Was ist Ethernet? Ein kompletter Leitfaden für VPN und Cybersicherheits-Nutzer

Ethernet ist das Rückgrat moderner kabelgebundener Netzwerke. Es unterstützt von Heimbüros bis hin zu Unternehmensnetzwerken. Es ist egal, ob Sie streamen, spielen oder ein VPN für den Datenschutz einsetzen. Das Verständnis von Ethernet kann Ihnen helfen, fundierte Entscheidungen für die Verbindungen zu treffen.

Im nachfolgenden Leitfaden definieren wir Ethernet, erläutern seine Kerntechnologie und erklären, warum es WLAN bei Geschwindigkeit, Stabilität und Sicherheit häufig übertrifft. Am Ende verstehen Sie, wie Ethernet funktioniert und warum es ein wichtiges Werkzeug für sicherere und schnellere Internetverbindungen ist.

Was ist Ethernet? Die Grundlagen

Ethernet ist eine grundlegende Technologie für lokale Netzwerke (LANs). Damit können Geräte über kabelgebundene Netzwerkverbindungen kommunizieren. Das Herzstück bildet das Ethernet-Protokoll. Es legt fest, wie Daten über ein Netzwerk gepackt, übertragen und empfangen werden. Ziel ist es, eine schnelle, zuverlässige und konsistente Verbindung für vernetzte Geräte zu gewährleisten.

Obwohl viele Menschen die Bequemlichkeit einer drahtlosen Verbindung bevorzugen, ist Ethernet für sichere Netzwerke nach wie vor sehr bedeutend. Kabelgebundene Verbindungen reduzieren das Risiko von drahtlosem Monitoring. Sie bieten eine stabilere Datenübertragung und sind weniger anfällig für Störungen durch benachbarte Geräte oder Signalüberlastung.

Für Aktivitäten wie den Einsatz eines virtuellen privaten Netzwerks (VPN), Online-Banking sowie Unternehmenskommunikation bietet Ethernet eine stabilere und sicherere Verbindung als drahtlose Netzwerke. Durch das Speichern Ihrer Daten über eine kabelgebundene Verbindung werden die üblichen WLAN-Risiken reduziert. Es wird auch eine zuverlässige Leistung gewährleistet. Daher ist Ethernet ein Eckpfeiler für ein sicheres und effizientes Netzwerkdesign.

Wie funktioniert Ethernet?

Wie andere Technologien der Datenverbindungsschicht organisiert Ethernet Daten in Einheiten. Sie werden als Frames bezeichnet, um sie über physische Medien wie Kupfer- oder Glasfaserkabel zu übertragen. Jeder Frame enthält einen Teil der Daten sowie Adressierungs- und Fehlerprüfungsinformationen. Damit wird sichergestellt, dass er das richtige Gerät präzise erreicht.

Geräte im Netzwerk werden durch eindeutige MAC-Adressen identifiziert. Sie helfen dabei, Frames an die entsprechenden Empfänger zu übertragen. Nach dem Empfang setzt das Zielgerät die Frames wieder zusammen, um die ursprünglichen Daten zu rekonstruieren.

Die Zuverlässigkeit wird zusätzlich durch eine in jeden Frame integrierte Fehlerprüfung unterstützt. Werden beschädigte Daten erkannt, wird der Frame erneut übertragen. Das gewährleistet die Genauigkeit.

In frühen Ethernet-Designs teilten sich mehrere Geräte dasselbe Kabel. Versuchten zwei Geräte gleichzeitig, Daten zu senden, überlagerten sich die Signale und es kam zu einer sogenannten Kollision. Dadurch wurden die übertragenen Daten unlesbar.

Um das Problem zu lösen, wurde das Verfahren Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) eingeführt. Bei CSMA/CD „hörten" die Geräte vor dem Senden auf das Kabel. Stellten sie fest, dass eine andere Übertragung stattfindet, warteten sie. Trat dennoch eine Kollision auf, stoppten beide Geräte. Sie warteten eine zufällige Zeitspanne und versuchten es dann erneut. Das System ermöglichte eine geordnete Kommunikation, selbst wenn sich viele Geräte ein einziges Kabel teilten.

Moderne Ethernet-Netzwerke sind nicht mehr auf ein einziges gemeinsames Kabel angewiesen. Stattdessen verwenden sie in der Regel Switches. Sie weisen jedem Gerät eine eigene dedizierte Verbindung zu. Durch diese Konstruktion konkurrieren die Geräte nicht mehr um dasselbe Medium. Daher sind Kollisionen praktisch ausgeschlossen. Ethernet arbeitet heutzutage auch im Vollduplex-Modus. Damit können Geräte gleichzeitig und ohne Interferenzen Daten senden sowie empfangen.

