Das Ethernet

Das Ethernet gibt es seit den 1970er Jahren. Im Grunde ist das Ethernet ein Kommunikationsprotokoll. Auch heute wird es in neueren Technologien eingesetzt, doch mehr dazu später. Wie das Ethernet funktioniert und warum es so wichtig für das heimische Internet ist, erklärt WechselJetzt.de im Folgenden.

Was ist das Ethernet?

Die Netzwerktechnik Ethernet kommt vorwiegend in lokalen Netzwerken (LAN), aber auch in großen Netzwerken (WAN) vor. Es gibt verschiedene Ethernet-Standards, für welche das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) verantwortlich ist.

Durch das Ethernet Netzwerk werden LANs, WANs, das Internet, IoT-Geräte und WiFi Systeme in einem Kommunikationsnetz verbunden. Das Ethernet ist ein kabelgebundenes Netzwerk, ein Protokoll, welches Rechnern und Servern erlaubt, zu kommunizieren. Es gibt Ethernet allerdings auch als Wireless Option, obwohl es ursprünglich nur Ethernet Kabel gab. Es gibt außerdem verschiedene Ethernet-Varianten. Sie alle basieren auf denselben Prinzipien.

Ethernet wird in Rechenzentren, in privaten und internen Unternehmen, in verschiedenen Internetanwendungen und beinahe allen anderen Netzwerkverbindungen eingesetzt. Ethernet hat eine sehr universelle Einsatzfähigkeit.

Unterschied zwischen Ethernet und LAN

LAN Kabel sind im Grunde Ethernet Kabel. Das lokale LAN Kabel (Local Area Network) verbindet Router, PC und Drucker. Es ist eine Art Ethernet. Doch Ethernet kann auch durch andere Kabel genutzt werden und LAN Kabel können andere Programme als Ethernet nutzen. Dennoch ist der Unterschied für Sie als Verbraucher:in nicht sehr relevant, da beinahe alle LAN Netzwerke inzwischen Ethernet Netzwerke sind.

Wie funktioniert Ethernet?

Im Ethernet-Netzwerk werden Informationen in kleinen Fragmenten (Datenpakete) von einem Gerät zum anderen gesendet. Diese Fragmente oder auch Datenpakete enthalten Ethernet Frames. Solche Frames enthalten Standard Informationen, die immer die Quelladresse und die Zieladresse mit einschließen. Heute hat das Ethernet eigene Kommunikationskanäle, sodass es nicht zu Kollisionen kommt, auch wenn ein Computer nur an ein LAN-Kabel angeschlossen ist. Dies stellte früher teilweise ein Problem dar. Das Ethernet bildet mit der Übertragung der Frames die Grundlage für jede digitale Kommunikation.

Wo wird Ethernet genutzt?

Das Ethernet wurde für die Vernetzung von Bürogeräten entwickelt. Heute nutzt beinahe jedes lokale Netzwerk das Ethernet. Neben Wohnungen, Häusern und Rechenzentren (LAN) nutzen auch MAN und WAN Netzwerke Ethernet. Auch in der Produktion (Fabriken) wird Ethernet genutzt. In neuen Fahrzeugen (PKW und LKW) gibt es ebenfalls Ethernet.

Mbps, MBit/s, MB/s

Die Geschwindigkeit der Datenübertragung wird in verschiedenen Einheiten angegeben. Die Geschwindigkeit der mobilen Daten oder der Datenübertragung auf den USB Stick werden also in diesen Maßeinheiten gemessen. Zum einfachen Verständnis hier einmal die Unterscheidung zwischen den drei Einheiten:

1. MB/s sind Megabytes per Second. 1 MB/s sind 1024 x 1024 Bytes/Sekunde.
2. Mbps und MBit/s stehen beide für Megabits per Second. 1 Mbps oder 1 MBit/s sind genau eine Million Bits/Sekunde.
3. Achtung: MBps ist wieder eine andere Einheit und steht für Megabyte per Second.

