Definition von Gigabit-Ethernet in der Netzwerk-Enzyklopädie.
Was ist Gigabit-Ethernet?
Gigabit-Ethernet ist eine Art von Ethernet, die die Übertragung von Daten mit 1 Gbit/s (oder 1000 Mbit/s) sowohl über Glasfaser- als auch über Kupferkabel ermöglicht. Gigabit Ethernet konkurriert mit den Technologien Fiber Distributed Data Interface (FDDI) und Asynchronous Transfer Mode (ATM) als Alternative für Hochgeschwindigkeitsnetz-Backbones. Gigabit-Ethernet ist in den IEEE-Spezifikationen 802.3z und 802.3ab definiert.
Wie es funktioniert
Gigabit-Ethernet unterstützt ein modifiziertes CSMA/CD-Medienzugriffsverfahren (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), das dem ähnelt, das von früheren Versionen von 10-Mbps-Ethernet und 100-Mbps-Fast-Ethernet unterstützt wurde. Zu den Änderungen an CSMA/CD für Gigabit Ethernet gehört die Erweiterung der Länge des Trägers und der Slot-Zeiten, um alle Frames auf eine minimale Trägerlänge von 512 Byte zu packen. Aus der Sicht der MAC (Media Access Control)-Schnittstelle beträgt die minimale Paketgröße immer noch 64 Byte. Diese Änderungen werden vorgenommen, um eine Topologie mit einem Durchmesser von 200 Metern für Gigabit-Ethernet-Netzwerke aufrechtzuerhalten, wenn eine Shared-Media-Topologie bei Halbduplex-Kommunikation verwendet wird. Die Änderungen können sich auf die Leistung des Verkehrs mit kleineren Paketen auswirken, aber dies wird durch den Einbau einer Packet-Bursting-Funktion in Gigabit-Ethernet ausgeglichen, die es einer Station ermöglicht, vorübergehend die Kontrolle über die Leitung zu übernehmen, um eine Reihe kleiner Pakete zu senden. Beachten Sie, dass diese Änderungen an CSMA/CD nur bei der Halbduplex-Kommunikation auftreten. Bei geschalteten Vollduplex-Verbindungen gelten diese Änderungen nicht.
Da CSMA/CD verwendet wird, kann Gigabit Ethernet als relativ einfacher Upgrade-Pfad für Netzwerkadministratoren betrachtet werden, die mit 10BaseT- und Fast-Ethernet-Technologien vertraut sind. Gigabit Ethernet verwendet die gleiche Standard-802.3-Rahmenstruktur wie Standard-Ethernet, mit Rahmen zwischen 64 und 1514 Byte Länge. Im standardmäßigen Halbduplex-Modus unterstützt Gigabit Ethernet Geschwindigkeiten von 1 Gbit/s unter Verwendung von CSMA/CD, aber Vollduplex-Versionen unterstützen Geschwindigkeiten von 2 Gbit/s für Hochgeschwindigkeits-Netzwerk-Backbones.
Gigabit Ethernet kann in vier verschiedenen Verkabelungs- oder Physical Layer (PHY)-Optionen implementiert werden:
- 1000BaseCX: Verwendet eine symmetrische 150-Ohm-Twinax-Verkabelung oder eine geschirmte Twisted-Pair-Verkabelung (STP) über eine maximale Entfernung von 25 Metern. Diese Version wird hauptsächlich für den Anschluss von Switches und Routern in Verteilerschränken verwendet. Sie verwendet eine Fibre Channel-basierte 8B/10B-Kodierung mit einer seriellen Leitungsrate von 1,25 Gbit/s.
- 1000BaseLX: Verwendet Übertragungen mit langen Wellenlängen über Singlemode-Glasfaserkabel. Diese Version wird hauptsächlich für lange Kabelstrecken von bis zu 5 Kilometern verwendet.
- 1000BaseSX: Verwendet kurzwellige Übertragungen über Multimode-Glasfaserkabel. Diese Version wird hauptsächlich für kurze Kabelstrecken von bis zu 300 Metern (über 50-Mikron-Glasfaser) und bis zu 550 Metern (über 62,5-Mikron-Glasfaser) verwendet.
- 1000BaseT: Verwendet Twisted-Pair-Verkabelung der Kategorie 5 (vier Adernpaare) über eine maximale Entfernung von 100 Metern (maximaler Netzwerkdurchmesser von 200 Metern) und ist hauptsächlich für den Anschluss von Hochgeschwindigkeits-Arbeitsplätzen an Konzentratoren in nahegelegenen Verteilerschränken gedacht.
Gigabit-Ethernet-Netze können als Shared-Media-Halbduplex-Netze unter Verwendung von 1000-MBit/s-Hubs funktionieren, werden aber in der Regel als vermittelte Vollduplex-Netze unter Verwendung von 1000-MBit/s-Ethernet-Switches implementiert. Ingenieure sehen derzeit zwei Hauptverwendungen für Gigabit-Ethernet in Unternehmensnetzwerken vor:
- Hochgeschwindigkeits-Switch-Switch-Verbindungen für Netzwerk-Backbones. Typischerweise könnte man mehrere 100/1000-Mbps-Switches verbinden, um Fast-Ethernet-Inseln zu schaffen, die durch Gigabit-Ethernet-Backbones verbunden sind. Eine Alternative wäre, mehrere 10/100-Switches mit einem 100/1000-Switch zu verbinden.
- Hochgeschwindigkeits-Switch-Verbindungen für Serverfarmen, die mit Server-Backbones verbunden sind. Diese Konfiguration kann Benutzern einen 1-Gbps-Zugang zu Anwendungs- oder Dateiservern bieten.
Gigabit-Ethernet könnte schließlich für direkte Verbindungen zu Hochgeschwindigkeits-Benutzer-Workstations verwendet werden, aber derzeit ist dies ein kostspieliges Szenario, das zu implementieren ist, und die meisten Anwendungen können eine ausreichende Bandbreite nur mit Fast-Ethernet erreichen.
HINWEIS
Gigabit-Ethernet wird durch die IEEE 802.3z-Spezifikation definiert. Die Gigabit Ethernet Alliance ist ein offenes Forum zur Förderung der Zusammenarbeit und der Standards bei der industriellen Implementierung von Gigabit Ethernet. Gigabit-Ethernet-Standards wurden erst vor kurzem entwickelt und werden jetzt in Hochgeschwindigkeitsnetzen auf breiter Basis implementiert.
TIP
Die Aufrüstung eines Fast-Ethernet-Backbone-Switches zu einem Gigabit-Ethernet-Switch mit 100/1000 MBit/s ist einfach und ermöglicht den Anschluss von Hochgeschwindigkeits-Serverfarmen mit Gigabit-Ethernet-Netzwerkschnittstellenkarten (NICs). Zu den Vorteilen gehören erhöhter Durchsatz und Leistung, mehr Netzwerksegmente, mehr Bandbreite pro Segment und eine größere Anzahl von Knoten pro Segment.