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Netzwerktechnologien und Standards - Ethernet Ethernetstandard

Netzwerktechnologien - Netzwerkstandards- Ethernet - LAN

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Ethernettechnologie und Ethernetstandard

Inhaltsübersicht

Neuer Ethernet-Standard mit 1 Tb/s Die IEEE hat einen neuen Standard für High-Speed-Ethernet-Verbindungen angekündigt: Der neue IEEE 802.3 Standard soll ab 2015 Verbindungen mit Geschwindigkeiten von 1 Tb/s ermöglichen. Ab 2020 sollen sogar Verbindungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Tb/s möglich sein. Laut IEEE steigt der Bedarf an hoher Netzwerkleistung immer stärker wächst.

Was ist das Ethernet?

Das Ethernet wurde 1973 am Xerox PARC als Teil eines umfangreichen Forschungsprojektes für verteilte Systeme entwickelt und sollte die Vorteile einer schnellen, lokalen Vernetzung mit niedrigen Fehlerraten und ohne Verzögerungen aufzeigen.

Das Ethernet ist eine kabelgebundene Datennetztechnologie für lokale Datennetze (LANs) und ermöglicht den Datenaustausch zwischen allen im lokalen Netz angeschlossenen Geräten.

Auf Grund seiner Einfachheit und der kostengünstigen Hardware hat das Ethernet bis heute eine starke Verbreitung gefunden und ist in seinen Variationen in sehr vielen LANs anzutreffen.

Was ist “Ethernet”?

Das Ethernet ist eine kabelgebundene Datennetztechnologie für lokale Datennetze (LANs) und ermöglicht den Datenaustausch zwischen allen im lokalen Netz angeschlossenen Geräten. In seiner traditionellen Ausprägung würde sich das LAN dabei nur über ein Gebäude erstrecken. Durch die Ethernet-Technologie werden heute auch Geräte über weite Entfernungen verbunden.

Was umfasst der Ethernet - Standard?

Ethernet-Standards umfasst Festlegungen für Kabeltypen und Stecker, beschreibt die Signalisierung für die Bitübertragungsschicht und legt Paketformate und Protokolle fest. Das Ethernet ist weitestgehend in der IEEE-Norm 802.3 standardisiert und wurde ab den 90er Jahre zur meistverwendeten LAN-Technologie.

Regeln -Ethernetstandards

Um Probleme beim Aufbau eines Netzwerks ( Ethernet-LAN) zu vermeiden, sind beim Aufbau des LANs eine Vielzahl von Regeln zu beachten. Regelverletzungen sind sehr häufig die Ursache für Netzwerkprobleme. So darf man im Ethernet z.B. nicht beliebig lange Kabel verwenden. Beim kaskadieren, also dem hintereinander schalten von HUBs, dürfen nicht beliebig viele Hubs verwendet. Auch eine ungünstig gewählte Netzwerkstruktur kann zu einem Fehler im LAN führen oder aber das Netzwerk unnötig belasten.

Mit etwas Grundwissen über den Aufbau von Ethernet und Netzwerken, über die Grundidee des ISO /OSI-Schichtenmodells und über die relevanten Netzwerkprotokolle lassen sich viele Probleme schon im Vorfeld vermeiden.

Durch die Schaffung der Ethernet-Standards und deren Einhaltung beim Aufbau eines Netzwerkes, lassen sich viele Fehler schon im Vorfeld vermeiden.

Übersicht Ethernet-Standards

Ethernet-Standards unterliegen einer kontinuierlichen Entwicklung und werden immer wieder durch Supplements ergänzt.

Bedeutung der Farben:
TP-Kabel =
Glasfaserkabel =
Koaxialkabel =

(Hinweis: Für mehr Deteils klicken Sie bitte auf die jeweilige Bezeichnung des Standards oder verwenden Sie das linksseitige Menü.)

