Hoe werkt Ethernet?

Ethernet is de fundamentele communicatiestandaard voor bedrade netwerken binnen zowel kantoor- als industriële omgevingen. Het maakt snelle, betrouwbare data-uitwisseling mogelijk tussen computers, PLC’s, servers, HMI’s en allerlei andere apparaten. Maar hoe werkt Ethernet precies? In dit uitgebreide artikel duiken we diep in de werking van Ethernet, inclusief het OSI-model, MAC-adressen, IP-adressen, subnetten en default gateways.

🔌 Wat is Ethernet?

Ethernet is een communicatietechnologie gedefinieerd door de IEEE 802.3-standaard. Het beschrijft hoe apparaten binnen een lokaal netwerk (LAN) data kunnen verzenden en ontvangen via fysieke verbindingen zoals twisted pair (UTP), coax of glasvezel.

Belangrijke kenmerken:

Gedefinieerde frame-opbouw (Ethernet-frame)
CSMA/CD voor toegang tot het medium (bij half-duplex)
Dataoverdrachtssnelheden van 10 Mbps tot 400 Gbps
Wordt breed ondersteund in zowel IT als OT (industriële automatisering)

Ethernet werkt vooral op de onderste lagen van het OSI-model, maar heeft ook invloed op hoe IP-verkeer werkt.

🏛 Het OSI-model in relatie tot Ethernet

Het OSI-model (Open Systems Interconnection) is een referentiemodel dat netwerkcommunicatie opdeelt in 7 lagen:

Laag	Naam	Ethernet-gerelateerd?
1	Fysiek (Physical)	Ja: kabels, stekkers, elektrische signalen
2	Datalink	Ja: MAC-adressen, Ethernet-frames
3	Netwerk	Indirect: IP-adressen, routing
4	Transport	TCP/UDP
5-7	Sessie t/m Applicatie	Protocols zoals HTTP, OPC UA, Modbus/TCP

Ethernet opereert primair op laag 1 en 2, waar het verantwoordelijk is voor de fysieke transmissie van bits en de logische adressering via MAC.

🤖 Wat is een MAC-adres?

Een MAC-adres (Media Access Control) is een hardwarematig ingebrand adres dat elk Ethernet-apparaat uniek identificeert op laag 2. Het is 48 bits lang, meestal weergegeven in hex:

00:1A:2B:3C:4D:5E

Eigenschappen:

Wordt toegekend door de fabrikant (eerste 3 bytes = vendor ID)
Verandert niet tenzij handmatig overschreven (spoofing)
Wordt gebruikt in Ethernet-frames als afzender- en bestemmingsadres

Een Switch gebruikt MAC-tabellen om frames correct te routeren binnen een LAN.

🌐 Wat is een IP-adres?

Een IP-adres is een logisch adres op laag 3 dat nodig is voor communicatie tussen apparaten binnen en buiten een subnet. IP-adressen bestaan uit:

IPv4: 32-bit adres (bijv. 192.168.1.10)
IPv6: 128-bit adres (bijv. 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334)

Apparaten gebruiken IP-adressen om elkaar op netwerkniveau te vinden. Ethernet transporteert IP-verkeer in het payload-gedeelte van het Ethernet-frame.

Belangrijk: Voor dataverkeer op IP-niveau moet eerst de MAC-adreskoppeling via ARP worden uitgevoerd.

📊 Subnetten uitgelegd

Een subnet is een afgebakend netwerksegment. Het subnet bepaalt:

Welke IP-adressen als “lokaal” worden beschouwd
Of verkeer direct via Ethernet kan, of via een router moet

Subnetmasker bepaalt welke bits het netwerkdeel zijn:


IP-adres	Subnetmasker	Netwerk-ID	Bereik (hosts)
192.168.1.10	255.255.255.0 (/24)	192.168.1.0	192.168.1.1 t/m 192.168.1.254
10.0.5.34	255.255.0.0 (/16)	10.0.0.0	10.0.0.1 t/m 10.0.255.254

Verkeer tussen subnetten vereist een router.

🚪 Wat is een Default Gateway?

Een Default Gateway is het IP-adres van de router waarnaar verkeer wordt gestuurd als het bestemmings-IP buiten het eigen subnet ligt. De gateway ontvangt het verkeer en routeert het verder.

Bijvoorbeeld:

IP: 192.168.1.20
Subnetmask: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.1.1

Alle verkeer naar bijvoorbeeld 8.8.8.8 gaat naar de gateway, die het naar buiten doorstuurt.