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Ethernet-Standards: Ein umfassender Überblick
24.02.2025
12 Min.
Wenn die Videokonferenz ruckelt, der langsame Download frustriert und der Datenversand ein Geduldsspiel ist, leiden Stimmung und Produktivität Ihrer Beschäftigten. Die Ursache für diese Probleme könnte ein veralteter Ethernet-Standard sein, der schlicht mit dem Datenaufkommen überfordert ist und nicht mehr genug Bandbreite für moderne Anwendungen liefert.
Von 10BASE-T bis hin zu 100GBASE-T – die Welt der Ethernet-Standards ist komplex. Doch es lohnt, sich damit zu beschäftigen. Denn Netzwerkprobleme oder Datenstau können dort ihre Ursache haben. Dieser Leitfaden erklärt die wichtigsten Ethernet-Begriffe und -Standards, ordnet das Thema ein und hilft Ihnen, den Überblick zu behalten.
Inhaltsverzeichnis
Was sind Ethernet-Standards?
Moderne Unternehmen verlassen sich auf eine zuverlässige und leistungsstarke Netzwerkverbindung. Reibungslose Videokonferenzen, schneller Zugriff auf Cloud-Anwendungen und der verlässliche Versand großer Datenpakete sind in vielen Firmen das Rückgrat erfolgreichen Arbeitens. Ethernet-Standards sind dabei ein entscheidender Faktor. Sie bilden die technologische Grundlage für kabelgebundene Datenübertragungen und definieren, wie Geräte in einem Netzwerk miteinander kommunizieren.
Ethernet-Standards sind eine Reihe von Regeln und Spezifikationen, die festlegen, wie Daten in einem Netzwerk per Kabel übertragen werden. Sie regeln beispielsweise Übertragungsgeschwindigkeit, Kabeltypen, Protokolle und die maximale Kabellänge zwischen Geräten. Einfach ausgedrückt sorgen sie dafür, dass alle Geräte im Netzwerk die gleiche Sprache sprechen. So können sie Daten effizient und zuverlässig austauschen.
Verantwortlich für die Entwicklung und Pflege der Ethernet-Standards ist das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Das ist eine weltweit anerkannte Organisation, die sich der Standardisierung[HM3] von Technologien und Innovationen verschrieben hat. Innerhalb des IEEE legt die „802.3 Ethernet Working Group“ Ethernet-Standards fest.
Welche Ethernet-Standards gibt es?
Die Welt der Ethernet-Standards scheint nur auf den ersten Blick etwas unübersichtlich. Denn die Bezeichnungen folgen einer bestimmten Logik und enthalten zentrale Informationen über den jeweiligen Standard. Die Zahl am Anfang gibt die Übertragungsgeschwindigkeit in Megabit pro Sekunde (Mbit/s) oder Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) an. Der Buchstabe nach dem Bindestrich bezieht sich auf den Kabeltyp. Ein weiterer Buchstabe kann auf spezielle Details hinweisen, etwa eine bestimmte Kodierungsmethode.
Mit dieser Logik im Hinterkopf fällt schnell auf, wie rasant sich die Ethernet-Standards weiterentwickelt haben, um mit den steigenden Ansprüchen in der Arbeitswelt mitzuhalten – von den Anfängen mit 10BASE-T bis zu den heutigen Hochgeschwindigkeitsstandards wie 400GBASE-T. Die wichtigsten Meilensteine dieser Entwicklung stellen wir Ihnen im Folgenden vor.
Thick Ethernet (10Base-5): Der erste Standard
Das IEEE veröffentlicht 1983 den ersten festgelegten Ethernet-Standard als Teil des ursprünglichen Ethernet-Standards (IEEE 802.3). 10BASE-5 verwendet ein dickes Koaxialkabel (Thickwire) mit einem Durchmesser von etwa 10 Millimetern und ermöglicht eine Datenübertragung mit 10 Mbit/s über eine maximale Entfernung von 500 Metern.
Ethernet (10Base-T): Der Ursprung des Ethernets
Dieser Standard stammt aus dem Jahr 1990 und markiert den Übergang von den sperrigen Koaxialkabeln zu den flexibleren und kostengünstigeren Twisted-Pair-Kabeln. Diese Kabel sind leichter zu verlegen und zu handhaben, sodass sich Netzwerke einfacher installieren und warten lassen. Wie der Name schon andeutet, überträgt der 10BASE-T-Standard Daten mit 10 Mbit/s.
Zudem ermöglicht 10BASE-T die Sternverkabelung, bei der alle Geräte mit einem zentralen Hub oder Switch verbunden sind. Diese Topologie erhöht die Ausfallsicherheit des Netzwerks, da der Ausfall eines einzelnen Geräts nicht das gesamte Netzwerk lahmlegt.
