Preamble

Die Preamble ist eine feste Bitfolge, die jedem Ethernet-Rahmen vorausgeht. Sie gehört nicht zum Rahmen selbst und zählt weder zu dessen Länge noch in die Prüfsumme.

Aufbau

Nach IEEE 802.3 besteht der Vorspann aus zwei Teilen:

Zusammen also acht Byte. Das letzte Bitpaar des SFD ist der eigentliche Startschuss: Die doppelte Eins bricht das gleichmäßige Muster und markiert, dass unmittelbar danach die Zieladresse beginnt.

Beim älteren Ethernet II wurde nicht zwischen Preamble und SFD unterschieden — dort gilt der gesamte Vorspann von acht Byte als Preamble. Auf der Leitung ist das Signal identisch; es handelt sich um eine Frage der Beschreibung, nicht der Technik.

Wozu der Aufwand

Das Muster 101010… erzeugt die höchstmögliche Dichte an Pegelwechseln. Genau das braucht der Empfänger, um drei Dinge zu erledigen, bevor die Nutzdaten eintreffen:

1. Den Takt zurückgewinnen. Ohne eigene Taktleitung muss er die Bitgrenzen aus dem Signal ableiten.
2. Den Verstärker einstellen. Je nach Kabellänge kommt das Signal unterschiedlich stark an.
3. Sich auf den Anfang festlegen. Erst der abweichende Schluss des SFD gibt den genauen Startpunkt.

Diese Einschwingzeit ist der Grund für die Länge. Acht Byte entsprechen bei 10 Mbit/s 6,4 Mikrosekunden — in der Frühzeit des Ethernets eine realistische Spanne für die damalige Analogtechnik.

Was passiert, wenn Bits verlorengehen

Jedes Gerät auf der Strecke verbraucht einen Teil des Vorspanns für sein eigenes Einschwingen und gibt entsprechend weniger weiter. Bei mehreren Repeatern hintereinander kann die Preamble so weit abgetragen werden, dass der letzte Empfänger den Rahmen nicht mehr sauber erkennt.

Deshalb begrenzt der Standard die Zahl der Repeater in einer Strecke, und deshalb gibt es zusätzlich die Interframe Gap — eine Sendepause von 96 Bitzeiten zwischen zwei Rahmen, die dem Empfänger Zeit zur Erholung lässt.

Ein verstümmelter Vorspann ist außerdem eine der Ursachen für Ghost Frames: Signalreste, die ein Messgerät als Rahmen zählt, obwohl kein gültiger Rahmen vorliegt.

Bei höheren Geschwindigkeiten

Gigabit-Ethernet behält Preamble und SFD bei, obwohl die Einschwingzeit dort anders gelöst ist — die Strecke sendet im Leerlauf fortlaufend Füllsymbole und bleibt dadurch ständig synchronisiert. Der Vorspann bleibt aus Gründen der Abwärtskompatibilität erhalten.

Bei Cut-Through-Switching ist der Vorspann die Stelle, an der ein Switch entscheiden muss, ob er bereits weiterleitet: Erst nach dem SFD und den folgenden sechs Byte kennt er die Zieladresse.