Ethernet

Ethernet

Ethernet is de traditionele technologie voor het verbinden van apparaten in een bekabeld lokaal netwerk (LAN) of wide area network (WAN), waardoor ze met elkaar kunnen communiceren via een protocol — een set regels of een gemeenschappelijke netwerktaal. Ethernet beschrijft hoe netwerkapparaten gegevens kunnen formatteren en verzenden zodat andere apparaten in hetzelfde lokale of campusnetwerksegment de informatie kunnen herkennen, ontvangen en verwerken. Een Ethernet-kabel is de fysieke, omhulde bedrading waarover de gegevens worden getransporteerd.

Aangesloten apparatuur die via een kabel toegang heeft tot een geografisch gelokaliseerd netwerk — dat wil zeggen, met een bekabelde in plaats van een draadloze verbinding — maakt waarschijnlijk gebruik van Ethernet. Van bedrijven tot gamers, diverse eindgebruikers zijn afhankelijk van de voordelen van Ethernet-connectiviteit, waaronder betrouwbaarheid en veiligheid.

Vergeleken met draadloze LAN (WLAN)-technologie, is Ethernet doorgaans minder kwetsbaar voor storingen. Het kan ook een grotere mate van netwerkbeveiliging en -controle bieden dan draadloze technologie, aangezien apparaten met elkaar moeten worden verbonden door middel van fysieke bekabeling. Dit maakt het voor buitenstaanders moeilijk om toegang te krijgen tot netwerkgegevens of bandbreedte te kapen voor onbestemde apparaten.

Waarom wordt Ethernet gebruikt?

Ethernet wordt gebruikt om apparaten in een netwerk met elkaar te verbinden en is nog steeds een populaire vorm van netwerkverbinding. Voor lokale netwerken die door specifieke organisaties worden gebruikt – zoals bedrijfskantoren, schoolcampussen en ziekenhuizen – wordt Ethernet gebruikt vanwege de hoge snelheid, beveiliging en betrouwbaarheid.

Ethernet werd aanvankelijk populair vanwege het goedkope prijskaartje in vergelijking met de concurrerende technologie van die tijd, zoals IBM’s Token Ring. Naarmate de netwerktechnologie zich ontwikkelde, bleef Ethernet populair omdat het zich kon ontwikkelen en hogere prestatieniveaus kon leveren, terwijl het ook achterwaarts compatibel bleef. De oorspronkelijke 10 megabits per seconde doorvoer van Ethernet vertienvoudigde tot 100 Mbps in het midden van de jaren negentig, en het Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (IEEE) blijft met opeenvolgende updates betere prestaties leveren. Huidige versies van Ethernet kunnen operaties tot 400 gigabit per seconde (Gbps) ondersteunen.

Voordelen en nadelen

Ethernet heeft veel voordelen voor gebruikers, en daarom is het zo populair geworden. Er zijn echter ook een paar nadelen.

Voordelen

• betrekkelijk lage kosten;
• achterwaartse compatibiliteit;
• algemeen bestand tegen ruis;
• goede kwaliteit van gegevensoverdracht;
• snelheid;
• betrouwbaarheid; en
• gegevensbeveiliging — gangbare firewalls kunnen worden gebruikt.

Nadelen

• Het is bedoeld voor kleinere netwerken met kortere afstanden.
• Mobiliteit is beperkt.
• Gebruik van langere kabels kan overspraak veroorzaken.
• Het werkt niet goed met real-time of interactieve toepassingen.
• Toenemend verkeer doet de Ethernet-snelheid dalen.
• Ontvangers bevestigen de ontvangst van datapakketten niet.
• Bij het oplossen van problemen is het moeilijk te achterhalen welke specifieke kabel of knooppunt het probleem veroorzaakt.

Ethernet vs. Wi-Fi

Wi-Fi is het meest populaire type netwerkverbinding. In tegenstelling tot bekabelde verbindingen, zoals Ethernet, is er geen fysieke kabel voor nodig; gegevens worden via draadloze signalen verzonden.

Verschillen tussen Ethernet- en Wi-Fi-verbindingen

Ethernetverbinding

• verzendt gegevens via een kabel;
• beperkte mobiliteit — een fysieke kabel is vereist;
• meer snelheid, betrouwbaarheid en veiligheid dan Wi-Fi;
• consistente snelheid;
• gegevensversleuteling is niet vereist;
• lagere latency; en
• meer complex installatieproces.

Wi-Fi verbinding

• draagt gegevens over via draadloze signalen in plaats van via een kabel;
• betere mobiliteit, omdat er geen kabels nodig zijn;
• niet zo snel, betrouwbaar of veilig als Ethernet;
• handiger — gebruikers kunnen overal verbinding maken met internet;
• onregelmatige snelheid — Wi-Fi is gevoelig voor signaalinterferentie;
• vereist data-encryptie;
• hogere latency dan Ethernet; en
• een eenvoudiger installatieproces.