"Byte" steht übrigens für die Speichergröße, während "Bit"für die Schnelligkeit eines Datentransfers steht. Das "M" steht generell für Mega, das "G" für Gigabit. Auch die Ethernet Verbindung wird in Megabits oder Gigabits pro Sekunde gemessen.

Farbcode Ethernet

Die Kabel der Ethernet Netzwerke sind stets in verschiedenen Farben erwerblich. Zunächst wurden zwar Koaxialkabel genutzt, doch schnell wurden die so genannten Twisted-Pair-Kabel entwickelt. Sie sind sehr flexibel und universal einsetzbar, um Geräte, Endpunkte, Hubs, Router und Server zu verbinden. Die verschiedenen Farben der Ethernet Kabel sind nützlich, um die verschiedenen Kabel visuell zu markieren und damit die Fehlerfindung zu erleichtern. Doch keine Sorge, in einem Heimnetzwerk ist meist nur ein Kabel notwendig. Ein Ethernet-Kabel unterstützt 100 Mbit/s. Für höhere Geschwindigkeiten brauchen Sie ein Gigabit Ethernet, welches zum Beispiel auch 100 Gbit/s transportieren kann.

Entstehung des Ethernet

1973 entwickelten Robert Metcalfe und David Boggs das Ethernet im Palo Alto Research Center (PARC). Das Büro nannte sich das Forschungslabor XEROX. Inspiriert war das Projekt durch die Universität Hawaii. Damals hatte das Ethernet eine Höchstgeschwindigkeit von 2,94 Mbit/s. Das damals entwickelte Ethernet bot die Grundlage für den Standard 802.3 des IEEE.

Ab den 1980er Jahren gab es das Ethernet auch für die Öffentlichkeit. Schnell wurde die Leitungsgeschwindigkeit auf 10 Mbit/s erhöht. Seither stieg die Schnelligkeit des Ethernet immer weiter. Heute sprechen wir auch bei häuslichen Computern schnell von einem Gbit/s. Dass dies heute auch möglich ist, beweist die schnelle Anpassungsfähigkeit des Ethernet. Sowohl Unternehmen als auch das Heimnetzwerk profitieren davon, denn Videostreaming oder Videospiele profitieren vom schnellen Ethernet.

Ethernet Geschwindigkeiten

Die Geschwindigkeit vom Ethernet hängt stets auch von der jeweiligen Geschwindigkeitsstufe und der TCP-Verbindungsqualität ab. Doch theoretisch gibt es bei den verschiedenen Ethernet Varianten folgende Geschwindigkeiten:

• Fast Ethernet hat mit 100 MBit/s (Netto) knapp 0,094 GBit/s (Brutto), also ungefähr 10 MByte/s
• Gigabit Ethernet hat mit 1 GBit/s eine reale Schnelligkeit von 0,94 GBit/s, also ungefähr 100 MByte/s
• Gigabit Ethernet hat mit 2,5 GBit/s eine reale Schnelligkeit von 2,4 GBit/s, also ungefähr 300 MByte/s
• Gigabit Ethernet hat mit 10 GBit/s eine reale Schnelligkeit von 9,4 GBit/s, also ungefähr 1.100 MByte/s

Ein USB 2.0 Stick hat im Vergleich 40 MByte/s. SATA-Festplatten haben 500 MByte/s. Zur Internetgeschwindigkeit gibt es hier einen Weiteren Beitrag.

Ethernet der Zukunft

In Zukunft soll es sogar Geschwindigkeiten von 200 Gb/s und 400 Gb/s geben. Dies gab die IEEE Ethernet Work Group bereits bekannt. Solche Geschwindigkeiten sind für Rechenzentren und Internet Anbieter besonders interessant.

Geforscht wird derzeit an der Entwicklung eines 800 Gb/s Ethernet. Diese Geschwindigkeiten sind besonders für den Staat und große Unternehmen interessant. Das Gigabit Ethernet wird also noch ausgebaut und angeblich sollen im Jahr 2023 die ersten Gbit/s Twisted-Pair-Kabel auf den Markt kommen. Übrigens wird auch an Glasfaserkabeln statt dem Twisted-Pair-Kabel für Ethernet geforscht.

