Ethernet

Namensherkunft

• Kompositum aus ether (englisch für Äther), das Medium zur Ausbreitung von Funkwellen, und net (englisch für Netz)
• Begriff entstand um 1973 am Xerox Forschungszentrum.

Definition

• eine Technik die Software und Hardware für kabelgebundene Datennetze spezifiziert
• beschreibt wie Netzwerkgeräte Datenpakete so formatieren und übertragen können, dass andere Geräte im gleichen lokalen oder Standort-Netzwerksegment sie erkennen, empfangen und verarbeiten können.
• ursprünglich für lokale Netzwerke gedacht (daher auch LAN-Technik)
• ermöglicht Datenaustausch in Form von Datenframes zwischen den in einem lokalen Netz (LAN) angeschlossenen Geräten

Verwendung

• zum Kommunizieren mehrerer Computer, Drucker, Scanner und dergleichen unter- oder miteinander
• zum Anbinden von zentralen Speichersystemen, Überwachungssystemen, ...
• für Daten- und Nachrichtenverkehr
• die am meisten Verwendete Netzwerktechnik
• darauf basieren ein Großteil von Netzwerkkarten

Historische Formate

Es gibt vier Typen von Ethernet-Datenblöcken (englisch ethernet frames)

• Ethernet-Version I (nicht mehr benutzt, Definition 1980 durch Konsortium DEC, Intel und Xerox)
• Der Ethernet-Version-2- oder Ethernet-II-Datenblock (englisch ethernet II frame), der sogenannte DIX-Frame (Definition 1982 durch das Konsortium DEC, Intel und Xerox).

Seit 1983 entsteht der Standard IEEE 802.3. Ethernet ist quasi ein Synonym für diesen Standard. IEEE 802.3 definiert zwei Frame-Formate:

• IEEE 802.3 3.1.a Basic MAC frame
• IEEE 802.3 3.1.b Tagged MAC frame

IEEE 802.3 definiert das 16-bit-Feld nach den MAC-Adressen als Type/Length-Feld.

Datenframe

Das heute fast ausschließlich verwendete Ethernet-Datenblockformat Ethernet-II nach IEEE 802.3 (mit 802.1Q VLAN-Tag)

• das Ethernetframe ist auf der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells

Aufbau

• Ethernet überträgt die Daten seriell, beginnend jeweils mit dem untersten, niederwertigsten Bit (der „Einerstelle“) eines Bytes
• Bytes der breiteren Felder werden als BigEndians übertragen (Byte mit der höheren Wertigkeit zuerst)
• das erste Bit eines Frames ist das Multicast-Bit (Multicastadressen: meist das erste Byte mit einer ungeraden Zahl)

Präambel und SFD

Präambel:

• Datenpräambel oder Präambel ist ein Signal, das in einem Rechnernetz übertragenen Nachrichten vorangestellt wird
• besteht aus einer sieben Byte langen, alternierenden Bitfolge („101010…1010“)
• diente zur Bit-Synchronisation der Netzwerkgeräte

SFD:

• heißt "Start Frame Delimiter"
• folgt auf die Präambel
• besteht aus einer festen Bitsequenz „10101011“
• dient als Startmuster
• kennzeichnet den Beginn des Frames
• dient dem Empfänger als Zeichen für den beginnenden Frame-Anfang

Ziel- und Quell-MAC-Adresse

Die Zieladresse identifiziert die Netzwerkstation, die die Daten empfangen soll. Diese Adresse kann auch eine Multicast- oder Broadcast-Adresse sein. Die Quelladresse identifiziert den Sender. Jede MAC-Adresse der beiden Felder hat eine Länge von sechs Bytes bzw. 48 Bit.

Zwei Bit der MAC-Adresse werden zu ihrer Klassifizierung verwendet. Das erste übertragene Bit und damit Bit 0 des ersten Bytes entscheidet, ob es sich um eine Unicast- (0) oder Broadcast-/Multicast-Adresse (1) handelt. Das zweite übertragene Bit und damit Bit 1 des ersten Bytes entscheidet, ob die restlichen 46 Bit der MAC-Adresse global (0) oder lokal (1) administriert werden. Gekaufte Netzwerkkarten haben eine weltweit eindeutige MAC-Adresse, die global von einem Konsortium und der Herstellerfirma verwaltet wird. Man kann aber jederzeit individuelle MAC-Adressen wählen und den meisten Netzwerkkarten über die Treiberkonfiguration zuweisen, in denen man für das Bit 1 den Wert (1) wählt und eben spezifikationsgemäß die restlichen 46 Bit lokal verwaltet und in der Broadcast-Domäne eindeutig hält.

MAC-Adressen werden traditionell als Abfolge von sechs zweistelligen Hex-Zahlen dargestellt, die mit Doppelpunkten getrennt sind, z. B. als „08:00:01:EA:DE:21“, was der Übertragungsreihenfolge am Medium entspricht. Die einzelnen Bytes werden beginnend mit dem LSB gesendet.

Nutzdaten

• auch Payload genannt

Das Typ-Feld (EtherType)

• Ethertype beschreibt das Format bzw. das Protokoll zur Interpretation des Datenblocks
• zulässigen Werte für Ethertype werden von IEEE administriert (beschränkt sich auf die Vergabe neuer Ethertype-Werte)