Hoe Ethernet werkt

IEEE specificeert in de familie van standaarden genaamd IEEE 802.3 dat het Ethernet-protocol zowel laag 1 (fysieke laag) als laag 2 (datalinklaag) op het Open Systems Interconnection (OSI) netwerkprotocolmodel raakt.

Ethernet definieert twee eenheden van transmissie: pakket en frame. Het frame bevat niet alleen de payload van de verzonden gegevens, maar ook het volgende:

• de fysieke media access control (MAC)-adressen van zowel de verzender als de ontvanger;
• virtuele LAN (VLAN)-tagging en kwaliteit van de dienstverlening (QoS)-informatie; en
• foutcorrectie-informatie om transmissieproblemen te detecteren.

Elk frame is verpakt in een pakket dat verscheidene bytes informatie bevat om de verbinding tot stand te brengen en te markeren waar het frame begint.

Gineers bij Xerox ontwikkelden Ethernet voor het eerst in de jaren 1970; Ethernet liep aanvankelijk over coaxiale kabels. Tegenwoordig maakt een typisch Ethernet LAN gebruik van speciale soorten twisted-pair kabels of glasvezelbekabeling. Vroeger verbond Ethernet meerdere apparaten in netwerksegmenten via hubs – Layer 1 apparaten die verantwoordelijk waren voor het transporteren van netwerkgegevens – met behulp van een daisy chain of stertopologie.

Als twee apparaten die een hub delen echter tegelijkertijd proberen gegevens te verzenden, kunnen de pakketten botsen en connectiviteitsproblemen veroorzaken. Om deze digitale verkeersopstoppingen te verminderen, ontwikkelde de IEEE het Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) protocol, dat apparaten in staat stelt te controleren of een bepaalde lijn in gebruik is voordat zij nieuwe transmissies starten.

Later maakten Ethernet-hubs grotendeels plaats voor netwerkschakelaars. Omdat een hub geen onderscheid kan maken tussen punten op een netwerksegment, kan deze geen gegevens rechtstreeks van punt A naar punt B verzenden. In plaats daarvan kopieert de hub, telkens wanneer een netwerkapparaat een transmissie via een invoerpoort verzendt, de gegevens en distribueert deze naar alle beschikbare uitvoerpoorten.

In tegenstelling hiermee stuurt een switch op intelligente wijze elke gegeven poort alleen het verkeer dat bestemd is voor zijn apparaten in plaats van kopieën van alle transmissies op het netwerksegment, waardoor de beveiliging en efficiëntie worden verbeterd.

Net als bij andere netwerktypen moeten betrokken computers een netwerkinterfacekaart (NIC) bevatten om verbinding te maken met Ethernet.

Typen Ethernet-kabels

De IEEE 802.3-werkgroep keurde de eerste Ethernet-standaard goed in 1983. Sindsdien is de technologie zich blijven ontwikkelen en zijn nieuwe media, hogere transmissiesnelheden en veranderingen in de frame-inhoud opgenomen:

• 802.3ac werd geïntroduceerd om VLAN en prioriteitsmarkering mogelijk te maken.
• 802.3af definieert Power over Ethernet (PoE), wat van cruciaal belang is voor de meeste Wi-Fi- en Internet Protocol (IP)-telefonie-implementaties.
• 802.11a, b, g, n, ac en ax definiëren het equivalent van Ethernet voor WLAN’s.
• 802.3u luidde 100BASE-T in – ook bekend als Fast Ethernet – met datatransmissiesnelheden tot 100 Mbps. De term BASE-T duidt op het gebruik van twisted-pair bekabeling.

Gigabit Ethernet heeft snelheden van 1.000 Mbps — 1 gigabit of 1 miljard bits per seconde (bps) — 10 GbE, tot 10 Gbps, enzovoort. Netwerkingenieurs gebruiken 100BASE-T grotendeels om computers, printers en andere apparaten van eindgebruikers met elkaar te verbinden; om servers en opslag te beheren; en om hogere snelheden te bereiken voor netwerk-backbone-segmenten. Na verloop van tijd heeft de typische snelheid van elke verbinding de neiging om te stijgen.

Ethernetkabels verbinden netwerkapparaten met de juiste routers of modems, waarbij verschillende kabels werken met verschillende standaarden en snelheden. Zo ondersteunt de categorie 5-kabel (Cat5) traditioneel en 100BASE-T Ethernet, kan de categorie 5e-kabel (Cat5e) GbE aan en werkt categorie 6-kabel (Cat6) met 10 GbE.

Ethernet crossover-kabels, die twee apparaten van hetzelfde type met elkaar verbinden, bestaan ook, waardoor twee computers kunnen worden verbonden zonder dat er een switch of router tussen zit.