Was ist Ethernet?

In jedem beliebigen Büro- /Heimnetzwerk sowie im militärischen und industriellen Bereich spielt die Ethernet-Technologie eine bestimmte Rolle. Ethernet-Technologie wird auch als IEEE 802.3 bezeichnet.

Auch wenn Sie mit den technischen Aspekten von Ethernet nicht unbedingt vertraut sind, sind Ihnen die alltäglichen Aspekte davon bestimmt bekannt. Ethernet-Kabel werden oftmals einfach als Netzwerkkabel bezeichnet, da sie inzwischen derart omnipräsent sind wie Netzwerk-Tools für Computer-Netzwerke. Ethernet-Netzwerke verwenden in aller Regel einen modularen Steckverbinder RJ-45 und CAT5 Kabel für Verbindungen zwischen diversen Geräten.

Mit Ethernet-Technologie ist es ebenso möglich, sehr große Computersysteme mit vielen verschiedenen Geräten zu koppeln. Dank der modularen Kabel kann Jedermann mühelos eine Ethernet-Verbindung zwischen einem Modem, einem Router, Server, Computer und jedem anderen Gerät herstellen, das diesen Anschluss unterstützt.

Doch nicht immer war Ethernet-Technologie so einfach zu verwenden wie heute. Sie ist jedoch bereits seit langer Zeit im Umlauf - sogar wesentlich länger als Viele vermuten würden.

Wann wurde Ethernet entwickelt und standardisiert?

Ethernet wurde das erste Mal irgendwann zwischen 1973 und 1974 verwendet. Entwickelt wurde es von der Firma Xerox, während eine Technologie namens ALOHAnet als Inspiration diente.

Es dauerte jedoch bis zum Jahre 1980, dass die Ethernet-Technologie so weit entwickelt worden ist, dass sie standardisiert werden musste. Dies erfolgte über das Institute of Electrical and Electronics Engineers, abgekürzt IEEE, unter dem Namen „Project 802“. Die Idee dahinter war, Technologie für sogenannte Local Area Networks (LAN) zu standardisieren.

Im Jahre 1985 bekam Ethernet nach langwierigen Debatten letztlich die IEEE Standardisierung unter dem Code 802.3.

Die Geschichte von Ethernet.

Der Name Ethernet geht zurück auf das Wort Äther (im Englischen: Ether) – die nebelhafte Substanz, von der man annahm, sie würde den Weltraum ausfüllen und es ermöglichen, dass Radiowellen und elektrische Energie sich ausbreiten können. Die erste Patentanmeldung für Ethernet wurde von dem Unternehmen Xerox eingereicht. In diesen Patentunterlagen von 1975 werden Butler Lampson, Chuck Thacker, Robert Metcalfe und David Boggs als Erfinder dieser Technologie aufgeführt.

In seiner späteren Karriere arbeitete besonders Metcalfe sehr hart daran, Ethernet als standardmäßige Kommunikationstechnologie durchzusetzen. Doch die Konkurrenz war groß und Ethernet wurde nicht sofort als neuer Standard für Netzwerkkommunikation angenommen. Mitbewerber waren vor allen Dingen die Token-Ring- und Token-Bus-Technologie. Diese Technologien waren bereits urheberrechtlich geschützt.

Eines der Dinge, die Ethernet als standardisierte Technologie hervorheben, ist die Tatsache, dass es im Vergleich mit anderen Optionen sehr kostengünstig ist. Die ursprünglichen Ethernet Anschlüsse verwendeten koaxiale Kabel zur Übertragung von Signalen; diese Kabel wurden jedoch schon bald von CAT5 Netzwerkkabeln ersetzt, mit denen heutzutage die meisten Menschen vertraut sind.

Im Laufe der Zeit wurde Ethernet immer schneller und zuverlässiger und ist heutzutage so universell einsetzbar, dass nahezu jedes neue netzwerkfähige Gerät mit einem Ethernet-Port ausgestattet ist. Dadurch, dass Ethernet-Netzwerke mühelos um Hardware wie Switches und Hubs erweitern werden können, können diese Netzwerke zu sehr geringen Kosten stark ausgebaut werden.

