Ethernet

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Bei Ethernet handelt es sich um eine Technologie, mit der Hardware und Software f├╝r den Einsatz in kabelgebundenen Netzwerken spezifiziert werden. Die Ethernettechnologie hat sich im Laufe der Zeit zum beliebtesten und meistgenutzten kabelgebundenen Netzwerkstandard entwickelt, der heutzutage auch au├čerhalb geschlossener Umgebungen eingesetzt wird.

Entwicklungsgeschichte

Der Begriff Ethernet bezieht sich auf eine kabelgebundene Netzwerktechnologie, die mittlerweile den Gro├čteil des IEEE 802.3 Standards ausmacht. Die Technologie wurde in erster Linie f├╝r den Einsatz in geschlossenen B├╝roumgebungen entwickelt. Heutzutage wird Ethernet jedoch auch in vielen anderen Einsatzbereichen wie beispielsweise in Produktionsumgebungen und in Telekommunikationsnetzwerken eingesetzt. Das Ethernetprotokoll wurde in Anlehnung an das drahtlose wissenschaftliche Netzwerk ALOHANET entwickelt. Die Technologie sollte in erster Linie dazu eingesetzt werden, um Computer in einem Forschungszentrum mit dem Internet und einem Laserdrucker zu verbinden.

Das Konzept des Ethernetprotokolls wurde erstmals von Bob Metcalfe und David Boggs im Jahr 1976 in einem Whitepaper vorgestellt. In den Anfangsjahren des Ethernetprotokolls wurde als Verbindungs- und ├ťbertragungselement ein gew├Âhnliches Koaxialkabel verwendet, was f├╝r externe St├Ârungen und Ausf├Ąlle sehr anf├Ąllig war. Das Koaxialkabel, das auch als “Thick-Ethernet” bezeichnet wird, besa├č einen Umfang von 10 Millimetern und wurde ├╝ber eine sogenannte “Vampirklemme” angezapft. Im Laufe der Zeit wurde die Technologie kontinuierlich weiterentwickelt, sodass das dicke Koaxialkable durch ein d├╝nneres und flexibleres Kabel mit BNC-Steckverbinder ersetzt wurde.

Um die Effizienz zu verbessern und Netzwerkproblem effektiver aufsp├╝ren zu k├Ânnen, wurde eine neue Topologie eingef├╝hrt, die dem durchg├Ąngigen Koaxial-Kabelstrang den R├╝cken kehrte. Bei dem neuen Ethernet wurde ein zentraler Hub eingesetzt, an den die Clients nicht mehr ├╝ber Koaxialkabel, sondern ├╝ber Telefonkabel aus Kupfer angeschlossen wurde. Die ├ťbertragungsrate des Mediums blieb jedoch unver├Ąndert und die gesamte Infrastruktur agierte immer noch, als ob alle Clients an ein einziges Kabel angebunden waren. Dieser Umstand ├Ąnderte sich erst mit der Einf├╝hrung der Switches, mit denen Datenpakete gezielt an die jeweiligen Empf├Ąnger weitergeleitet werden.

Geswitchtes Ethernet

Im Laufe der Jahre wurde der Ethernetstandard fortw├Ąhrend weiterentwickelt. Nach und nach wurde jedoch der Ruf nach einem schnelleren und effizienteren Ethernetprotokoll lauter. Infolgedessen wurde der sogenannte “Switch” entwickelt, der den Siegeszug des geswitchten Ethernets einl├Ąutete. Im Gegensatz zum traditionellen Ethernetprotokoll, wo CSMA/CD-Algorithmen f├╝r die Zugriffsrechte des Mediums zust├Ąndig waren, wird beim geswitchten Ethernet das Paketrouting durch einen Switch ├╝bernommen. So wurde insbesondere den unerw├╝nschten Kollisionen entgegengewirkt, da beim geswitchten Ethernet diese lediglich zwischen Switch und Client entstehen k├Ânnen.

Die Unterst├╝tzung f├╝r das traditionelle, nicht-geswitchte Ethernet wurde aber erst mit der Einf├╝hrung des 10 Gigabit Ethernets abgeschafft. Die Standards vor der 10-GB-Marke nutzten noch allerlei raffinierte Kniffe, um hohe Transferraten zu erreichen. So kam beispielsweise beim Gigabitinternet die sogenannten “Carrier Extension” zum Einsatz. Der Einsatz dieses Features erm├Âglichte, die k├╝nstliche Vergr├Â├čerung der Frames f├╝r die Kollisionserkennung, was wiederum zu einem ineffizienten Bandbreitenmanagement f├╝hrte. Dieses wurde durch das sogenannte “Frame Bursting-Verfahren” ausgeglichen, das den Clients erm├Âglichte, mehrere Frames zu konsolidieren und gemeinsam zu verschicken.

Kabel und Standardisierung

In den Anfangsjahren wurden f├╝r die Ethernettechnologie zun├Ąchst noch Koaxialkabel verwendet. Im Laufe der Jahre haben sich jedoch Twisted-Pair-Kupfer– und Glasfaser-Kabel als die besseren Alternativen durchgesetzt. Die anfangs eingesetzte Manchesterkodierung wurde mittlerweile durch die beiden modernen Kodierungsverfahren 4B/5B und 8B/10 ersetzt, die sich nicht nur durch eine h├Âhere Sicherheit, sondern auch durch eine bessere Effizienz auszeichnen. Kupferkabel bieten neben h├Âheren Datentransferraten auch die M├Âglichkeit angeschlossene Ger├Ąte mit Strom zu versorgen. In der IEEE 802.3af wird dieses Verfahren als “Power over Ethernet”. Das heutige Internet oder auch Content Delivery Networks sind erst durch eine leistungsf├Ąhige Ethernet-Technologie m├Âglich geworden.

Einsatzgebiete abseits von Geb├Ąuden

Mit dem Begriff Industrial Ethernet werden Bem├╝hungen bezeichnet, Ger├Ąte in der industriellen Manufaktur per Ethernettechnologie einzusetzen. Diese Ger├Ąte m├╝ssen im Gegensatz zu herk├Âmmlichen Switches und Hubs einer h├Âheren Belastung standhalten und eine h├Âhere St├Âr- und Schutzsicherheit erf├╝llen. F├╝r den Einsatz in der Industrie sind zudem eigens zu diesem Zweck entwickelte Protokolle vorgesehen. Des Weiteren wird mit dem sogenannten Metro Ethernet versucht die Kostenstruktur und die Simplizit├Ąt der Ethernettechnologie auf Wide-Area-Networks (WANs) zu projizieren. Dieses Vorhaben wird vom Industriekonsortium MEF vorw├Ąrtsgetrieben und soll in kommenden Jahren kommerziell eingesetzt werden.


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