Weitverkehrsnetzen verwendet werden. Metro Ethernet und Carrier Ethernet sind zwei Begriffe, die häufig verwendet werden.

Diese beiden Begriffe werden oft fast synonym verwendet, weisen jedoch einige Unterschiede auf.

  • Metro Ethernet: Metro Ethernet bezieht sich im Allgemeinen auf eine Ethernet-Installation, die in einem Ballungsraum bereitgestellt wird - d. H. Über einen relativ weiten Bereich -, der breiter als der eines lokalen Netzwerks ist. Häufig verwenden Unternehmen Metropolitan Ethernet, um mehrere Standorte des Unternehmens über eine private Ethernet-Leitung mit einem Netzwerk zu verbinden. Dies bietet einige signifikante Vorteile gegenüber der Nutzung der öffentlichen Netzwerke in Bezug auf Geschwindigkeit, Sicherheit und Kosten. Carrier Ethernet ist jetzt der übergreifende Begriff, der verwendet wird, um den Ethernet-Typ zu beschreiben, der für Ethernet-basierte Leitungen dieser Art verwendet wird.
  • Carrier Ethernet: Carrier Ethernet oder Carrier Grade Ethernet wird normalerweise verwendet, um die Kommunikation von Punkt zu Punkt zwischen zwei Punkten oder Standorten bereitzustellen oder um Verbindungen für lokale Netzwerke usw. bereitzustellen. Carrier Etthernet wurde entwickelt, um eine Reihe anderer Dienste einzuschließen, und ermöglicht Ferndaten Teilen zwischen Unternehmen und anderen Organisationen. Dies reduziert die Kosten erheblich und behält gleichzeitig die Leistung bei.

Metro Ethernet und Carrier Ethernet sind mittlerweile etablierte Varianten, die von vielen Carriern und Dienstanbietern verwendet werden, um Unternehmen Hochleistungsverbindungen über dedizierte oder gemeinsam genutzte Hochleistungs-Ethernet-Ressourcen zu ermöglichen.

Obwohl das Ethernet-Datennetzwerk ursprünglich in den 1970er Jahren eingeführt wurde, wurde es kontinuierlich aktualisiert. Auf diese Weise konnte das Grundkonzept beibehalten und gleichzeitig die erforderlichen Leistungsniveaus bereitgestellt werden, wenn die Anforderungen an Technologie und Konnektivität steigen.

Die Ethernet-Technologie wird für die Datenvernetzung für alle Bereiche verwendet, von Heimcomputernetzwerken bis hin zu Unternehmensdatennetzen, in denen Carrier-Ethernet für die Übertragung hoher Datenmengen verwendet wird.

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