Netzwerktechnologie und Ethernetstandard
Was ist das Ethernet?
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.
Kurzgeschichte:
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.
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.
Ethernet-Standards
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
Die 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.)
| IEEE-Standard |
Bezeichnung |
Jahr |
Datenrate |
Kabel |
max. Länge |
802.3 |
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1983
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10 MBit/s |
Koaxialkabel (DIX/AUI) |
500 Meter |
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802.3a
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1988 |
10 MBit/s |
Koaxialkabel (BNC) |
185 Meter |
802.3i |
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1990 |
10 MBit/s |
Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) |
100 Meter |
802.3j |
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10 MBit/s |
Glasfaserkabel |
2000 Meter |
802.3j |
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1992 |
10 MBit/s |
Glasfaserkabel |
2000 Meter |
802.3u |
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1995 |
100 MBit/s |
Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) |
100 Meter |
802.3u |
|
1995 |
100 MBit/s |
Glasfaserkabel |
2000 Meter |
802.3z |
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1998 |
1 GBit/s |
Glasfaserkabel |
270 Meter 550 Meter |
802.3ab |
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1999 |
1 GBit/s |
Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) |
100 Meter |
802.3ae |
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2002 |
10 GBit/s |
Glasfaserkabel |
65 Meter
850 Meter
10 Km
10 Km
40 Km
40 Km
300 Meter
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802.3ab |
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2006 |
10 GBit/s |
Twisted-Pair-Kabel (RJ-45) |
100 Meter |
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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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.
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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. |
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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
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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. |
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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
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Im Gegensatz zum normalen Thin Ethernet mit seiner Busstruktur ist ein 10BaseT-Netz sternfö
rmig 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. |
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
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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
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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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100BaseFX |
- Übertragung von 100Mb/s über LWL
- Maximale Segmentlänge von 400m
- Max. Distanz zwischen zwei 100BaseFX Switches 2000 m
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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
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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
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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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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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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