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Definition Was ist die 5-4-3-Regel / Repeater-Regel?

Die 5-4-3-Regel, auch Repeater-Regel genannt, kommt bei der Erweiterung von Ethernet-basierten Netzwerken mit Repeatern zur Anwendung und ist für Ethernet-Segmente mit einer Geschwindigkeit von zehn Megabit pro Sekunde gültig. Die Regel verhindert, dass die Kollisionsdomäne des Ethernets zu groß wird und kein stabiler Netzwerkbetrieb mehr möglich ist.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
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(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com )

Die 5-4-3-Regel wird auch als Repeater-Regel oder 5-4-3-2-1-Regel bezeichnet. Die Kernaussage der Regel ist, dass ein 10Mbit-Ethernet mit einer gemeinsamen Kollisionsdomäne mithilfe von Repeatern nicht beliebig erweitert werden kann. Es dürfen maximal fünf Segmente mit vier Repeatern verbunden werden. An nur drei dieser fünf Segmente dürfen sich Endgeräte befinden. Die Bezeichnung 5-4-3-2-1-Regel leitet sich daraus ab, dass an zwei Segmenten keine Endgeräte angeschlossen sein dürfen und die Repeater eine einzige große Kollisionsdomäne schaffen. Wichtig zu wissen ist, dass die 5-4-3-Regel keine Anwendung bei Fast Ethernet oder Gigabit Ethernet findet. Hier existieren entweder andere Vorgaben oder die Erweiterung mithilfe von Repeatern ist überhaupt nicht vorgesehen.

Grundsätzliches zur Funktion eines Repeaters im Ethernet

Bei Repeatern handelt es sich um Kopplungselemente, die Übertragungsstrecken in Netzwerken verlängern. Hierfür empfangen die Geräte die Netzsignale, bereiten sie auf und senden sie wieder aus. Repeater besitzen in der Regel zwei Ports und arbeiten auf dem Layer 1 des ISO/OSI-Schichtenmodells. Für Geräte, Anwendungen und Protokolle höherer Ebenen sind die Repeater in einem Ethernet transparent. Sie greifen nicht aktiv in Protokolle oder Übertragungsverfahren höherer Ebenen ein.

Die Aufgabe des Repeaters in einem Ethernet-basierten LAN ist es, die maximal überbrückbare Distanz und die Ausdehnung des Ethernets durch Kopplung mehrerer Netzsegmente zu vergrößern. Der Repeater verbindet zwei Segmente zu einer einzigen Kollisionsdomäne. Mehrere Repeater sind kaskadiert einsetzbar. Dadurch lassen sich mehrere Netzsegmente zu einer Kollisionsdomäne verbinden. Im 10Mbit-Ethernet ist dabei die 5-4-3-Regel zu beachten.

Gründe für die Repeater-Regel

Bei Ethernet handelt es sich um ein Netzwerk mit Bus-Struktur. An das Netzwerk sind mehrere Endgeräte gleichberechtigt angeschlossen. Der Zugriff der einzelnen Endgeräte auf das gemeinsame Netzwerkmedium wird durch das CSMA/CD-Verfahren (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) geregelt. Das Verfahren verhindert, dass Geräte gleichzeitig versuchen, Informationen auf dem Medium zu übertragen und Daten durch Überlagerung (Kollision) unlesbar werden.

Das CSMA/CD-Verfahren setzt eine gewisse maximale Länge und ein bestimmtes Laufzeitverhalten des Netzwerkmediums voraus. Wird eine Kollisionsdomäne zu groß, lassen sich Kollisionen nicht mehr zuverlässig erkennen und verhindern. Dies ist darin begründet, dass zwei weit voneinander entfernte Endgeräte ihre Daten gleichzeitig senden können und die Kollision auf dem Netzwerkmedium durch die langen Laufzeiten der Signale erst nach dem Abschluss des Sendevorgangs auftritt.

Um nicht bei jeder Erweiterung eines Ethernets aufwendig berechnen zu müssen, ob die Ausdehnung der Kollisionsdomäne noch einen sinnvollen Betrieb zulässt, wurde die 5-4-3-Regel quasi als schnell anzuwendende Faustregel geschaffen. Sie stellt sicher, dass auch unter ungünstigen Bedingungen weiterhin ein stabiler Betrieb möglich ist. Die Regel hat nur für Ethernet-Netzwerke im Halb-Duplex-Betrieb mit einer Geschwindigkeit von 10 Mbit/s Gültigkeit. Geswitchte Netzwerke im Voll-Duplex-Betrieb mit separaten Kollisionsdomänen je Endgerät sind von der Repeater-Regel nicht betroffen.

Auch im Fast Ethernet gilt die Regel nicht. Werden einzelne Netzsegmente über Repeater zu einer gemeinsamen Kollisionsdomäne verbunden, sind bei Fast Ethernet abhängig vom Repeater-Typ maximal ein oder zwei Repeater einsetzbar. Ein Repeater Typ I verbindet unterschiedliche physikalische Medien (zum Beispiel Glasfaser und Kupferkabel), ein Repeater Typ II gleiche physikalische Medien. Innerhalb einer Kollisionsdomäne dürfen nur ein Repeater Typ I oder zwei Repeater Typ II eingesetzt werden. Bei Gigabit Ethernet ist die Netzwerkerweiterung über Repeater nicht üblich.

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