Ethernet vs. Wi-Fi: Sicherheit und VPN-Leistung

Ethernet und WLAN bieten unterschiedliche Vorteile und Nachteile. Sie können sich auf Ihre Netzwerksicherheit und VPN-Leistung auswirken. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht zu den wichtigsten Unterschieden.

Geschwindigkeitsvergleich

Standard-Ethernet-Kabel bieten selbst bei hohem Datenverkehr und über große Entfernungen Verbindungen mit hohen Geschwindigkeiten. Die WLAN-Leistung kann hingegen je nach Faktoren schwanken. Das sind etwa die Anzahl der mit demselben Netzwerk verbundenen Geräte, die Entfernung zum Router, physische Hindernisse und Störungen durch andere drahtlose Geräte. Auch wenn WLAN-Standards hohe theoretische Ethernet-Geschwindigkeiten versprechen, ist WLAN in der Praxis häufig deutlich langsamer als eine kabelgebundene Verbindung.

Für VPN-Benutzer ist die Aufrechterhaltung hoher und konstanter Geschwindigkeiten noch wichtiger. VPNs verursachen naturgemäß einen zusätzlichen Verschlüsselungsaufwand. Das kann die Datenübertragung verglichen zu einer direkten Verbindung verlangsamen. Aufgaben wie Videokonferenzen, Cloud-Backups, große Dateiübertragungen, Spiele und Streaming können durch diesen zusätzlichen Aufwand spürbar beeinträchtigt werden. Eine schnelle, zuverlässige Ethernet-Verbindung hilft, dass solche Aktivitäten reibungslos ablaufen und Probleme minimiert werden. Bei einem Einsatz von WLAN können Probleme verstärkt auftreten. Das sind etwa Verzögerungen, Bildausfälle oder unvollständige Übertragungen.

Zuverlässigkeit und Stabilität bei der Verschlüsselung

Ethernet-Verbindungen sind äußerst zuverlässig. Jedes Gerät hat normalerweise seine eigene dedizierte Verbindung über einen Switch. Dadurch sind Kollisionen praktisch ausgeschlossen. Im Gegensatz dazu sind WLANs von Natur aus anfällig für Kollisionen. Das Problem dabei sind sogenannte versteckte Endgeräte. Dabei „sehen" sich die Geräte gegenseitig nicht und senden versehentlich zur gleichen Zeit. Drahtlose Protokolle setzen zwar Abhilfemaßnahmen wie Bestätigungen und erneute Übertragungen ein, aber Kollisionen lassen sich nie ganz vermeiden.

Eine solche Stabilität ist besonders für verschlüsselten Datenverkehr wichtig. Das sind etwa VPN-Verbindungen. Paketverluste durch instabiles WLAN, Überlastung oder Störungen können dazu führen, dass eine VPN-Verbindung unterbrochen wird. Möglicherweise werden dann Daten außerhalb des sicheren Tunnels exponiert. Ein VPN mit Notausschalter kann ein solches Risiko verringern. Es trennt Ihre Internetverbindung dann automatisch, wenn die VPN-Verbindung abbricht. So werden Datenlecks verhindert. Allerdings werden auch alle Online-Aktivitäten vorübergehend gestoppt, bis das VPN wieder verbunden ist.

Limits von Ethernet (Kabel, Flexibilität)

Im Gegensatz zu WLAN oder Satelliten-Internet benötigt Ethernet phyische Kabel. Das kann das Layout des Netzwerks limitieren und auch, wo man Geräte platziert. Lange Kabel sind möglicherweise problematisch und größere Netzwerke benötigen mehr Komponenten. Das sind etwa Switches und zusätzliche Kabel. Das erhöht die Kosten für die Konfiguration.

Kabel werden möglicherweise auch durch Wasser, Hitze oder Verschleiß beschädigt. Dadurch wird die Verbindung zu allen angeschlossenen Geräten unterbrochen. Während physische Probleme möglicherweise die Netzwerkleistung beeinträchtigen, haben moderne Switches und Router Diagnose-Tools. Damit lässt sich schnell feststellen, welche Verbindung Probleme bereitet. Dadurch ist die Fehlerbehebung effizienter als eine manuelle Überprüfung jeder einzelnen Verbindung.

Schließlich ist Ethernet wegen der Limits bei der minimalen Frame-Größe möglicherweise weniger für Anwendungen geeignet, die sehr kleine Datenmengen extrem schnell senden. Das sind etwa bestimmte Echtzeitaufgaben oder interaktive Workloads.

