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Wenn du einen Computer mit einem Netzwerkkabel verbindest, können Dateien, Druckaufträge oder Spiele-Daten schnell ihren Weg finden. In der Schule verbindet ein solches Netzwerk oft PCs, Drucker und Server. Damit alle Geräte zusammenarbeiten, brauchen sie gemeinsame Regeln.
Was Ethernet macht
Ethernet ist eine Technik mit festen Regeln für die Datenübertragung in einem Netzwerk. Diese Regeln beschreiben zum Beispiel Signale, Kabel und die Form der transportierten Daten. So können Geräte verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren.
Ein Netzwerk verbindet Geräte, damit sie Daten austauschen können. Ein räumlich begrenztes Netzwerk, etwa in einer Wohnung oder einem Schulgebäude, heißt LAN. Das steht für lokales Netzwerk.
- Du erklärst, was Ethernet ist.
- Du unterscheidest Ethernet, LAN und WLAN.
- Du beschreibst den Weg von Daten im lokalen Netzwerk.
- Du kennst die Aufgaben von MAC-Adresse, Switch und Router.
Im Computerraum sind PCs und ein Drucker mit Kabeln verbunden. Eine Schülerin sendet ein Arbeitsblatt zum Drucker. Ethernet sorgt dafür, dass beide Geräte dieselben Regeln für die Übertragung verwenden.
Ethernet beschreibt die Regeln für die Übertragung. LAN beschreibt den Bereich, in dem die Geräte verbunden sind.
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Kabel und Funk
Bei Ethernet reisen Daten häufig durch Kupferkabel mit passenden Netzwerksteckern. Ethernet kann aber auch Glasfaserkabel nutzen. Glasfaser ist ein Kabel, das Daten mit Lichtsignalen überträgt.
WLAN ist ein drahtloses lokales Netzwerk. Dabei reisen Daten als Funksignale durch die Luft. WLAN und Ethernet können zusammenarbeiten: Ein Tablet nutzt WLAN, während ein Computer über Ethernet verbunden ist.
Dein Tablet ist per WLAN verbunden. Der Fernseher ist mit einem Ethernet-Kabel angeschlossen. Beide Geräte können Daten aus demselben Heimnetz erhalten.
Eine Kabelverbindung ist nicht automatisch schneller als jedes WLAN. Sie ist aber oft gleichmäßiger, weil Wände und andere Funknetze sie nicht beeinflussen.
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Daten reisen in Frames
Eine große Nachricht wird im Netzwerk in kleine Einheiten aufgeteilt. Eine solche Einheit heißt Frame. Ein Frame enthält die eigentlichen Daten und Angaben für ihren Transport.
Zu diesen Angaben gehören Absender und Ziel. Ein Frame kann außerdem eine Prüfinformation enthalten. Damit kann ein Gerät erkennen, ob Daten unterwegs beschädigt wurden.
Ein Computer schickt eine Datei an einen Netzwerkspeicher. Die Datei wird in viele Frames aufgeteilt. Jeder Frame enthält Daten sowie Angaben zum Sender und zum Ziel.
Ein Frame ist wie ein Datenumschlag: Er enthält Inhalt und Angaben für die Zustellung.
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MAC-Adresse und Switch
Eine MAC-Adresse ist eine Kennung einer Netzwerkschnittstelle. Eine Netzwerkschnittstelle ist der Anschluss, über den ein Gerät mit dem Netzwerk verbunden ist. Die MAC-Adresse besteht aus 48 Bit, also 48 Stellen mit null oder eins.
Ein Switch ist ein intelligenter Netzwerkverteiler. Er lernt, welche MAC-Adresse an welchem Anschluss erreichbar ist. Deshalb leitet er einen Frame meist nur zum passenden Anschluss weiter.
An einem Switch hängen ein PC, ein Drucker und ein Server. Der PC sendet einen Frame an den Drucker. Der Switch erkennt die Ziel-MAC-Adresse und leitet den Frame zum Drucker weiter.
Ein älterer Hub schickt eingehende Daten an alle Anschlüsse. Ein Switch arbeitet gezielter und ist deshalb in modernen Netzwerken üblich.
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Router und Internet
Ein Router verbindet unterschiedliche Netzwerke miteinander. Zu Hause verbindet er dein LAN mit dem Netzwerk deines Internetanbieters. Viele Heimrouter enthalten auch einen Switch und einen WLAN-Zugangspunkt.
Für die Reise zwischen Netzwerken nutzen Geräte eine IP-Adresse. Sie ist eine Adresse für die Kommunikation über mehrere Netzwerke hinweg. MAC-Adressen gelten nur auf einer einzelnen Verbindung im lokalen Netzwerk. Wenn ein Router Daten weiterleitet, verwendet die nächste Verbindung neue MAC-Adressen.
Dein Computer ruft eine Webseite auf. Zuerst gelangt ein Frame im Heimnetz zum Router. Der Router schickt die Daten in das nächste Netzwerk weiter. Dort werden für die nächste Verbindung wieder passende MAC-Adressen verwendet.
Ein Switch verbindet Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks. Ein Router verbindet verschiedene Netzwerke.
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Geschwindigkeit und gleichzeitiges Senden
Die Übertragungsrate sagt, wie viele Daten pro Sekunde übertragen werden können. Sie wird oft in Megabit pro Sekunde oder Gigabit pro Sekunde angegeben. Ein Gigabit pro Sekunde entspricht 1000 Megabit pro Sekunde.
Bei modernen Ethernet-Verbindungen können beide Seiten gleichzeitig senden und empfangen. Das heißt Vollduplex. Du kannst es dir wie zwei getrennte Fahrspuren vorstellen: eine zum Senden und eine zum Empfangen.
Ein Laptop lädt ein Update herunter und sendet gleichzeitig eine Sicherungskopie an einen Server. Mit Vollduplex können beide Richtungen gleichzeitig genutzt werden.
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Zusammenfassung
Ethernet ist eine verbreitete Technik für die Datenübertragung in Netzwerken. Es nutzt häufig Kupferkabel, kann aber auch über Glasfaser arbeiten. Daten reisen in Frames mit Angaben zum Sender und Ziel. Ein Switch leitet Frames innerhalb des LANs weiter, während ein Router das LAN mit anderen Netzwerken wie dem Internet verbindet.