Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 16

Das Ethernet Basissystem als Fundament lokaler Netze

02.01.2009 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Aufmacher: Viele Grundlagen aus der Ethernet-V.2-Zeit haben noch heute ihre Gültigkeit; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Aufmacher: Viele Grundlagen aus der Ethernet-V.2-Zeit haben noch heute ihre Gültigkeit; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Man kann die fulminante Entwicklung des Ethernet bis zur heutigen maximalen Ausbaustufe 100 Gigabit nur dann wirklich verstehen, wenn man auf die Anfänge schaut – auf das mit 10 Megabit/s zu seiner Zeit rasend schnelle Ethernet-Basissystem. Vieles aus dieser Zeit, wie bspw. das Paketformat, ist aus Kompatibilitätsgründen auch heute noch präsent. Steigen Sie also ein in den Ethernet-Zug!

In diesem Beitrag dreht sich alles um das Ethernet V.2 nach dem ersten Industriestandard von Digital, Intel und Xerox, welches vielfach noch heute seinen Dienst tut. Aktuelle Ethernet-Varianten ergeben sich aus dem Standard IEEE 802 und werden später besprochen. Weiterentwicklungen des Ethernet-Konzeptes sind Switching, Fast Ethernet und (Multi-) Gigabit Ethernet.

Ethernet V.2 ist ein Bussystem mit einem Random-Access-Zugriffsmechanismus für das gemeinsam benutzte Übertragungsmedium, das in dieser Variante meist mit einem Koaxialkabel realisiert wird. Als Übertragungsprotokoll kommt CSMA/CD zum Einsatz. Im Kollisionsfall wird ein adaptives Verzögerungsintervall mit der Adaptionsvorschrift Binary Exponential Backoff, allerdings in modifizierter Form, benutzt.

Die Modifikation besteht darin, dass ab dem zehnten Versuch, ein- und dasselbe Paket zu übertragen, das Intervall konstant bleibt und nach der fünfzehnten Kollision ein Abbruch des Übertragungsversuches mit einer entsprechenden Meldung zu den höheren Schichten des Übertragungsprotokolls erfolgt.

Historisch gesehen wurde das System für das Übertragungsmedium Koaxialkabel entwickelt. Erst viel später kamen weitere Alternativen hinzu. Das System setzt sich aus den Basiskomponenten Station, Controller, Übertragungssystem und Interface zusammen, die hier im Einzelnen besprochen werden.

Station

Eine Station ist die Einheit, die von der Kommunikationsfähigkeit des Netzes Gebrauch macht. Sie ist also ein Computer, ein intelligentes Terminal, ein E/A-Gerät usw. In jeder Station gibt es eine Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem der Station und dem Ethernet Controller. Die Natur dieser Schnittstelle hängt von der speziellen Implementierung der Controller-Funktionen in der Station ab.

Für den Nachrichtentransport erhält der Controller zumeist einen Anschluss zum Systembus und kann so adressiert werden. Diese Methode ist jedoch nicht zwingend.

Controller

Der Controller realisiert für eine Station die Funktionen und Algorithmen, die für einen Kanalzugang benötigt werden. Dies beinhaltet Vereinbarungen über den Ablauf der Verbindung, die Codierung und die Decodierung, die Seriell-zu-parallel-Umsetzung, die Adress-Identifikation, die Fehlererkennung und die Zwischenspeicherung sowie CSMA/CD und Paketbildung.

Die Funktionen können in zwei logisch unabhängigen Einheiten, dem Sender und dem Empfänger, implementiert werden. Theoretisch könnte man die Funktionen fast vollständig in Software oder Microcode realisieren. Da diese Variante jedoch viel zu langsam arbeiten würde, bleibt es hier bei der Theorie.

1984 benötigte ein Ethernet-V.2-Adapter für einen PC eine lange Doppelkarte mit ECL/TTL-Technik. Heute gibt es PCMCIA-Adapter in Scheckkartengröße mit fast hundertfacher Leistung. Die gesamten Controller-Funktionen befinden sich dabei seit Beginn der 90er Jahre auf einem einzigen Chip.

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