Arten von Ethernet-Kabeln und Standards

Ethernet-Kabel gibt es in verschiedenen Kategorien. Sie sind für unterschiedliche Geschwindigkeiten und Entfernungen ausgelegt. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die gängigsten Typen und ihre typischen Verwendungszwecke:

• Cat5: Früher Ethernet-Standard, der bis zu 100 MBit/s bei 100 MHz unterstützt. Der Standard ist meist veraltet und empfiehlt sich nicht für moderne Netzwerke.
• Cat5e: Verbessertes Cat5, das bis zu 1 GBit/s (Gigabit Ethernet) bei 100 MHz unterstützt. Kann mit Störungen besser umgehen und eignet sich für die meisten Heimnetzwerke.
• Cat6: Unterstützt bis zu 10 GBit/s bei kurzen Distanzen (bis zu 55 Meter) und 250MHz. Reduziert Übersprechen (sogenanntes Crosstalk). Eignet sich ideal für kleine Büros oder stark frequentierte Netzwerke.
• Cat7: Unterstützt 10 GBit/s über 100 Meter mit 600 MHz. Bietet zusätzliche Abschirmung, die häufig in Rechenzentren verwendet wird. Die Anschlüsse können proprietär sein.
• Cat8: Der neueste Kupferstandard, der bei 2.000 MHz über kurze Entfernungen (bis zu 30 Meter) 25 bis 40 GBit/s ermöglicht. Er wird normalerweise in Rechenzentren oder sehr schnellen Unternehmens-Backbones eingesetzt.

Glasfaser-Ethernet-Kabel für Sicherheit und Geschwindigkeit

Glasfaser-Ethernet-Kabel unterscheiden sich in mehreren Punkten von herkömmlichen Kupferkabeln. Sie sind für Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit wichtig. Kupfer-Ethernet-Kabel, etwa Cat5 bis Cat7, sind kostengünstig. Sie lassen sich mit Standard-Steckern installieren. Daher sind sie für den täglichen Netzwerkbedarf praktisch. Kupfer ist jedoch anfällig für elektromagnetische Störungen und Signalverschlechterungen über größere Entfernungen. Das kann verglichen zu Glasfaserkabeln zu Leistungseinbußen führen.

Glasfaser kann Daten hingegen über viel größere Entfernungen übertragen, ohne dass die Signalqualität beeinträchtigt wird. Daher sind sie ideal für große Büros oder Unternehmensumgebungen. Zudem sind solche Kabel immun gegen elektromagnetische Störungen. Nahegelegene Elektronikgeräte oder Verkabelungen beeinträchtigen die Leistung also nicht. Schließlich lässt sich Glasfaser schwieriger anzapfen. Das ist eine zusätzliche Sicherheitsebene für sensiblen Datenverkehr, einschließlich VPN-Datenverkehr. Solche Eigenschaften machen Glasfaser zur besseren Wahl, wenn sowohl Geschwindigkeit als auch sichere Datenübertragung Priorität sind.

Ethernet-Geräte und entsprechende Komponenten

Ethernet-Netzwerke basieren auf mehreren Geräten. Sie arbeiten zusammen, um Daten effizient und sicher zu übertragen. Die wichtigsten Komponenten sind Switches, Router und Ports/Adapter. In seltenen Fällen kommen auch Hubs zum Einsatz. Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über die jeweilige Funktion der einzelnen Komponenten.

Ethernet-Switches und sichere Verbindungen

Switches empfangen Datenpakete und leiten sie anhand der MAC-Adressen nur an das Gerät weiter, für das sie bestimmt sind. Switches weisen jedem Gerät eine eigene Verbindung zu und verhindern damit Kollisionen. Somit sorgen sie für einen effizienten und zuverlässigen Datenfluss. Eine solche gezielte Weiterleitung begrenzt die Gefährdung sensibler Daten. Zudem erhöht es die Sicherheit, da der Datenverkehr nur an das vorgesehene Gerät geschickt und nicht im gesamten Netzwerk verbreitet wird.

Es gibt zwei Arten von Switches: nicht verwaltete Switches und verwaltete Switches. Nicht verwaltete Switches sind einfach und günstig. Sie bieten keine Konfigurationsoptionen. Sie beginnen sofort mit der Weiterleitung des Datenverkehrs, sobald sie angeschlossen sind.

