האתרנט הגיעה לתפוצה רחבה וכמעט לבלעדיות בתחוםהרשתות המקומיות בזכות אוסף של פתרונות יצירתיים לבעיות שהיו קיימות בטכנולוגיות אחרות. בין הפתרונות ניתן למנות:
שימושבזוגות שזורים (Twisted Pairs) להקטנתההשראה החשמלית ביניהם, והעברת אותות בקצבים גבוהים יותר ולמרחקים גדולים יותר באמצעותם.
הגדלת קצב השידור בכפולות של 10 תוך שמירה על אותה מסגרת (frame format). כתוצאה מכך, רכיבים ברשת יכולים לתקשר ביניהם ללא תלות בקצב ההעברה שלהם. כמו כן, ניתן לשדרג רכיב אחד ברשת ללא צורך בשדרוג של שאר הרכיבים. הקצבים המוגדרים הם: 10Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps, 100 Gbps, ולאחר מכן 200 ו-400 Gbps.
שימוש בסיב אופטי לקצבים הגדולים מ-100 Mbps המאפשר העברת הנתונים למרחקים גדולים מהאפשרי על פי התקן באמצעות זוגות שזורים.
טכנולוגיה זו פותחה בתחילתשנות ה-70 של המאה ה-20 על ידי רוברט מטקלף ודייוויד בוגס במעבדותזירוקס פארק. מטקלף כינה אותה "אתרנט" על שם האֶתֶר שעד לתחילתהמאה ה-20 נחשב כחומר שממלא את החלל. הפטנט על הטכנולוגיה נרשם בשנת1975, אך רק בסוף העשור (1980) הפכה לסטנדרט בפרויקט 802.3 שלIEEE. בתצורה הראשונית היה קצב התעבורה ברשת 3Mbps, והיא כללה שדה של 8 ביט בלבד לכתובות המקור והיעד (לעומת 48 היום). התצורה הנפוצה הראשונה הייתה 10BASE-2, שהתבססה עלטופולוגיית רשת מסוגאפיק (קווית).עם הזמן חל מעבר ל-10BASE-T ולממשיכיו, בגלל היתרונות שהוזכרו לעיל.
עם התפתחות טכנולוגיית המחשוב והאפשרות לעבוד במהירויות גבוהות יותר, נוצר מצב בו הרשת לא מצליחה לספק את הצורך בקצב נתונים מהיר ומספר גדול של מחשבים, ועל כן טכנולוגיית האתרנט הורחבה בשנות התשעים ל-Fast Ethernet. מיד לאחר הפיתוח של ה-Fast Ethernet הופיעה גרסה שנקראת Ethernet 10/100, אשר מאפשרת תמיכה שלכרטיס הרשת בשתי המהירויות (גם 10 וגם 100 Mbps). בגרסה זו, לכרטיס הרשת ישנה אפשרות לזהות בצורה אוטומטית בזמן תחילת פעולתו מהי המהירות שבה עובדת הרשת שבה הוא נמצא, ולהתאים את עצמו אליה. פיתוחים נוספים של הטכנולוגיה כדי לתת מענה לקצבי תקשורת מהירים ולארגונים גדולים מאוד התפתחו לקראת סוףהמאה ה-20 – זוהי טכנולוגיית Gigabit Ethernet.
המבוא (Preamble) מורכב מסדרה של 7בתים המכילים את הרצף 10101010 ואחריהם בית המכיל את הרצף 10101011 המסמן את סוף המבוא. מטרת המבוא היא לסנכרן את תחילת השידור באופן פיזי.
כתובת מקור (שישהבתים) – כתובת ה-MAC של רכיב המקור.
EtherType (שניבתים) – שדה המציין את סוג הפרוטוקול של הנתונים אותו ההודעה מעבירה כתוכן (לדוגמה, עבור תוכן בפרוטוקולIPv4 יהיה ערך0x0800 בעוד לתוכן בפרוטוקולARP יהיה ערך0x0806).
הערה: אם הרשת עושה שימוש בפרוטוקולרשת מקומית וירטואלית (802.1Q), המתג אליו מחובר המחשב מוסיף לפתיח שדה "תווית VLAN" בן ארבעהבתים. שדה זה נושא את מזהה הרשת הווירטואלית לה שייך המחשב.
ניתן לדמות את המצב ברשת האתרנט לדיון רב-משתתפים ללא מנחה. על מנת שהדיון יהיה פורה, יש לקבוע מראש כללי-דיון שימנעו ככל הניתן מצב שבו שני משתתפים ידברו בו זמנית. באופן אנלוגי, מכיוון שרשת האתרנט היארשת מבוזרת שבה מדיית התקשורת (השכבה הפיזית) משותפת לכל הרכיבים ברשת, יש צורך למנוע שידור בו זמני של שתי תחנות לאותומתחם התנגשות.