Wer hat es entwickelt?

Die Erfindung der Ethernet Kommunikationstechnologie wird vor allen Dingen Butler Lampson, Chuck Thacker, Robert Metcalfe und David Boggs zugeschrieben. Ebenso wie viele andere fortschrittliche Technologien, wurde auch Ethernet in Zusammenarbeit mit einem großen Unternehmen entwickelt: Xerox. Xerox meldete offiziell ein Patent für diese Technologie an.

Im Laufe der Zeit leisten viele andere Firmen und Einzelpersonen einen bedeutenden Beitrag zur der Entwicklung von Ethernet als wichtige Kommunikationstechnologie und letztlich auch als die am häufigsten verwendete Kommunikationstechnologie in Computernetzwerken.

Wer hat es standardisiert?

Damit eine Technologie wie Ethernet offiziell standardisiert werden kann, muss sie das IEEE passieren. So war das IEEE verantwortlich für die Standardisierung von Ethernet und ermöglichte somit bis zu einem gewissen Punkt, dass moderne Computer überhaupt erst entwickelt werden konnten.

Die Evolution von Ethernet seit seiner Entstehung

Ethernet Technologie hat im Laufe der Jahre nahezu dieselbe Entwicklung durchgemacht, die auch ähnliche Technologien erfahren. So wurde es schneller, sicherer und zuverlässiger als jemals zuvor.

Eine der bedeutendsten Fortschritte für Ethernet Technologie war die Umstellung von koaxialen Kabeln auf das moderne CAT5 Kabel, das heutzutage an Ethernet Netzwerken zum Einsatz kommt. Dies ermöglicht eine größere Bandbreite und ist zu sehr geringen Kosten zu installieren.

Zu Beginn waren Ethernet-Netzwerke lediglich Netzwerke aus einer Reihe an Computern, die allesamt miteinander verkabelt waren. So war im Grunde jeder Computer mit ein und derselben Leitung verbunden. Im Laufe der Zeit konnten Ethernet-Netzwerke dieses Design mit Hilfe von Repeatern und Switches verlassen. Dies hatte einige sehr bedeutende Auswirkungen.

Bei Ethernet-Netzwerken der ersten Stunde empfing jeder Computer die Daten, die ein beliebiger Computer innerhalb dieses Netzwerks verschickte. Bei modernen Ethernet-Netzwerken kann wesentlich besser kontrolliert werden, wer Zugriff auf die Daten hat und wer nicht. Dabei können Daten speziell an einen Computer oder ein Gerät übermittelt werden, ohne dass diese Daten an jedes einzelne Gerät des Netzwerks gesandt werden.

Wenn Daten über ein Ethernet-Netzwerk verschickt werden, sind sie mit Informationen darüber versehen, woher sie kommen und für welches Gerät sie vorgesehen sind. Empfängt ein Gerät Daten, die nicht für dieses Gerät vorgesehen waren, kann es diese ignorieren und das System somit schneller und sicherer machen.

Ethernet-Netzwerke haben sich im Laufe der Zeit ebenso insofern weiterentwickelt, als dass ein Gerät nun mehrere verschiedene Protokolle verwenden kann. So werden Daten eigenständig erkannt, damit Daten, die für einen bestimmten Zielort nicht relevant sind, von diesem Gerät einfach ignoriert werden können, während sie lediglich von dem richtigen Gerät aufgenommen werden.

Ein interessanter Punkt von Ethernet-Technologie ist, dass ältere Ethernet-Netzwerke über einen bestimmten Prozess – genannt Bridging – mit neueren Ethernet-Netzwerken gekoppelt werden können.

Zudem kam eine weitere bedeutende Entwicklung der Ethernet-Technologie zum Vorschein, durch die der Aufbau von Geräten radikal verändert wurde. Ethernet-Karten wurden im Laufe der Zeit immer kleiner und kleiner. Mittlerweile sind sie so klein, dass sie direkt in ein Motherboard integriert werden können. Somit ist es nicht länger erforderlich, ein Gerät extern an das Motherboard anzuschließen bzw. einen PCI-Slot oder eine ähnliche Schnittstelle zu verwenden, um eine separate Netzwerk-Karte an einem Computer zu installieren. Neben der Vereinfachung von Ethernet-Geräten und der Absenkung von Hardware-Anforderungen sind diese Geräte zudem wesentlich preisgünstiger geworden, sodass sie einer breiteren Masse zur Verfügung stehen und in weit mehr Anwendungen zum Einsatz kommen können.