Obwohl 10BASE-T nach heutigen Maßstäben langsam erscheint, ist dies zur damaligen Zeit ein bedeutender Fortschritt: Damit ist der Aufbau von zuverlässigen lokalen Netzwerken (LANs) in Unternehmen möglich. Dieser Standard legt den Grundstein für die Weiterentwicklung des Ethernets und trägt maßgeblich zu seiner Verbreitung bei.
Fast Ethernet (100Base-T): Verbesserte Geschwindigkeit für lokale Netzwerke
Wie schnell die Entwicklung der Technologie schon damals voranschreitet, zeigt Fast Ethernet (100Base-T). Dieser Standard etabliert sich ab 1995 und ermöglicht bereits 100 Mbit/s – also eine Verzehnfachung der Übertragungsgeschwindigkeit. Das macht Ethernet zur idealen Lösung für Unternehmen, die bandbreitenintensive Anwendungen wie große Dateiübertragungen oder Multimedia-Streaming nutzen.
Fast Ethernet basiert auf der gleichen Technologie wie 10BASE-T und nutzt ebenfalls Twisted-Pair-Kabel, was die Migration von älteren Netzwerken erleichtert. Es gibt verschiedene Varianten, darunter 100BASE-TX. Dieser Standard verwendet zwei Aderpaare im Kabel – eins für das Senden von Daten, das andere für den Empfang. Außerdem unterstützt 100BASE-TX sowohl den Halb- als auch den Vollduplex-Betrieb. Im Halbduplex-Modus können Geräte nur abwechselnd senden und empfangen und ähneln damit einer Einbahnstraße für Daten.
Gigabit-Ethernet (1000Base-T): Schnelligkeit für moderne Netzwerke
Mit der Zunahme des Datenverkehrs und der fortschreitenden Digitalisierung steigt der Bedarf an noch schnelleren Netzwerkverbindungen weiter. Im Jahr 1999 ist Gigabit-Ethernet (1000BASE-T) die Antwort darauf. Es verzehnfacht die Übertragungsgeschwindigkeit im Vergleich zu Fast Ethernet und ermöglicht somit Datenraten von 1 Gbit/s. Dieser enorme Leistungssprung macht Gigabit-Ethernet schnell zum Standard in modernen Unternehmensnetzwerken. Heute ist der Standard in der Praxis am weitesten verbreitet.
Bei 1000BASE-T spielt die Vollduplex-Kommunikation eine entscheidende Rolle. Gigabit-Ethernet unterstützt die Auto-Negotiation-Funktion. Damit handeln Geräte untereinander die optimale Übertragungsgeschwindigkeit und den Duplex-Modus aus. Angenommen, Sie verbinden Ihr Notebook mit dem Unternehmensnetzwerk: Dann tauschen sich der Computer und der Netzwerk-Switch (oder Router) mit ihrer maximalen Übertragungsgeschwindigkeit aus und nutzen automatisch den besten Modus, den beide unterstützen. Das funktioniert ohne manuelle Konfiguration.
Gigabit-Ethernet nutzt zwar ebenfalls Twisted-Pair-Kabel, benötigt allerdings höhere Qualitätsstandards. Mehr zu dem Thema finden Sie im Beitrag Was ist Ethernet?
10-Gigabit-Ethernet (10GBase-T): Highspeed für Unternehmen
Im Jahr 2002 verzehnfacht sich die Datenübertragung mit dem 10-Gigabit-Ethernet (10GBase-T) erneut. Wie der Name schon sagt, sind damit 10 Gbit/s möglich. 10GBase-T ist eine Schlüsseltechnologie für Unternehmen, die mit enormen Datenmengen arbeiten, etwa Rechenzentren.
Mit der Übertragungsgeschwindigkeit wachsen auch die Ansprüche an die Kabel. 10GBASE-T nutzt weiterhin Twisted-Pair-Kabel, jedoch sind nun noch höhere Qualitätsstandards wie Cat6a oder Cat7 erforderlich.
2.5GBASE-T und 5GBASE-T: Die neue Mittelklasse
Mit der Weiterentwicklung der Ethernet-Standards hat das IEEE die unternehmerische Praxis inzwischen überholt. Während das Gigabit-Ethernet für viele Unternehmen nicht mehr ausreicht, ist es für andere Firmen schlicht überdimensioniert. Zumal es auch eine Frage der Kosten ist, entsprechende Hardware anzuschaffen. Die Lücke schließen ab dem Jahr 2016 die neuen Standards 2.5GBASE-T und 5GBASE-T. Diese Standards sind ideal für Umgebungen, die große Datenmengen verschicken, aber längst nicht die Grenzen von 10GBase-T ausreizen, etwa Büros mit vielen gleichzeitigen Nutzer:innen, Agenturen mit vielen Multimedia-Arbeiten oder kleinere Rechenzentren.
