Wat is Ethernet?
Ethernet is de wereldwijd dominante netwerktechnologie, gestandaardiseerd als IEEE 802.3, die bepaalt hoe apparaten in een lokaal netwerk (LAN) data in frames over koperkabel of glasvezel uitwisselen. Ethernet beschrijft de fysieke laag en de datalinklaag (laag 1 en 2) van het OSI-model; protocollen als IP, TCP en UDP draaien daarbovenop. In kantoren verbindt Ethernet pc’s en servers, in industriële automatisering verbindt het PLC’s, HMI’s, SCADA, Drives en IO-modules.
🕰️ Hoe is Ethernet ontstaan?
Robert Metcalfe beschreef Ethernet op 22 mei 1973 in een interne memo bij Xerox PARC; samen met David Boggs bouwde hij het eerste netwerk van ongeveer 3 Mbit/s. DEC, Intel en Xerox publiceerden in 1980 de 10 Mbit/s-specificatie (de DIX-standaard). Het IEEE nam die als basis voor IEEE 802.3, dat in 1983 werd goedgekeurd voor 10BASE5 over dikke coaxkabel tot 500 meter.
Sindsdien is Ethernet steeds sneller geworden, terwijl het frameformaat vrijwel gelijk bleef; 1,6 Tbit/s volgt met IEEE 802.3dj. Daardoor werkt een apparaat van 1995 nog steeds samen met een moderne switch.
| Variant | Snelheid | IEEE-standaard | Jaar | Typisch medium |
|---|---|---|---|---|
| 10BASE5 / 10BASE-T | 10 Mbit/s | 802.3 / 802.3i | 1983 / 1990 | Coax / twisted pair |
| Fast Ethernet (100BASE-TX) | 100 Mbit/s | 802.3u | 1995 | Cat5, twee aderparen |
| Gigabit Ethernet (1000BASE-T) | 1 Gbit/s | 802.3ab | 1999 | Cat5e, vier aderparen |
| 10 Gigabit (10GBASE-T) | 10 Gbit/s | 802.3an | 2006 | Cat6A tot 100 m |
| 40/100 Gigabit | 40–100 Gbit/s | 802.3ba | 2010 | Glasvezel, datacenter |
| 2.5G/5GBASE-T | 2,5–5 Gbit/s | 802.3bz | 2016 | Bestaande Cat5e/Cat6 |
| 200/400 Gigabit | 200–400 Gbit/s | 802.3bs | 2017 | Glasvezel, backbone |
| 10BASE-T1L | 10 Mbit/s | 802.3cg | 2019 | Eén aderpaar tot 1.000 m |
| 800 Gigabit | 800 Gbit/s | 802.3df | 2024 | Glasvezel, AI- en cloud-datacenters |
🧠 Hoe werkt ethernet?
Elk Ethernet-apparaat heeft een uniek MAC-adres van 48 bits. Data wordt verpakt in een frame met een vaste opbouw:
| Veld | Lengte | Functie |
|---|---|---|
| Preamble + SFD | 8 bytes | Synchronisatie en start van het frame |
| Bestemmings-MAC | 6 bytes | Ontvanger (of broadcast/multicast) |
| Bron-MAC | 6 bytes | Afzender |
| 802.1Q-tag (optioneel) | 4 bytes | VLAN-nummer en prioriteit |
| EtherType | 2 bytes | Protocol in de payload, bijv. IPv4 of PROFINET |
| Payload | 46–1.500 bytes | De eigenlijke data |
| FCS | 4 bytes | CRC-32-controle op transmissiefouten |
Een frame is daardoor minimaal 64 en maximaal 1.518 bytes (1.522 met VLAN-tag). Oorspronkelijk deelden alle apparaten één kabel en regelde CSMA/CD wie mocht zenden. Moderne netwerken gebruiken een switch: die leert welk MAC-adres achter welke poort zit en stuurt frames alleen daarheen, in full duplex en zonder botsingen. Managed switches voegen daar VLAN’s, QoS, SNMP-beheer en spiegelpoorten (SPAN) aan toe.
🔌 Welke kabels en connectoren gebruikt Ethernet?
