Ethernet (IEEE 802.3)

Ursprünglich ging jede Nachricht, die innerhalb eines Netzwerks gesendet wurde, grundsätzlich an alle Endgeräte. Diese mussten die empfangenen Daten dann filtern und entscheiden, ob sie für sich relevant sind. Dieser gemeinsame Bus ermöglichte Broadcast-Nachrichten, protokollierte aber auch den gesamten Datenverkehr für jedes Mitglied mit – ganz klar eine Sicherheitslücke des frühen Ethernets. Daten konnte zwar verschlüsselt, der Datenverkehr an sich jedoch nicht individuell gesteuert werden. Auch Hubs können diese Sicherheitslücke nicht schließen. Abhilfe verschaffen in modernen Netzwerken Bridges und Switches, mit deren Hilfe ein Ethernet segmentiert werden kann.

Allerdings lösen auch diese Techniken nicht alle Probleme auf. Missbrauch, z. B. durch MAC-Flooding und MAC-Spoofing, ist weiterhin eine Gefahr für die Stabilität des Netzwerks und die Sicherheit kommunizierter Datenpakete. Sicheres Arbeiten in einem Ethernet bedarf daher der seriösen Nutzung aller angeschlossenen Systeme und der regelmäßigen Datenanalyse (z. B. LAN-Analyse), um theoretische Missbrauchsfälle und Störungen aufzudecken.

Solange die Datenmenge ein Ethernet nicht auslastet, funktioniert es gut. Bei Kapazitätsauslastungen von über 50 Prozent kann es allerdings zu Datenstaus kommen. Im Verlauf der technischen Weiterentwicklung von Personal Computern und dem dabei kontinuierlich steigenden Datenaufkommen mussten auch Ethernet-Netzwerke weiterentwickelt werden, um beim Fortschreiten der Technik mitzuhalten. Switches sorgen etwa für eine effizientere Verteilung von Datenpaketen und verringern die Kollisionsgefahr. Moderne Kabeltechnologien wie Twisted Pair und Glasfaser haben höhere Übertragungsraten, die den modernen Ansprüchen an ein Netzwerk gerecht werden.

Eine weitere Innovation stellt das „Ethernet Flow Control“ dar. Mit diesem Mechanismus kann die Datenübertragung temporär ganz gestoppt werden, um den Datenfluss an anderer Stelle zu erleichtern. Im Vollduplexmodus ist dies besonders praktisch, wenn ein Netzwerk relativ viele Endgeräte bedient. Dann schneidet die Flow Control bestimmte Mitglieder des Netzwerks temporär ab, um die Zuverlässigkeit des Netzwerks insgesamt zu optimieren. Allerdings kann es dabei zu Geschwindigkeitseinbußen kommen, die dann mit wiederum anderen Mechanismen wie dem Transmission Control Protocol eingedämmt werden können.

Ethernet nutzte früher weitgehend herkömmliche Koaxialkabel. Heutzutage sind Twisted-Pair-Kupferkabel und Glasfaserkabel jedoch Industriestandard und ermöglichen viel schnellere Übertragungsraten und größere Reichweiten. Ein weiterer Vorteil ist, dass Kupferkabel auch angeschlossene Geräte mit Strom versorgen können. Dieses Verfahren, auch „Power over Ethernet“ (PoE) genannt, ermöglicht energieeffizientere Netzwerke und wird in IEEE 802.3af festgelegt.

Ethernet entwickelte sich aus dem ALOHAnet, einem funkbasierten Netzwerk der Universität von Hawaii. Im Xerox Palo Alto Research Center arbeitete Visionär Robert Metcalfe bereits in den frühen 1970er Jahren an einer Frühversion des kabelgebundenen Ethernet-Protokolls. Dieses sollte zunächst die firmeninterne Arbeit erleichtern und dabei aktiv getestet werden. Die Testphase gipfelte 1976 in einer wissenschaftlichen Arbeit, die Metcalfe gemeinsam mit David Boggs veröffentlichte. Sie beschrieb lokale Netzwerke verbundener Personal Computer.

1979 gründete Metcalfe seine eigene Firma 3com, um die Entwicklung von Computern und LAN voranzutreiben und das Ethernet als Standard zu etablieren. Den Durchbruch schaffte er 1980 mit der Verabschiedung des Ethernet 1.0, das dann vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) weiterentwickelt wurde. Dieser Prozess führte zur Erfindung weiterer Techniken, darunter das Protokoll CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), das später als IEEE 802.3 bekannt wurde. Ebenso entstanden die wegweisenden Protokolle Token Bus (802.4) und Token Ring (802.5).

Zwischen 1983 und 1986 kamen die Innovationen Cheapernet, Ethernet-on-Broadband und das StarLAN dazu, bevor der Ethernet-Standard von vielen Herstellerfirmen breitere Aufmerksamkeit erfuhr. Daraufhin fingen einige kleine Firmen an, Ethernet-Netzwerke am Arbeitsplatz zu nutzen, allerdings noch über telefonbasierte Vierdrahtleitungen. Erst Anfang der 1990er Jahre wurden Ethernet-Verbindungen über Twisted-Pair- und Glasfaserkabel entwickelt, was 1995 in der Einführung des 100-Mbit/s-Standard für Ethernet nach IEEE 80.2.3u gipfelte. Gleichzeitig wurde ein Standard für Wireless-LAN (802.11) verabschiedet. 1995 gilt daher mit als Geburtsjahr des modernen Internets.