Ethernet-Standards

IEEE-Standard Bezeichnung Jahr Datenrate Kabel max. Länge
802.3 10Base5 1983 10 MBit/s Koaxialkabel (DIX/AUI) 500 Meter
802.3a 10Base2 1988 10 MBit/s Koaxialkabel (BNC) 185 Meter
802.3i 10BaseT 1990 10 MBit/s Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) 100 Meter
802.3j 10Base-FB   10 MBit/s Glasfaserkabel 2000 Meter
802.3j 10BaseFL 1992 10 MBit/s Glasfaserkabel 2000 Meter
802.3u 100BaseTX 1995 100 MBit/s Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) 100 Meter
802.3u 100BaseFX 1995 100 MBit/s Glasfaserkabel 2000 Meter
802.3z 1000BaseSX
1000BaseLX
1998 1 GBit/s Glasfaserkabel 270 Meter 550 Meter
802.3ab 1000BaseT 1999 1 GBit/s Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) 100 Meter
802.3ae 10GBaseSR
10GBaseSW
10GBaseLR
10GBaseLW
10GBaseER
10GBaseEW
10GBaseLX4
2002 10 GBit/s Glasfaserkabel 65 Meter
850 Meter
10 Km
10 Km
40 Km
40 Km
300 Meter
802.3ab 10GBaseT 2006 10 GBit/s Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) 100 Meter

10Base5 Thick Ethernet Yellow-Cable (Koaxialkabel)

  • Ethernet mit einer Bandbreite von 10 Mb über Yellow-Cable.
  • Physikalische Busstrucktur.
  • Maximale Länge eines Segmentes: 500m
  • Maximal 100 Stationen pro Segment.
  • Mindestabstand zwischen zwei Stationen: 2,5m.
  • Die Stichleitung zur Station darf maximal 50m lang sein.
Das Segment ist das Yellow-Cable welches an beiden Enden mit einem Widerstand von jeweils 50Ω abgeschlossen werden muss. An das Yellow-Cable werden mit sogenannten Vampirkrallen Transceiver angebracht. Die möglichen Stellen sind am Kabel angezeichnet. Der Transceiver stellt eine AUI-Schnittstelle für die Stichleitung bereit.
Thick Ethernet

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10Base2 Thin Ethernet Cheepernet

  • 10 MBit/s.
  • Ethernet über RG58 50Ω Koaxkabel
  • BNC-Stecker und T-Stücke zur Verbindung
  • An beiden Enden ein 50Ω Abschlusswiderstand
  • Physikalische Busstrucktur
  • Maximale Länge eines Segmentes 185m
  • Maximal 30 Stationen pro Segment
  • Mindestabstand zwischen zwei Stationen 0,5m

Das Koaxialkabel beim “Thin Ethernet” (RG58) wird mit einem BNC-T-Stücken mit dem Netzwerkadapter verbunden. Das Koaxialkabel wird an der linken und rechten Seite mit dem T-Stück verbunden die untere Seite mit der Netzwerkkarte.

Am Anfang und am Ende des Kabelstrangs befinden sich auch hier Endwiderstände von 50 Ohm (Terminatoren).

Mit einem Thin Ethernet kann man Geschwindigkeiten bis 10 MBit erreichen.

10Base2

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10BaseT 802.3

  • Übertragung von 10Mb/s über Twisted Pair Kabel
  • Es werden zwei Adernpaare benötigt
  • Physikalische Sternstrucktur
  • Maximale Kabellänge: 100m
  • Mindestens Kabel Kategorie 3
  • Hub notwendig
  • Mit Switch Full-Duplex-Betrieb möglich
  • Verbindung von 2 Stationen ohne Hub mit Cros-Over-Kabel möglich

Im Gegensatz zum normalen Thin Ethernet mit seiner Busstruktur ist ein 10BaseT-Netz sternförmig aufgebaut.

Von einem Verteiler (Hub oder Switch) führen 100Ω Twisted-Pair-Kabel zu den einzelnen Rechnern. Der Anschluss erfolgt über RJ45-Stecker, wie sie auch oft bei Telefonen verwendet werden.

Stecker: RJ45 Senden (Tx) und Empfangen (Rx) findet auf unterschiedlichen Leitungspaaren statt. Im Half Duplex Betrieb wird das Empfangen wärend gesendet wird als Kollision gewertet. Dieser Fall kann nur bei Verwendung von Hubs eintreten. Hängt jede Station einzeln an einem Switch-Port ist es möglich Vollduplex zu verwenden. Es ist dann erlaubt gleichzeitig zu senden und zu empfangen. CSMA/CD Kollisionserkennug ist nicht mehr nötig und nicht vorhanden.