Wie sieht eine Ethernet-Topologie aus?

Die Ethernet-Technologie verwendet die sogenannte Bus-Topologie. Bei einer solchen Topologie verwendet jedes einzelne Gerät des Netzwerks dieselbe Kommunikationsleitung, um Daten zu senden und zu empfangen. Dabei werden all diese Geräte mittels einer bestimmten Adresse unterschieden. Jedes Gerät verfügt über seine ganz eigene Adresse. Dies ist die sogenannte MAC Adresse.

Bei der Ethernet Topologie werden Sie sehr häufig über den Begriff "Frames" stolpern. Dieser Begriff beschreibt das Format, in dem die Daten innerhalb des Ethernet-Netzwerks verschickt werden. Ein Frame besteht aus den Daten, die verschickt werden sollen, sowie einer Kopf- und einer Fußzeile. Dabei sind die Frames auf 1518 Bytes begrenzt.

Dadurch, dass alle Geräte eines Ethernet-Netzwerks über ein und dieselbe Leitung kommunizieren, sind die Adressen ausgesprochen wichtig, damit die Informationen die richtige Maschine bzw. das richtige Gerät erreichen. Ein solches Gerät wird in einem Ethernet-Netzwerk als „Host“ bezeichnet. Innerhalb des Datenframes, der von einem Gerät ausgesandt wird, befindet sich die Adresse des Geräts, das die Daten verschickt hat, und die Adresse des Geräts, das die Daten empfangen soll. Sie können sich das im Grunde wie ein Briefkuvert vorstellen. Auf einem Briefkuvert befinden sich sowohl die Adresse der Person, die den Brief erhalten soll, als auch Ihre Adresse, sodass der Empfänger mit nur einem Blick weiß, woher der Brief kommt. Auf die Daten – den Brief selbst – kann niemand anderes in dem System zugreifen.

Eines der Probleme der Ethernet-Technologie besteht darin, dass mehrere Hosts gleichzeitig kommunizieren können. Sie können sich das wie einen großen Raum vorstellen, in dem mehrere Personen gleichzeitig reden. Das Problem dabei: Sie versuchen herauszufinden, was eine Person sagt, während 10 andere Personen sich über die Köpfe der anderen hinweg unterhalten. Bei Ethernet bezeichnet man dieses Gewirr aus verschiedenen Stimmen als Kollision. Damit diese Kollision nicht zu einem Problem wird, wird mit Hilfe von Algorithmen festgelegt, mit welcher Verzögerung ein Gerät Daten nach einer solchen Kollision versenden muss.

Oftmals werden sogenannte Repeater in Ethernet-Netzwerke integriert, damit Daten über größere Entfernungen übermittelt werden können. Ein Hub ist ein sehr häufig verwendeter Repeater. Ein Switch ist ebenso eine Art Repeater, kann jedoch besser gesteuert werden und versendet die Daten eher als eine Art Router anstelle eines Hubs. Darüber hinaus werden auch manchmal sogenannte Bridges in Ethernet-Netzwerken eingesetzt. Diese Bridges ermöglichen eine Verbindung zwischen zwei Netzwerken mit unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen.

Heutzutage können unglaublich viele verschiedene Geräte mit einem Ethernet-Netzwerk verbunden werden. All diese Geräte sind jedoch darauf ausgelegt, mit derselben Topologie und denselben Vorteilen und Einschränkungen eines Ethernet-Netzwerks zu arbeiten. Im Laufe der Jahre hat sich diese Netzwerktopologie zu der am weitesten verbreiteten Topologie der Welt entwickelt, wenngleich auch zahlreiche Konkurrenzprodukte auf dem Markt sind. WLAN-Verbindungen verwenden dieselbe Topologie wie Ethernet-Netzwerke und sind letztlich nichts anderes als drahtlose Ethernet-Verbindungen.