Alternativen zum Ethernet

Bereits vor dem Ethernet gab es folgende Alternativen: ALOHAnet, Token Ring, FDDI und ARCNET. Heute sind diese Technologien veraltet. In den 1990er Jahren verbreitete sich das Ethernet universell. Schnell setzte sich das Ethernet als internationaler Standard durch, denn seine unkomplizierte, schnelle Nutzung war für Firmen und Haushalte sehr attraktiv. Daher gibt es heute kaum Alternativen zum Ethernet, wenn Sie an einem Kommunikationsprotokoll und dessen Übertragung interessiert sind.

Die Ethernet Netzwerk Topologie

Das Ethernet ist deshalb so erfolgreich geworden, weil es seine Topologie verändert hat. In der Datenübertragung gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Daten zu übertragen. Andere Technologien nutzen die sogenannte Bus Topologie. Das Ethernet jedoch wechselte schnell zur Sterntopologie. Damit wurde der Datenaustausch schneller und einfacher. Das folgende Bild macht es einfacher, sich etwas unter der Bus- und der Sterntopologie vorzustellen. Zusammen mit der Rückwärtskompatibilität im Ethernet wurde es zum Vorreiter.

Ethernet - gute und schlechte Seiten

Obwohl das Ethernet einfach und nutzerfreundlich ist, hat es einen großen Nachteil. Es hat kein festes Zeitraster und kann daher keine Ankunftszeit der Datenpakete garantieren. Damit ist der Erfolg des Übertragungsmediums nicht sicher, denn manchmal ist der Empfang der Daten zeitlich begrenzt. Da die Protokolle vorher oft auf Fehler überprüft werden, passiert keine Vielzahl von Fehlern, doch sie können eben nicht ausgeschlossen werden. In bestimmten Bereichen werden allerdings die wenigen Alternativen zum Ethernet genutzt, denn zum Beispiel in Krankenhäusern ist die Verlässlichkeit der Kommunikation entscheidend über Leben und Tod.

Erweiterungen für Ethernet

Um Ihr Ethernet zu verbessern, können Sie die folgenden Erweiterungen erwerben. Diese können dafür sorgen, dass das Ethernet zuverlässiger und sicherer wird:

• Trunking bzw. Link Aggregation
• Übertragung auf nur einem Adernpaar (Single Pair) Energy Efficient Ethernet (EEE)
• hochauflösende Zeitsynchronisation (IEEE 1588v2)
• Energieversorgung bis 100 Watt (PoE)
• Einsatz als FeldbusStorage-Anbindung
• Verschlüsselung auf MAC-Ebene (MACSec)

Wann lohnt sich das Ethernet?

In privaten Haushalten ist ein Ethernet Kabel nicht immer notwendig. Oft verbindet das WLAN bereits alle Geräte und sorgt für ausreichende Datenaustausche. Doch falls Sie eine schnelle Vernetzung benötigen, kann das Ethernet gegenüber dem Wireless Internet vorteilhaft sein. Tatsächlich wird durch Smart Homes auch das Ethernet für Zuhause immer attraktiver. Drucker und Fernseher können so mit anderen Geräten schnell und einfach kommunizieren. In vielen Firmen und Unternehmen ist dies der Fall, da Daten mit hohen Übertragungsraten von A nach B transportiert werden müssen.

Fazit

Das Ethernet schafft ein Netzwerk zwischen verschiedenen Geräten. Beinahe jeder Computer hat eine Ethernet Schnittstelle und lässt sich somit mit einem Ethernet kombinieren. Auch ein häusliches LAN Netzwerk kann mit einem Ethernet Netzwerk ausgebaut werden, indem einfache Ethernet Kabel an Geräten angeschlossen werden. Ob sich Ethernet für Sie lohnt, ist eine Abwägungsfrage, denn auch WLAN wird heute immer schneller und reicht den meisten zur privaten Datenübertragung. Doch gerade für Firmen lohnt sich das Ethernet häufig.