Der entscheidende Vorteil von 2.5GBASE-T und 5GBASE-T ist, dass sie sich in der Regel mit den vorhandenen Kabeln der Kategorie 5e (oder höher) betreiben lassen. Das ist besonders attraktiv, da keine teuren Kabelneuinstallationen erforderlich sind. Auch Stromverbrauch, Wartungskosten und die Ausgaben für Switches fallen geringer aus.
25GBASE-T und 40GBASE-T: Lösung für Spezialwendungen
Ebenfalls im Jahr 2016 erscheinen die Ethernet-Standards 25GBASE-T und 40GBASE-T. Also Ethernets mit einer Übertragungsrate von 25 bzw. 40 Gbit/s. Obwohl bereits 10GBASE-T für viele Unternehmen eine mehr als ausreichende Bandbreite bietet, gibt es bestimmte Anwendungsfälle, in denen eine derart hohe Geschwindigkeit nötig ist.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn Unternehmen sehr große Datenmengen in kurzer Zeit übertragen. Etwa bei der Verarbeitung von Big Data, bei High-Performance-Computing-Anwendungen oder in Umgebungen mit einer hohen Anzahl von virtuellen Maschinen. Auch Unternehmen, die in Zukunft mit einem stark wachsenden Datenverkehr rechnen, sollten diese Ethernet-Standards in Betracht ziehen, um ihr Netzwerk zukunftssicher zu machen.
Um zwei Beispiele zu nennen: Cloud-Anbieter können in Rechenzentren 25GBASE-T-Verbindungen zwischen den Servern und den Netzwerkswitches einsetzen. Auch bei der Echtzeitanalyse von Finanzdaten oder der Verarbeitung enormer Datenmengen in der Forschung (etwa bei der Medikamentenentwicklung) sind entsprechende Leitungen notwendig.
Ethernet 100G und darüber hinaus
Für die IEEE ist das 100-Gigabit-Ethernet längst keine Zukunftsmusik mehr. Den entsprechenden Standard gibt es schon seit 2010. Er wird hauptsächlich in sehr großen Rechenzentren und in den Core-Netzwerken von Internet-Providern eingesetzt. Ethernet 100G ist so etwas wie die Schlüsseltechnologie des modernen Cloud-Computing, ohne dass wir davon wissen.
Die Entwicklungsabteilungen großer Technologieunternehmen forschen bereits an noch höheren Geschwindigkeiten wie dem 200- und 400-Gigabit-Ethernet und schließlich der Terabit-Schallmauer. Die praktische Umsetzung dieser Standards wird eine entscheidende Rolle spielen, um datenintensive Anwendungen wie künstliche Intelligenz, virtuelle Realität und das Internet der Dinge voranzutreiben. Neben der Datenübertragung spielt auch die Frage der Energieeffizienz eine entscheidende Rolle.
Ethernet-Standards im Überblick
Ethernet-Kabel – Qualität, Länge & Interferenzen
Wie bereits angedeutet spielen die Ethernet-Kabel bei der praktischen Umsetzung der verschiedenen Standards eine zentrale Rolle. Sie verbinden die Geräte und ermöglichen erst den Datentransfer. Es gibt sie in verschiedenen Standards und Qualitätsstufen, die sich in der Leistungsfähigkeit, Reichweite und Anfälligkeit für Störungen unterscheiden. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass Ihr Bedarf an Übertragungsgeschwindigkeit entscheidet, welches Kabel Sie benötigen. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Informationen zu allen Kabeltypen: von einfachen Cat5e-Kabeln für den Heimgebrauch bis hin zu hochgeschirmten Cat7-Kabeln für Rechenzentren und letztlich Glasfaser.
Cat5e (Kategorie 5e)
Cat5e-Kabel unterstützen Übertragungsfrequenzen bis zu 100 MHz und sind für Datenübertragungsraten bis zu 1 Gbit/s geeignet. Sie sind allerdings ungeschirmt (UTP = Unshielded Twisted Pair) und daher anfälliger für Interferenzen als geschirmte Kabel (STP = Shielded Twisted Pair). Für einfaches Gigabit-Ethernet in Umgebungen mit geringen Störungen sind sie eine geeignete Wahl. Allerdings stoßen sie bei höheren Geschwindigkeiten oder in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Interferenzen an ihre Grenzen.
Cat6 (Kategorie 6)
Diese Kabel unterstützen Übertragungsfrequenzen bis zu 250 MHz und sind ebenfalls für Datenübertragungsraten bis zu 1 Gbit/s geeignet. Ihr Vorteil: Sie reduzieren das Übersprechen zwischen den Aderpaaren. Cat6-Kabel sind in ungeschirmten (UTP) und geschirmten (STP) Varianten erhältlich.