Wie werden Daten in Ethernet übertragen?

Wenn Geräte miteinander über eine Ethernet-Verbindung kommunizieren möchten, dreht sich alles um den Frame bzw. den Rahmen. Dabei beschreibt dieser Frame, wie oben aufgeführt, die Daten, die übermittelt werden, sowie die jeweiligen Ziel- und Absenderadressen. Frames sind auf 1518 Bytes begrenzt, sodass mitunter zahlreiche Frames zur Übertragung hoher Datenmengen benötigt werden.

Moderne Ethernet-Verbindungen greifen bereits seit einiger Zeit auf CAT5 Kabel zurück. Diese Kabel bieten ausreichend Kapazitäten für die Bandbreite, sind ein sehr zuverlässiges und robustes Medium und eignen sich somit ideal für Computer-Netzwerke.

Für mehr Sicherheit können diese Daten unterwegs verschlüsselt werden, damit sie nicht von Unbefugten gelesen oder anderweitig verwendet werden. Zudem können sie für ein Plus an Sicherheit durch bestimmte Routen geleitet werden. Aufgrund der Funktionsweise von Ethernet-Netzwerken können diese Leitungen relativ einfach angezapft werden. Aus diesem Grund sind im Laufe der Zeit stets fortschrittlichere Sicherheitsoptionen entwickelt worden, mit deren Hilfe Daten mit dem hohen Maß an Effizienz des Ethernet-Netzwerks übermittelt werden können, ohne dabei deren Sicherheit in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen.

Welche Rolle spielen Ethernet-Transformatoren in einem Ethernet?

Ethernet-Transformatoren spielen unterschiedliche Rollen in den verschiedensten Ethernet-Netzwerken. Bei einem 10BaseT Ethernet Netzwerk agiert der Transformator hauptsächlich als Tiefpassfilter. Dies hilft bei der Verarbeitung von Störgeräuschen und stellt eine ordnungsgemäße Signalform sicher.

Bei einem 100 Mb Ethernet spielt der Transformator schon eher eine Rolle, die Transformatoren normalerweise spielen. Dabei werden sie eingesetzt um die Impedanz in dem Netzwerk anzupassen. Ebenso können sie der Isolation dienen. Die meisten Transformatoren verfügen über 100 Ohm bei einer Impedanz von 1:1.

 

Wie funktioniert ein Ethernet-Transformator?

Ein Ethernet-Transformator kann entweder die Impedanz in einem Netzwerk anpassen oder als Filter eingesetzt werden, um die Signale in bestimmten Parametern zu halten.

Was beschreibt die Anzahl der Ausgangsanschlüsse?

Diese Nummer beschreibt, wie viele Ausgangsanschlüsse eines Ethernet-Transformators als Ausgang für das Netzwerk zur Verfügung stehen.

Was ist eine Einfügedämpfung?

Die Einfügedämpfung wird in Dezibel gemessen und ist als Maximalwert in den Produktdaten angegeben. Sie beschreibt genau das, was der Name bereits vermuten lässt: Das Maß der Signalleistung, die beim Einstecken bzw. Anbinden des Geräts in ein Netzwerk verloren geht. Dabei ist es selbstverständlich umso besser, je kleiner diese Zahl ist.

Was beschreibt die maximale und minimale Betriebsfrequenz?

Die maximale und minimale Betriebsfrequenz legt den Frequenzbereich fest, in dem Ethernet-Transformatoren ordnungsgemäß funktionieren. Werden diese Grenzwerte über- bzw. unterschritten, kann dies zu Fehler oder ähnlichen Störungen führen.

Was beschreibt die maximale und minimale Temperatur?

Genau wie alle anderen elektronischen Komponenten, verfügen auch Ethernet-Transformatoren über bestimmte Betriebstemperaturen. Wird dieser Temperaturbereich verlassen, kann dies zum Ausfall des Geräts, sowie zu verringerter Leistung oder sonstigen Störungen mit dem Transformator führen.