10BaseT

Diese Verkabelungsart beseitigt einen gravierenden Nachteil der Busstruktur. Wird der Bus nämlich an einer Stelle unterbrochen, sei es durch ein defektes Kabel oder eine übereifrige Reinigungskraft, ist das Netzwerk vollständig lahm gelegt. Bei einer sternförmigen Verkabelung ist bei einem Kabelschaden nur ein Rechner betroffen, die anderen können ganz normal im Netz weiterarbeiten.

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10Base-FB (B für Backbone)

  • Übertragung von 10Mb/s über LWL
  • Maximal 15 Repeater
  • Maximale Segmentlänge 2000m
  • Signalisierung ist synchron mit Fehlererkennung

Der 10Base-FB-Standard ist ausschließlich für Backbone-Anwendungen, er beschreibt alle Funktionen zur Datenübertragung zwischen aktiven Sternkopplern. Dieser Standard kann auch als Verbindung von Glasfaser-MAUs zu aktiven Sternkopplern eingesetzt werden. Bei dem 10Base-FB-Standard wird die synchrone optische Übertragungstechnik verwendet, die den Aufbau von repeaterfreien Backbone-Strukturen (mit einer reinen Signalaufbereitung in den Koppelelementen) ermöglicht. Es können bis zu 15 Repeater kaskadiert werden. Die maximale Segmentlänge eines 10Base-FB-Linksegments beträgt 2.000 m.

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10BaseFL

  • Übertragung von 10Mb/s über LWL
  • Maximal 5 Repeater
  • Maximale Segmentlänge 2000m

Der 10Base-FL-Standard bildet eine Erweiterung von FOIRL und ist abwärtskompatibel zu dieser Spezifikation. 10Base-FL beschreibt alle Funktionen zur Datenübertragung von einer MAU (Transceiver) zu einem aktiven Sternkoppler und Verbindungen zwischen Sternkopplern. Die Daten werden bei dem 10Base-FL-Standard asynchron übertragen und entsprechen im Wesentlichen den FOIRL-Spezifikationen. Im Gegensatz zu FOIRL sind maximal fünf Repeater für eine 3-stufige Netzhierarchie erforderlich.

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100BaseT

  • Fast Ethernet 802.3u
  • 100 MBit/s.
  • Physikalische Sternstrucktur.
  • Maximale Kabellänge: 100m.
  • Mindestens Kabel Kategorie 5

Verkabelung wie 10BaseT, aber mindestens Kabel Kategorie 5

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100BaseFX

  • Übertragung von 100Mb/s über LWL
  • Maximale Segmentlänge von 400m
  • Max. Distanz zwischen zwei 100BaseFX Switches 2000 m

Der Netzaufbau von 100Base-FX ist wie bei allen anderen 100Base-Varianten sternförmig mit einer maximalen Segmentlänge von 400 m. Werden die Verbindungen zwischen zwei 100Base-FX-Brücken oder -Switches realisiert, kann die Länge des LwL-Segments auf 2.000 m erweitert werden.

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1000BaseLX

  • Übertragung von 1000Mb/s über LWL
  • L für Long Wavelength von 1300nm
  • Max. Distanz mit Multimodefasern 550m
  • Max. Distanz mit Monomodefaser 3000m
  • Full-Duplex

1000Base-LX ist eine Variante von Gigabit-Ethernet, die mit Glasfaser arbeitet. Dabei steht der Buchstabe “L” für Long Wavelength. Bei dieser Variante kommt ein Laser mit einer Wellenlänge von 1300 nm, spezifiziert sind 1.270 nm bis 1.355 nm, zum Einsatz. 1000Base-LX kann mit Multimodefasern und mit Monomodefasern arbeiten.

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1000BaseSX

  • Übertragung von 1000Mb/s über LWL
  • S für Short Wavelength 850nm
  • Max. Distanz mit 62,5μm Multimodefasern 270m
  • Max. Distanz mit 50μm Multimodefasern 550m
  • Full-Duplex

Ethernet über eine Multimode-Glasfaser bei einer Wellenlänge von 850 nm. Die maximale Kabellänge liegt je nach Fasertype und Qualität zwischen 220 und 550 Metern.

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1000BaseT

  • Übertragung von 1000Mb/s über UTP CAT 5 Kabel (Twisted Pair)
  • T für Twisted Pair
  • Max. Distanz 100m
  • Alle vier Paare sind notwendig
  • Full-Duplex

Ethernet auf Basis von Kategorie 5 UTP-Kabeln bis maximal 100 m und 100 MHz.