Verwaltete Switches bieten hingegen umfangreiche Konfigurationsoptionen. Damit können IT-Teams die Netzwerkleistung optimieren und sensible Daten schützen. Solche Switches sind für Netzwerke unverzichtbar, in denen Zuverlässigkeit und Sicherheit entscheidend sind. Das sind etwa Büros von Unternehmen, Universitäten, Gesundheitsorganisationen oder Behörden.

Router und ihre Rolle für VPN-freundliche Netzwerke

Ein Router ist das Gateway zwischen Ihrem lokalen Netzwerk und externen Netzwerken wie dem Internet. Das Gerät leitet Datenpakete an die richtigen Ziele weiter. Die Funktion sorgt für einen effizienten Datenfluss zwischen mehreren Geräten.

Für VPN-Anwender können Router eine zusätzliche Rolle spielen. Einige Modelle haben eine sogenannte VPN-Passthrough-Funktion. Damit kann der VPN-Datenverkehr die Firewall des Routers umgehen, ohne blockiert zu werden. Das ist insbesondere für ältere VPN-Protokolle wie PPTP, L2TP und IPSec wichtig, die andernfalls durch die Network Address Translation (NAT)-Einstellungen des Routers behindert werden könnten.

Zudem unterstützen bestimmte Router die Installation von VPN-Client-Software direkt auf dem Gerät. Möglicherweise haben Sie auch ein VPN vorinstalliert (etwa die Aircove-Router von ExpressVPN). Dank einer solchen Funktion kann das gesamte Netzwerk seinen Datenverkehr durch einen sicheren VPN-Tunnel senden. Dadurch wird eine konstante Verschlüsselung und hohe Privatsphäre für alle verbundenen Geräte gewährleistet.

Andere wichtige Komponenten (Ports, Adapters, Hubs)

Neben Switches und Routern spielen weitere kleinere Komponenten eine wichtige Rolle in einem Ethernet-Netzwerk.

• Ethernet-Ports: Ethernet-Anschlüsse sind in Computer, Switches und Router integriert. Sie sind die physische Schnittstelle für den Anschluss von Kabeln.
• Adapter: Das ist ein allgemeiner Begriff für jede Hardware, womit sich ein Gerät mit einem Netzwerk verbinden kann. Dazu gehören sowohl kabelgebundene (Ethernet) als auch kabellose (Wi-Fi) Verbindungen.
• Hubs: Ältere Geräte, die eingehende Daten an alle verbundenen Geräte senden. Sie sind weitgehend veraltet, werden aber manchmal in älteren oder kleinen Netzwerken eingesetzt.

Häufige Ethernet-Anwendungen bei Cybersicherheit

Ethernet spielt eine zentrale Rolle beim Schutz vernetzter Umgebungen in Privathaushalten, Firmen und Konzernen.

Sichere Heimvernetzung für Streaming, Gaming und Homeoffice

Zu Hause kann eine kabelgebundene Ethernet-Verbindung verglichen zu drahtlosen Alternativen ein sichereres Netzwerk ermöglichen. Da die Daten über ein physisches Kabel übertragen werden und nicht über Funk, können Außenstehende viel schwieriger auf das Netzwerk zugreifen. Nur jemand mit direktem Zugriff auf das Kabel oder ein bereits im Netzwerk befindliches Gerät hat Zugriff auf den Datenverkehr. Dadurch ist das Risiko eines unbefugten Zugriffs oder Abhörens verringert.

Ethernet bietet zudem eine stabilere Leistung. Die Paketverluste für Ihr Heimnetzwerk sind geringer. Dadurch sind Streaming, Gaming sowie Remote-Arbeitssitzungen störungsfreier.

Business-Netzwerke und sichere Unternehmens-VPNs

Wie bei Heimnetzwerken helfen kabelgebundene Ethernet-Verbindungen Unternehmen, Risiken zu reduzieren. Im Vergleich zu drahtlosen Verbindungen bieten Sie eine stabilere und zuverlässigere Leistung. Sie unterstützen zudem das Durchsetzen von Netzwerkrichtlinien sowie die Kontrolle des Benutzerzugriffs über verwaltete Switches. Es hilft auch bei der Nutzung von Unternehmens-VPNs. Es wird sichergestellt, dass der verschlüsselte Datenverkehr zwischen Büros, Remote-Mitarbeitern und Cloud-Diensten sicher sowie störungsfrei bleibt.

Rechenzentren, Cloud-Sicherheit und Konformität

Kabelgebundene Ethernet-Verbindungen bilden das Rückgrat von Rechenzentren sowie Cloud-Infrastrukturen. Sie bieten den hohen Durchsatz und eine geringe Latenz, die für die Verarbeitung und das Speichern großer Datenmengen nötig sind. Ferner bieten solche Verbindungen die Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung der Services sowie die allgemeine Verfügbarkeit notwendig ist.

