Ethernet
Donanım Katmanı

İlk Ethernet ağlarında (10BASE5) CSMA/CD paylaşım ortamı olarak vampir tapası ile birlikte kalın sarı kablolama kullanılmaktaydı. Sonrasında 10BASE2 Ethernet'te CSMA/CD paylaşım ortamı olarak daha ince eşmerkezli kablolama ve BNC konnektörler kullanılmıştır. Daha yeni olan StarLAN 1BASE5 ve 10BASE-T Ethernet'te 8P8C modüler konnektör ile Ethernet hub 'lara bağlanılan eşmerkezli kablolama kullanılmıştır.
Halihazırda, kullanılan fiziksel ortam ve hız yönünden farklılıklar gösteren pek çok Ethernet türü vardır. En yaygın olarak kullanılan türler 10BASE-T, 100BASE-TX ve 1000BASE-T 'dir. Her üçünde de 8P8C modüler konnektör kullanılır. Sırasıyla 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, and 1 Gbit/s veri hızlarında çalışmaktadırlar. Ancak her birinin çalışabilmesi için farklı kablolama grektiğinden kurulumcular sunuculara yapılan kısa bağlantılar haricinde 1000BASE-T yi kullanmaktan uzak durmaktadırlar.
Fiberoptik daha çok yapısal kablolama uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu tip Ethernet kurumsal veri merkezi uygulamalarında çoklukla kullanılmakla birlikte maliyet ve kullanım kolaylığı yönünden son kullanıcı uygulamalarında tercih edilmemektedir. Performans, elektriksel yalıtım ve bazı versiyonlarında onlarca km'ye varan mesafe avantajları vardır. Sürekli daha hızlı yeni fiber Ethernet versiyonları çıkmaktadır. 10 gigabit Ethernet kurumsal uygulamalarda ve taşıyıcı ağlarda giderek daha yaygınlaşmaktadır, ayrıca 40 Gbit/s Ethernet ve 100 Gbit/s Ethernet geliştirilmeye başlanılmıştır. Robert Metcalfe 2015 yılı itibarıyla ticari terabit Ethernet uygulamalarının başlayacağına inandığını, terabit Ethernet standardına ulaşmak için mevcut Ethernet standartlarının iptal olabileceğini belirtmiştir.
Kablo üzerindetaşınan bir veri paketine "çerçeve (frame)" denilmektedir. Gerçek fiziksel ortamda görüntülenen bir çerçeve diğer verilerin yanı sıra "Giriş (Preamble)" ve "Çerçeve Başlangıç Sınırlayıcı (Start Frame Delimiter)" alanlarını içermelidir. Bu alanlar tüm fiziki donanımlar için gereklidir. Bu alanlardaki bitler ağ aygıtı tarafından işlemciye aktarılmadan önce çıkartıldığından paket izleme programları tarafından görülmezler. CRC32 bitleri ise genellikle aygıt sürücü yazılımı tarafından çerçeveden ayrılırlar.
Aşağıdaki tablo 1500 baytlık maksimum iletim birimi için gönderildiği haliyle, bütün bir Ethernet çerçevesini göstermektedir. Daha yüksek hızlı bazı gigabit Ethernet uygulamaları "jumbo frame" denilen daha büyük çerçeve boyutlarını desteklemektedir. Dikkat edilmesi gereken nokta Giriş ve Çerçeve Başlangıç Sınırlayıcı alanlarındaki bit düzenlerinin bayt olarak değil karakter dizisi olarak yazılmış olmasıdır. Bu gösterim IEEE 802.3 standardında kullanılan ile uyuşmaktadır. Bir Oktet modern bilgisayarlarda "bayt" olarak adlandırılan sekiz bitlik veri anlamındadır.
| Giriş | Çerçeve Başlangıç Sınırlayıcı | Hedef MAC Adresi | Kaynak MAC Adresi | EtherType/Uzunluk | Yararlı Yük (Veri ve eklemeler) | CRC32 | Çerçeveler arası Boşluk |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 7 oktet 10101010 | 1 oktet 10101011 | 6 oktet | 6 oktet | 2 oktet | 46–1500 oktet | 4 oktet | 12 oktet |
|  |  | 64–1518 oktet | 64–1518 oktet | 64–1518 oktet | 64–1518 oktet | 64–1518 oktet |  |
| 72–1526 oktet | 72–1526 oktet | 72–1526 oktet | 72–1526 oktet | 72–1526 oktet | 72–1526 oktet | 72–1526 oktet |  |
Bir Ethernet çerçevesi gönderildikten sonra göndericinin bir sonraki çerçeveden önce 12 oktetlik boş karakter süresince beklemesi gereklidir. Bu süre 10 Mbit/s için 9600 ns, 100Mbit/s için 960 ns ve 1000Mbit/s için 96 ns'tir.
Aşağıdaki tablodan 10 Mbit/s Ethernet'in net bit oranının yaklaşık olarak 9.75 Mbit/s olduğu hesaplanabilir (1500'er baytlık maksimum boyutlu paketlerin art arda gönderildiği varsayılmıştır):
{\begin{aligned}&{\frac {\text{maksimum yararli yuk biti}}{\text{paket}}}\times {\frac {\text{maksimum paket adedi}}{\textrm {saniye}}}\\=&{\frac {1500{\text{ oktet}}\times 8{\text{ bit/oktet}}}{\text{paket}}}\times {\frac {1}{\text{izin verilen en büyük paketi gondermek icin gerekli zaman}}}\\=&12000{\frac {\text{yararli yuk bitleri}}{\text{paket}}}\times 1{\frac {\text{paket}}{\text{1538 oktet gondermek icin gerekli zaman}}}\\=&12000{\frac {\text{yararli yuk bitleri}}{\text{paket}}}\times 1{\frac {\text{paket}}{\text{12304 bit gondermek icin gerekli zaman}}}\\=&12000{\frac {\text{yararli yuk bitleri}}{\text{paket}}}\times 1{\frac {\text{paket}}{12304\times {\text{bir bit gondermek icin gerekli zaman}}}}\\=&12000{\frac {\text{yararli yuk bitleri}}{\text{paket}}}\times 1{\frac {\text{paket}}{12304\times 10^{-7}{\text{ s}}}}\\\approx &9752925.8{\text{ yararli yuk bitleri}}/{\text{s}}\end{aligned}}
10/100Mbit alıcı/gönderici çipleri (MII PHY) bir seferde 4 bit alıp gönderecek şekilde çalışmaktadır. Dolayısıyla Giriş Alanı 0101 + 0101 verisinin 7 kez tekrarlanması, Çerçeve Başlangıç Sınırlayıcı ise 0101 + 1101 verisi olacaktır. 8-bit veriler, önce aşağı 4-bit, sonra yukarı 4-bit olacak şekilde gönderilir. 1000Mbit alıcı/gönderici çipleri (GMII) bir seferde 8 bit alıp gönderecek şekilde, 10 Gbit/s (XGMII) PHY'ler ise bir seferde 8 bit alıp gönderecek şekilde çalışırlar.