תת-שכבת ה-MAC מסדירה את תזמון הגישה למדיית התקשורת של רשת האתרנט כך שבכל רגע נתון רק תחנה אחת תשדר על מדיית התקשורת. האופן שבו היא עושה זאת מבוסס עלאלגוריתםCSMA/CD שבו תחנה משדרת מסגרת (frame) ברגע שהיא חשה שמדיום התקשורת פנוי. במהלך שידור המסגרת, התחנה מאזינה לקווי התקשורת על מנת לוודא שהאות שהתקבל הוא אכן האות שנשלח. אם התחנה מזהה הפרעה היא תפסיק את שליחת המסגרת ותשלח אות התנגשות (jam signal) אשר יגרום לכל התחנות ברשת להפסיק מיד את השידור. לאחר פרק זמן אקראי, חוזרת התחנה לשדר את המסגרת. אם נוצרת התנגשות נוספת, נשלח שוב אות התנגשות וכל אחת מהתחנות מכפילה את זמן ההמתנה שהגרילה על מנת להקטין את הסיכוי להתנגשות נוספת.
אתרנט הוא פרוטוקול המבטיח רקמאמץ מיטבי. אם חלו 16 התנגשויות או תקלות בהעברת חבילה מסוימת, האתרנט יסיים את ניסיונות השליחה של החבילה הזאת. כמו כן, האתרנט ידווח לשכבת התקשורת שמעליו על כישלון בשליחת החבילה. מרגע זה, השכבה הגבוהה יותר אחראית על הטיפול בבעיה. השכבה שיכולה ומבקשת שידור חוזר במקרה של שגיאות היא כל שכבה שמשתתפת בתהליך התקשורת, מהשכבה השלישית ועד השכבה השביעית (במודל OSI).
תת-השכבה אחראית על המיעון הפיזי של כל מסגרת (שדות ה-DA ו-SA שניתן לראות לעיל). הכתובת הפיזית שבה משתמשים בטכנולוגיית אתרנט היא כתובת MAC. כתובת זו, המשמשת להתקשרות בתוך הערוץ, צרובה עלכרטיס הרשת וחייבת להיות ייחודית ברשת, ולכן כתובות MAC על רכיבים שנמכרים לציבור הרחב אינן חוזרות על עצמן לעולם. על אף שכרטיס הרשת מכיל כתובת MAC שנצרבת על ידי היצרן, ניתן לעיתים לשנות אותה. ביצוע פעולה זו מחייב מעקב אחרי כרטיסי הרשת ואופן השימוש בהם, כדי למנוע מצב שבו שני כרטיסים שניתנה להם כתובת זהה יחוברו לאותה רשת אתרנט.
Autonegotiation הוא מנגנון באתרנט לניהול משא ומתן בין התקנים שונים ברשת מקומית (נתב למחשב, למשל), כך שהם יבחרו במאפייני שידור מידע, כמו קצב השידור ביניהם וכיווניות השידור (Half-duplex או Full-duplex), שקיימים אצל שניהם. השאיפה במנגנון היא להשיג את קצב העבודה המרבי, בהתאם ליכולת שני הצדדים.
תופעות של דעיכת אותות ובעיות תזמון מגבילות את אורכם המקסימלי של מקטעי אתרנט, כתלות במדיית התקשורת. לדוגמה, לכבלים הקואקסיאליים 10BASE5 יש הגבלת אורך מקסימלי של 500 מטר. על מנת להגדיל את טווח הרשת נעשה שימוש במשחזר (Repeater), המגביר ומנקה את האות, מוסיף מבוא ומעביר אותו הלאה. ניתן להשתמש במשחזרים על מנת לחבר עד חמישה מקטעי אתרנט, כאשר לשלושה מתוכם מחוברים התקנים. הוספה של יותר מחמישה משחזרים תגרום לבעיה כיוון שכל משחזר בנוסף לפעולת ההגברה מוסיף עוד ביטים של מבוא ולכן תיגרם חריגה ממסגרת האתרנט.
עם המעבר לשימוש בזוגות שזורים היה צורך בהתקן שיאפשר תקשורת של מספר התקנים על מדיה משותפת, לשם כך נוצרו משחזרים רב-ערוציים הידועים בשמםרכזות (hubs). כיום נפוץ יותר השימוש במתגים המשמשים כרכזות חכמות.
הכבל כולל בתוכו ארבעה זוגות חוטי נחושת השזורים בזוגות בלתי-מסוככים. הכבל קיים בשני סוגים:UTP – Unshielded Twisted Pair ו-Shielded Twisted Pairs-STP, שההבדל ביניהם הוא שכבת סיכוך נוספת המגנה על הכבל מהפרעותאלקטרומגנטיות.
כבל מסוג CAT5 מוגבל באורכו לשימוש זה – אורכו המקסימלי הוא 100 מטר. הסיבה להגבלה זו היא דעיכתהמתח החשמלי בין שתי נקודות עם התארכות המרחק ביניהן, עד שבמרחק של כ-100 מטר לא ניתן יהיה לפענח את האותות המתקבלים. בנוסף, בגלל השתהות המידע על הכבל עלול להיווצרשיהוי גדול בין המשדר למקלט ובכך תיגרם בעיית תזמון.
בשני הקצוות של הכבל קיים מחבר הנקרא 8P8C,RJ45 (דומה למחבר טלפון מסוג RJ11, אך מעט גדול יותר). מחבר זה מתחבר למשדר/מקלט (Transciever) ברכיב הרשת.