Ethernet hilft auch dabei, sensible Daten in sicheren, kontrollierten Umgebungen zu halten. Dadurch werden externe Bedrohungen und die damit verbundenen Gefahren verringert. Ferner unterstützt es die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, indem es rückverfolgbare und überprüfbare Netzwerkzugangspunkte bereitstellt. Sie sind für Sicherheitsaudits und die Einhaltung von Netzwerkstandards wie ISO 27001, HIPAA und PCI DSS, die strenge Datenschutzmaßnahmen erfordern, unerlässlich.

Fehlerbehebung bei häufigen Ethernet-Problemen

Nachfolgend finden Sie einige häufige Verbindungsprobleme im Zusammenhang mit Ethernet oder Leistungsprobleme bezüglich VPNs:

• Prüfen Sie die physischen Verbindungen: Überprüfen Sie, ob Ihre Ethernet-Kabel fest eingesteckt und unbeschädigt sind. Testen Sie gegebenenfalls ein anderes Kabel.
• Starten Sie die Netzwerkgeräte neu: Starten Sie Ihren Computer, Router und das Modem neu. Damit setzen Sie die Verbindungen zurück und beheben möglicherweise kleinere Störungen.
• Reduzieren Sie Netzwerkstau: Limitieren Sie bandbreitenintensive Anwendungen im Netzwerk, um Paketverluste sowie hohe Latenzzeiten zu vermeiden.
• Aktualisieren Sie Router-Firmware oder den VPN-Client: Stellen Sie sicher, dass sämtliche Netzwerk-Hardware und VPN-Software auf dem neuesten Stand sind. Damit gewährleisten Sie eine optimale Leistung sowie Stabilität.

Bestehen die Probleme weiterhin und benutzen Sie ein Windows-Gerät, können Sie die integrierte Netzwerk-Problembehandlung probieren. Das funktioniert wie folgt:

1. Klicken Sie mit rechts auf das Netzwerksymbol in der Taskleiste und danach auf Netzwerkprobleme diagnostizieren.
   
2. Folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm, um Ihr Problem zu lösen.

Verwenden Sie ein VPN, kann der Wechsel der Netzwerkschnittstelle (etwa von WLAN zu Ethernet) manchmal dazu führen, dass DNS-Anfragen das VPN umgehen. Das exponiert die Anfragen möglicherweise. Der Einsatz von verschlüsseltem DNS kombiniert mit einem VPN hilft, ein solches Risiko zu verringern und Ihr Surfen sicherer zu machen.

Netzwerk-Tools für Diagnose und Monitoring

Über die grundlegende Fehlerbehebung hinaus helfen spezielle Tools möglicherweise dabei, Probleme mit Ethernet effektiver zu identifizieren und zu beheben. Sie reichen von einfachen Leistungsprüfungen bis hin zu fortschrittlichen Überwachungslösungen. Mit Letzteren bekommen Sie Einblicke in das Verhalten Ihres Netzwerks und VPNs.

• Tools für Geschwindigkeitstests: Durch das Ausführen eines Geschwindigkeitstests für das Netzwerk können Sie testen, ob Ihre Ethernet-Verbindung die erwartete Bandbreite sowie die geringe Latenz liefert. Das ist besonders nützlich für die Diagnose niedriger Leistung, die möglicherweise eher durch das LAN als durch das VPN selbst verursacht wird.
• Utilities für Ping und Traceroute: Solche Tools helfen dabei, Paketverluste, Latenzspitzen sowie Routing-Probleme zu erkennen. Sie können damit genau feststellen, ob Verbindungsprobleme lokal, bei Ihrem Internetdienstanbieter oder weiter entlang des VPN-Pfads auftreten. Unter Windows können Sie mit nachfolgenden Befehlen in der Kommandozeile ausführen: ping [Adresse] oder tracert [Adresse]. Unter Linux erreichen Sie dasselbe mit: ping [Adresse] oder tracepath [Adresse]. Im Mac-Terminal funktioniert es wie folgt: ping [Adresse] oder traceroute [Adresse].
• Netzwerk-Monitoring-Software: Monitoring-Software kann tiefere Einblicke in den Datenverkehr, Engpässe und Sicherheitsanomalien bieten. Sie ist besonders nützlich in Geschäfts- oder Unternehmensumgebungen, in denen Konformität und Verfügbarkeit entscheidend sind.