Cat6a (Kategorie 6a)
Cat6a-Kabel sind speziell auf 10-Gigabit-Ethernet (10GBASE-T) ausgelegt. Sie unterstützen Übertragungsfrequenzen bis zu 500 MHz. Sie zeichnen sich durch eine verbesserte Abschirmung aus, was eine zuverlässigere Datenübertragung ermöglicht.
Cat7 (Kategorie 7)
Cat7-Kabel sind der hochwertigste Standard unter den Twisted-Pair-Kabeln und unterstützen Übertragungsfrequenzen bis zu 600 MHz. Sie sind ebenfalls für 10-Gigabit-Ethernet (10GBASE-T) geeignet und bieten eine noch bessere Abschirmung als Cat6a, da jedes Aderpaar einzeln abgeschirmt ist. Sie werden in sehr anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt – beispielsweise in Rechenzentren oder in sicherheitskritischen Anwendungen.
Glasfaser
Glasfaserkabel nutzen optische Signale zur Datenübertragung und bieten im Vergleich zu Kupferkabeln einige entscheidende Vorteile. Sie ermöglichen sehr hohe Bandbreiten über große Entfernungen und sind weniger anfällig für elektromagnetische Interferenzen. Sie sind allerdings kein direkter Ersatz für die anderen hier genannten Kabeltypen. Sie dienen als Lösung für spezielle Anwendungsbereiche, etwa in Rechenzentren, in Weitverkehrsnetzen zwischen Städten oder Ländern und in der Industrie für die Automatisierung.
Die Zukunft von Ethernet-Standards
Die Entwicklung des Ethernets sollte nicht allein an der Übertragungsgeschwindigkeit festgemacht werden. Vielmehr liegt die Zukunft dieser Technologie darin, verschiedene Entwicklungen zu antizipieren – etwa in den Bereichen Energieeffizienz, Virtualisierung und künstliche Intelligenz.
- Übertragungsgeschwindigkeit: Bleibt zentral für die Zukunft der Ethernet-Standards. Das 100-Gigabit-Ethernet etabliert sich langsam im Markt. Die nächsten großen Sprünge in Form von 400 Gigabit und sogar Terabit-Ethernet zeichnen sich schon ab.
- Energieeffizienz: Zukünftige Ethernet-Standards müssen aufgrund der stetig wachsenden Zahl vernetzter Geräte der Energieeffizienz mehr Priorität einräumen. Nur so lassen sich der Energiebedarf und damit die Kosten minimieren. Technologien wieEnergy Efficient Ethernet (EEE) und Power-over-Ethernet (PoE) ermöglichen es Geräten, den Stromverbrauch dynamisch an den Netzwerkverkehr anzupassen.
- Integration künstlicher Intelligenz: Die Integration von künstlicher Intelligenz(KI) und maschinellem Lernen (ML) in Ethernet-Netzwerke verspricht eine Revolution in der Netzwerkverwaltung und -optimierung. KI-gestützte Netzwerkgeräte können den Datenverkehr analysieren, potenzielle Engpässe vorhersagen und Ressourcen dynamisch zuweisen.
- Zusammenschluss verschiedener Netzwerktechnologien: Die nahtlose Integration verschiedener Technologien (darunter Ethernet, Wi-Fi, 5G) bietet Unternehmen die bestmögliche Konnektivität – unabhängig vom Standort.
- Software-Defined Networking (SDN): Hierbei geht es vor allem um die Verwaltung der Netzwerke. SDN bietet Ihrem Unternehmen dafür eine einzige intuitive Schnittstelle. Sie ermöglicht es Administrator:innen, Richtlinien und Regeln für das gesamte Netzwerk festzulegen. Die Datenebene, bestehend aus Switches und Routern, führt diese Anweisungen aus.
Das Wichtigste zu Ethernet-Standards in Kürze
- Ethernet-Standards sind die Grundlage für den kabelgebundenen Datenverkehr und definieren, wie Geräte in einem Netzwerk miteinander kommunizieren.
- Verantwortlich für die Entwicklung und Pflege der Ethernet-Standards ist das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
- Der erste festgelegte Ethernet-Standard war 10BASE-5, auch bekannt als Thick Ethernet. Er wurde 1983 veröffentlicht.
- Am weitesten verbreitet ist der Ethernet-Standard 1000Base-T mit 1 Gbit/s. In den kommenden Jahren dürften 2.5GBASE-T und 5GBASE-T prominenter werden.
- Für Spezialwendungen wie Cloud-Anbieter und Rechenzentren gibt es 25GBASE-T und 40GBASE-T.
- Die Zukunft von Ethernet-Standards liegt in noch höheren Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 400 Gigabit pro Sekunde, der Integration von künstlicher Intelligenz und dem Zusammenschluss unterschiedlicher Netzwerktechnologien.
24.02.2025
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