- RJ45 met twisted pair — de standaard op kantoor en in de schakelkast; Cat5e voor 1 Gbit/s, Cat6A voor 10 Gbit/s, maximaal 100 meter per kanaal
- M12-connectoren — geschroefd en waterdicht voor machines; D-codering (4-polig) voor 100 Mbit/s, X-codering (8-polig) tot 10 Gbit/s
- Glasvezel — voor afstanden van honderden meters tot tientallen kilometers, galvanische scheiding en ongevoeligheid voor elektromagnetische storing, bijvoorbeeld tussen gebouwen of rond frequentieregelaars
- Single Pair Ethernet (10BASE-T1L) — 10 Mbit/s over één aderpaar tot 1.000 meter, inclusief voeding; de basis van Ethernet-APL voor procesinstrumenten, ook in explosiegevaarlijke zones
Met Power over Ethernet (PoE) levert dezelfde kabel ook voeding aan camera’s, accesspoints of sensoren:
| Standaard | Jaar | Vermogen bij switch | Vermogen bij apparaat |
|---|---|---|---|
| 802.3af (PoE) | 2003 | 15,4 W | 12,95 W |
| 802.3at (PoE+) | 2009 | 30 W | 25,5 W |
| 802.3bt Type 3 | 2018 | 60 W | 51 W |
| 802.3bt Type 4 | 2018 | 90 W | 71,3 W |
🏭 Wat is het verschil tussen kantoor-Ethernet en Industrial Ethernet?
Industrial Ethernet gebruikt dezelfde IEEE 802.3-basis, maar stelt veel zwaardere eisen aan hardware en timing:
| Aspect | Kantoor-Ethernet | Industrial Ethernet |
|---|---|---|
| Omgeving | 0–40 °C, schoon en droog | -40 tot +70 °C, trillingen, stof, vocht (IP67) |
| Hardware | Rackswitch, RJ45 | Industriële switch op DIN-rail, M12, 24 V DC-voeding |
| Timing | Best effort, milliseconden variatie | Deterministisch, cyclustijden tot 31,25 µs |
| Topologie | Ster | Ster, lijn en ring met ringredundantie |
| Redundantie | RSTP, herstel binnen een fractie van een seconde tot enkele seconden | MRP (herstel binnen 200 ms of sneller) of PRP/HSR zonder onderbreking |
| Levensduur | 3–5 jaar | 15–20 jaar of langer |
Voor realtime-besturing zijn industriële protocollen ontwikkeld:
- ProfiNET (PROFIBUS & PROFINET International) — RT voor normale I/O, IRT voor motion control met cyclustijden tot 31,25 µs en jitter onder 1 µs
- IP (ODVA) — brengt het Common Industrial Protocol over standaard TCP/UDP/IP
- EtherCAT (EtherCAT Technology Group) — één frame passeert alle apparaten, die hun data on the fly lezen en schrijven
- Modbus TCP — eenvoudig en wijdverbreid, maar niet deterministisch en zonder ingebouwde beveiliging; de variant Modbus/TCP Security met TLS (2018) wordt nog weinig toegepast
- TSN (Time-Sensitive Networking) — IEEE 802.1-uitbreidingen zoals tijdsynchronisatie (802.1AS, gebaseerd op Precision Time Protocol) en tijdvensters (802.1Qbv), die realtimeverkeer en IT-verkeer op één netwerk mogelijk maken; het profiel IEC/IEEE 60802 voor industriële automatisering is in 2026 gepubliceerd
🔄 Hoe verhoudt Ethernet zich tot veldbussen?
Klassieke veldbussen zoals Profibus en CAN worden steeds vaker vervangen door Ethernet, maar zijn in bestaande installaties nog volop in gebruik.
| Aspect | Ethernet | Veldbussen (bijv. Profibus, CAN) |
|---|---|---|
| Snelheid | 10 Mbit/s tot 800 Gbit/s; in de fabriek meestal 100 Mbit/s–1 Gbit/s | Laag: Profibus DP max. 12 Mbit/s, klassiek CAN max. 1 Mbit/s |
| Topologie | Ster, lijn of ring via switches | Lijn- of bustopologie |
| Protocollen | TCP/IP, UDP en industriële Ethernet-protocollen naast elkaar | Eén specifiek busprotocol |
| Diagnostiek | Uitgebreid via SNMP, webserver, ping | Beperkter, via busanalyzers |
| Standaardisatie | IEEE 802.3 plus IEC 61158/61784 voor de protocollen | Ook genormeerd (IEC 61158, ISO 11898), maar per bus een eigen ecosysteem |
Omdat Ethernet en IT-verkeer dezelfde basis delen, maakt Ethernet OT-convergentie mogelijk: O in het veld communiceert met de PLC, en data stroomt van de machine naar IT-systemen zoals MES, Historian en Cloud-toepassingen. Architecturen als Converged Plantwide Ethernet beschrijven hoe u dat gestructureerd aanpakt.
🔐 Hoe beveiligt u een Ethernet-netwerk in OT?
