Mandalex

Ein Ethernet ist ein schnelles Netzwerk-Protokoll für LANs. Der Name kommt von "Äther-Netz". In früheren Zeiten (zu Aristoteles) bedeutete dieser Äther sowas wie die Luft als Masse, als Medium, als Plasma, als Nebel, ... , in der sich das Göttliche abspielte. Hier ist gemeint, dass alle Daten vom einen Host in einen Kanal (den Äther) gesendet werden und irgendwie von einem anderen Host wieder herausgenommen werden.

Der Header von Ethernet sieht folgendermassen aus:

Bits | F E D C|B A 9 8||7 6 5 4|3 2 1 0 | F E D C|B A 9 8||7 6 5 4|3 2 1 0 |
-----|---------------------------------------------------------------------|
     | 1 0 1 0 1 0 1 0  1 0 1 0 1 0 1 0   1 0 1 0 1 0 1 0  1 0 1 0 1 0 1 0 |
     |---------------------------------------------------------------------|
     | 1 0 1 0 1 0 1 0  1 0 1 0 1 0 1 0   1 0 1 0 1 0 1 0  1 0 1 0 1 0 1 1 |
     |---------------------------------------------------------------------|
     |       Destination-                                                  |
     |         Adresse                  +----------------------------------|
     |                                  |         Source-                  |
     |----------------------------------+         Adresse                  |
     |                                                                     |
     |----------------------------------+----------------------------------|
     |              Typ                 |          ...Daten...             |
     |----------------------------------+          ...Daten...             |
     |                           ...Daten...                               |
     |          ...Daten...             +----------------------------------|
     |          ...Daten...             |              CRC                 |
-----|----------------------------------+----------------------------------|
  • Zuerst kommt das sogenannte Preamble, welches aus 7 Bytes mit dem Bitmuster 10101010 (Hexadezimal 0xAA) und einem Byte mit Muster 10101011 (0xAB) besteht. Dieses Preamble wird benutzt, um den Empfänger zu synchronisieren.
  • Daraufhin kommen die beiden 48-Bit-MAC-Adressen für die Destination und die Source.
  • Dann kommen 16 Bit mit einem Typ des nächst höheren Protokolls (z.B. IP).
  • Nun kommen alle Daten.
  • Zum Schluss werden noch 16 Bit angefügt, in denen ein Wert für die CRC-Überprüfung eingetragen wird.

Ethernet benutzt CSMA mit Kollisions-Detektion. Eine Übertragung verläuft nach folgendem Schema:

  1. Der Adaptor generiert ein Daten Frame aus den erhaltenen Daten.
  2. Falls der Adapter die Leitung für frei hält, wird das Paket gesendet. Ansonsten wartet er, bis die Leitung frei ist.
  3. Falls das Paket vollständig ohne Kollision gesendet werden konnte, ist der Ablauf zu Ende.
  4. Falls eine Kollision auftrat, wird das Senden sofort abgebrochen. Zudem wird ein Jam-Signal ausgesendet.
  5. Der Adaptor wartet nun eine gewisse Zeit und kehrt zurück zu Schritt 2. Die Zeit, die er wartet errechnet sich folgendermassen: Falls das Frame zum m-ten Mal kollidierte, wählt der Adaptor zufällig eine Zahl K aus der Menge {0, .. 2^m-1} aus und wartet dann K*512 Bit-Übertragungs-Einheiten.

Das Jam-Signal besteht aus 48 Bits und signalisiert jedem Benutzer, dass eine Kollision aufgetreten ist.

Das 10-Mbps-Ethernet forderte eine maximale Kabellänge von 200 Metern und bestand aus einem einzelnen Koaxialkabel, bei dem jeder Knoten sich anzapfen konnte (T-Stecker).

Das 10BaseT und das 100BaseT nennt man auch das "fast Ethernet". T steht für "Twisted Pair". Dieses Ethernet hat eine Stern-Topologie, besteht also aus mehreren Hosts und einem Hub. Die Kabel konnten maximal 100 Meter lang sein. Der Hub hat die einzige Aufgabe, die Signale, die von einem Eingang kommen, an alle Ausgänge weiterzuleiten (zu repetieren).

Für das 10BaseT wurde zudem die Manchester-Codierung benutzt, welche jedes 0-Bit in ein tief-hoch-Signal und jedes 1-Bit in ein hoch-tief-Signal übersetzte. Dadurch muss kein Zeitsignal mitgesendet werden, die Nachricht selbst gibt den Takt vor. Ausserdem konnte so sehr einfach überprüft werden, ob das Ethernet gerade benutzt wird.

Mittlerweise gibt es auch 1 Gbps- und 10 Gpbs-Ethernet. Hier werden ebenfalls Hubs verwenden, nur heissen sie hier "Buffered Distributors". Dadurch können auch hierarchische Netze aufgebaut werden, allerdings können dann wieder mehr Kollisionen entstehen und alle angehängten Ethernets müssen die gleiche Geschwindigkeit aufweisen.