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Netzwerktechnologien und Standards - Ethernet Ethernetstandard
Netzwerktechnologien - Netzwerkstandards- Ethernet - LAN
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 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.
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.
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 während 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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