Ethernet kent zelf geen authenticatie of encryptie: elk aangesloten apparaat kan in principe frames versturen en ontvangen. Daardoor zijn Spoofing, ARP Spoofing, afluisteren (sniffing) en DoS-aanvallen relatief eenvoudig. Belangrijke maatregelen:
- VLAN’s en netwerksegmentatie — scheid productie, engineering en kantoor, en bewaak de grenzen met firewalls, volgens het zones-en-conduitsmodel van IEC 62443
- Port security — beperk per switchpoort welke MAC-adressen zijn toegestaan en schakel ongebruikte poorten uit
- 802.1X en NAC — laat apparaten zich authenticeren voordat een poort data doorlaat, zodat een onbekend apparaat geen toegang krijgt
- Dynamic ARP Inspection — voorkomt dat een aanvaller zich als gateway of PLC voordoet
- Beveiligd switchbeheer — gebruik SSH en HTTPS in plaats van Telnet en HTTP, en wijzig standaardwachtwoorden
- Monitoring — SIEM, IDS en passieve netwerkmonitoring via een SPAN-poort detecteren afwijkend verkeer
- Zero Trust en RBAC — geef gebruikers en systemen alleen de toegang die ze nodig hebben
🧭 Hoe ontwerpt u een industrieel Ethernet-netwerk?
- Inventariseer apparaten en protocollen — welke PLC’s, drives en I/O gebruiken welk protocol en welke cyclustijd?
- Deel het netwerk in zones in — gebruik het Purdue Model en IEC 62443-3-2 om zones en conduits te bepalen.
- Kies de fysieke laag — Cat6A of glasvezel als backbone, M12 bij de machine, glasvezel bij afstanden boven 100 meter of veel storing.
- Plan redundantie — een MRP-ring voor productielijnen, PRP voor processen die geen enkele onderbreking verdragen.
- Kies managed industriële switches — met VLAN, QoS, IGMP-snooping voor multicast-verkeer en beveiligingsfuncties.
- Leg alles vast en monitor — documenteer poorten en VLAN’s en analyseer verkeer met tools als Wireshark.
In Nederland vallen veel netwerken in de procesindustrie, energie en drinkwater onder NIS2, dat sinds 15 augustus 2026 via de Cyberbeveiligingswet (Cbw) van kracht is. Die wet eist passende maatregelen voor netwerk- en informatiebeveiliging; een goed gesegmenteerd en gedocumenteerd Ethernet-netwerk is daarbij een basisvoorwaarde.
❓ Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen Ethernet en internet?
Ethernet is een technologie voor lokale netwerken die frames tussen apparaten op laag 1 en 2 transporteert. Internet is een wereldwijd netwerk van netwerken dat het IP-protocol gebruikt. Ethernet is vaak het lokale transportmiddel waarover IP-verkeer naar internet loopt.
Hoe lang mag een Ethernet-kabel zijn?
Een Ethernet-verbinding over twisted-pair koperkabel mag maximaal 100 meter lang zijn, inclusief patchkabels. Voor langere afstanden gebruikt u glasvezel, dat honderden meters tot tientallen kilometers overbrugt. Single Pair Ethernet volgens 10BASE-T1L haalt 1.000 meter bij 10 Mbit/s.
Waarom is gewoon Ethernet niet deterministisch?
Standaard Ethernet behandelt frames volgens best effort: bij drukte wachten frames in switchbuffers, waardoor de vertraging varieert. Industriële protocollen zoals PROFINET IRT en EtherCAT en de TSN-standaarden van IEEE 802.1 lossen dit op met prioriteit, tijdvensters en tijdsynchronisatie. Zo wordt Ethernet geschikt voor motion control.
Is Industrial Ethernet een aparte standaard?
Industrial Ethernet is geen aparte IEEE-standaard, maar de verzamelnaam voor Ethernet met robuuste hardware en industriële protocollen. De fysieke laag blijft IEEE 802.3; de protocollen zoals PROFINET, EtherNet/IP en EtherCAT zijn vastgelegd in IEC 61158 en IEC 61784.
Wat is Single Pair Ethernet?
Single Pair Ethernet is Ethernet over één aderpaar in plaats van twee of vier. De variant 10BASE-T1L uit IEEE 802.3cg (2019) haalt 10 Mbit/s over 1.000 meter en kan het apparaat tegelijk voeden. Ethernet-APL gebruikt deze techniek om Ethernet tot in procesinstrumenten in explosiegevaarlijke zones te brengen.
Hoeveel vermogen levert Power over Ethernet?
Power over Ethernet levert volgens IEEE 802.3af maximaal 15,4 W per poort, volgens 802.3at 30 W en volgens 802.3bt tot 90 W aan de switchzijde. Door kabelverliezen komt bij het apparaat iets minder aan, bij 802.3bt Type 4 71,3 W. Dat is genoeg voor camera’s, accesspoints en kleine industriële panelen.
📌 Samengevat
Ethernet (IEEE 802.3) is sinds 1983 de standaard voor lokale netwerken en de ruggengraat van zowel kantoor- als industriële netwerken, van 10 Mbit/s tot 800 Gbit/s. In de industrie wordt Ethernet versterkt met robuuste hardware, realtimeprotocollen als PROFINET en EtherCAT, TSN en strakke segmentatie volgens IEC 62443 voor betrouwbaarheid en veiligheid.