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10GBaseSR

  • Übertragung von 10000Mb/s über LWL
  • S für Short Wavelength von 850nm
  • R für Serial 64B/66B Encoding
  • Max. Distanz mit 50μm Multimodefasern 65m
  • nur Full-Duplex

Ethernet über Glasfaser bei einer Wellenlänge von 850 nm und einer Kabellänge von maximal 65 Metern

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10GBaseSW

  • Übertragung von 10000Mb/s über LWL
  • S für Short Wavelength von 850nm
  • W für Serial WIS (WAN Interface Sublayer) Encoding Ethernet in SONET STS192c
  • Max. Distanz mit 50μm Multimodefasern 65m
  • nur Full-Duplex

Ethernet über Glasfaser bei einer Wellenlänge von 850 nm und einer Kabellänge von maximal 65 Metern.

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10GBaseLW

  • Übertragung von 10000Mb/s über LWL
  • L für Long Wavelength von 1310nm
  • W für Serial WIS (WAN Interface Sublayer) Encoding Ethernet in SONET STS192c
  • Max. Distanz mit 10μm Monomodefasern 10km
  • nur Full-Duplex

Ethernet über Glasfaser bei einer Wellenlänge von 1310 nm und einer Kabellänge von maximal 10 km

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10GBaseLR

  • Übertragung von 10000Mb/s über LWL
  • L für Long Wavelength von 1310nm
  • R für Serial 64B/66B Encoding
  • Max. Distanz mit 10μm Monomodefasern 10km
  • nur Full-Duplex

Ethernet über Glasfaser bei einer Wellenlänge von 1310 nm und einer Kabellänge von maximal 10 km.

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10GBaseER

  • Übertragung von 10000Mb/s über LWL
  • E für Long Wavelength von 1550nm
  • R für Serial 64B/66B Encoding
  • Max. Distanz mit 10μm Monomodefasern 40km
  • nur Full-Duplex

Ethernet über Glasfaser bei einer Wellenlänge von 1550 nm und einer Kabellänge von maximal 40 km.

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10GBaseEW

  • Übertragung von 10000Mb/s über LWL
  • E für Long Wavelength von 1550nm
  • W für Serial WIS (WAN Interface Sublayer) Encoding Ethernet in SONET STS192c
  • Max. Distanz mit 10μm Monomodefasern 40km
  • nur Full-Duplex

Ethernet über Glasfaser bei einer Wellenlänge von 1550 nm und einer Kabellänge von maximal 40 km.

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10GBaseT

  • Übertragung bis 10 GBit/s über TP-Kabel
  • RJ45, vier Adernpaare
  • Max. Distanz 55 Meter mit CAT6e (500 MHz) 100 Meter mit CAT6a (625 MHz)

Gigabit-Ethernet über Twisted-Pair galt bei seiner Einführung als das Nonplusultra. Inzwischen ist nicht nur 10 Gigabit auf der Glasfaser, sondern auch auf dem Kupferkabel möglich. Und das wie gewohnt bis zu 100 Meter. Also eine typische Kabelstrecke von 90 Meter mit zweimal 5 Meter Patchkabel mit insgesamt 4 Steckverbindungen. Das waren die vorgegebenen Bedingungen für die Standardisierung.

Das 802.3-Frame-Format wurden beibehalten. Was sich änderte, ist die PHY-Schnittstelle, die für 10 GBit/s ausgelegt wurde. Es wird nur noch eine Vollduplex-Übertragung unterstützt und die international festgelegten Störstrahlungsgrenzen nach CISPR/FCC Class A eingehalten.

10GBase-T nutzt alle vier Adernpaare des Twisted-Pair-Kabels. Die 10 GBit/s werden auf 4 Adernpaare aufgeteilt. Das sind 2,5 GBit/s. Eine solche Übertragungsrate ist unter den gegebenen Bedingungen nicht möglich. Die Maximalfrequenz wird vom Kabel vorgegeben. Deshalb wird mit verbesserten Kodierverfahren mehr Zustände (Symbole) pro Übertragungsschritt übertragen. Mit ähnlichen Verfahren wurde bereits in der analogen Modemtechnik gearbeitet.

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Wie Sie ein Ethernet-LAN einrichten, eine Ethernet LAN Verbindung erstellen, sowie welche Hardware und Software Sie benötigen, erfahren Sie in der Rubrik “INSTALLATION”

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