Wenn du ein Kabel in deinen PC oder Router steckst, um dich mit dem Internet zu verbinden, nutzt du Ethernet. Ethernet ist der weltweit dominierende Standard für kabelgebundene lokale Netzwerke (LAN) und legt fest, wie Geräte physisch miteinander verbunden werden und nach welchen Regeln sie Daten austauschen.
Ethernet wurde in den 1970er Jahren bei Xerox entwickelt und 1983 als IEEE-Standard 802.3 veröffentlicht. Seitdem hat es sich von ursprünglich 10 Mbit/s zu Geschwindigkeiten von 100 Gbit/s und mehr entwickelt – die grundlegenden Prinzipien sind dabei erstaunlich gleich geblieben.
Das typische Ethernet-Kabel erkennst du am RJ-45-Stecker – das ist der etwas breitere Stecker, der aussieht wie ein Telefonstecker, aber größer ist. Im Inneren des Kabels befinden sich vier verdrillte Adernpaare (Twisted Pair), die Störsignale gegenseitig ausgleichen.
Ethernet-Kabel werden in sogenannte Kategorien eingeteilt, die bestimmen wie schnell und wie weit Daten übertragen werden können:
Kategorie | Max. Geschwindigkeit | Max. Länge | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|
Cat 5e | 1 Gbit/s | 100 m | Heimnetzwerke, ältere Bürogebäude |
Cat 6 | 1 Gbit/s (10 Gbit/s bis 55 m) | 100 m | Standard in modernen Büros und Heimnetzwerken |
Cat 6a | 10 Gbit/s | 100 m | Professionelle Umgebungen, Serverräume |
Cat 7 / Cat 8 | 10–40 Gbit/s | 100 m / 30 m | Rechenzentren, High-Performance-Umgebungen |
Neben Kupferkabeln gibt es auch Glasfaserkabel (Fibre), die Licht statt Strom übertragen. Glasfaser überbrückt viel größere Distanzen (mehrere Kilometer) und ist unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen – sie wird vor allem für Verbindungen zwischen Gebäuden oder im Rechenzentrum eingesetzt.
Ethernet gibt es heute in vielen Geschwindigkeitsstufen. Im Alltag begegnest du vor allem diesen:
Standard | Geschwindigkeit | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
Fast Ethernet (100BASE-TX) | 100 Mbit/s | Ältere Heimnetzwerke, einfache Büros |
Gigabit Ethernet (1000BASE-T) | 1 Gbit/s | Standard in modernen Heimnetzwerken und Büros |
10 Gigabit Ethernet (10GBASE-T) | 10 Gbit/s | Server, Rechenzentren, professionelle Umgebungen |
25 / 40 / 100 Gbit Ethernet | 25–100 Gbit/s | Große Rechenzentren, Cloud-Infrastruktur |
Daten werden in Ethernet-Netzwerken nicht als endloser Datenstrom verschickt, sondern in klar definierten Päckchen – den sogenannten Frames (Rahmen). Ein Ethernet-Frame ist wie ein Umschlag: Er enthält die Adresse des Empfängers, die Adresse des Absenders und den eigentlichen Inhalt.
┌──────────┬──────────┬────────┬──────────────────┬─────┐
│ Ziel-MAC │ Quell-MAC│ Typ │ Nutzdaten │ FCS │
│ (6 Byte) │ (6 Byte) │(2 Byte)│ (46–1500 Byte) │(4 B)│
└──────────┴──────────┴────────┴──────────────────┴─────┘Ziel-MAC: An welches Gerät soll der Frame?
Quell-MAC: Von welchem Gerät kommt der Frame?
Typ (EtherType): Welches Protokoll steckt in den Nutzdaten? (z.B. 0x0800 für IPv4, 0x0806 für ARP)
Nutzdaten (Payload): Der eigentliche Inhalt – z.B. ein IP-Paket
FCS (Frame Check Sequence): Eine Prüfsumme – der Empfänger berechnet sie neu und vergleicht. Stimmt sie nicht, wird der Frame verworfen
Die maximale Größe der Nutzdaten beträgt 1500 Byte – dieser Wert wird MTU (Maximum Transmission Unit) genannt. Pakete die größer sind, müssen vor dem Versand aufgeteilt werden.
In frühen Ethernet-Netzwerken teilten sich alle Geräte ein gemeinsames Kabel – wie eine Straße mit nur einer Fahrspur. Wollten zwei Geräte gleichzeitig senden, kam es zu einer Kollision. Um das zu regeln, wurde das CSMA/CD-Verfahren eingesetzt (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): Jedes Gerät hört zuerst ob das Medium frei ist, bevor es sendet.
Heute arbeiten fast alle Ethernet-Verbindungen im Vollduplex-Modus: Senden und Empfangen findet gleichzeitig statt – auf getrennten Leitungen. Kollisionen sind damit kein Thema mehr. CSMA/CD ist in modernen Netzwerken mit Switches daher nur noch historisch relevant.
Halbduplex | Vollduplex |
|---|---|
Senden oder Empfangen – nie beides gleichzeitig | Senden und Empfangen gleichzeitig möglich |
Kollisionen möglich → CSMA/CD nötig | Keine Kollisionen |
Veraltete Hubs, ältere Netzwerke | Standard in allen modernen Switches |
Ethernet ist der Standard für kabelgebundene lokale Netzwerke, definiert in IEEE 802.3
Das typische Ethernet-Kabel hat einen RJ-45-Stecker und enthält vier verdrillte Adernpaare
Kabelkategorien (Cat 5e, Cat 6, Cat 6a, ...) bestimmen die maximale Geschwindigkeit und Reichweite
Daten werden in Frames verschickt, die Ziel-MAC, Quell-MAC, Typ, Nutzdaten und eine Prüfsumme (FCS) enthalten
Die maximale Nutzdatengröße pro Frame beträgt 1500 Byte (MTU)
Moderne Ethernet-Verbindungen arbeiten im Vollduplex-Modus – gleichzeitiges Senden und Empfangen ohne Kollisionen
Glasfaserkabel ermöglichen größere Distanzen und höhere Geschwindigkeiten als Kupferkabel