Das Schichtenmodell von Gigabit-Ethernet basiert auf dem Ethernet-Schichtenmodell. Die Sicherungsschicht besteht aus dem Medium Access Control (MAC)für das medienspezifische Zugangsverfahren und dem Logical Link Control (LLC) für die Stations-Adressierung und Fehlerprüfung und erfährt mit dem optionalen Sublayer MAC Control eine weitere Unterteilung.

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Schichtenmodell von Gigabit-Ethernet

Die Bitübertragungsschicht kennt zwei Protokollsäulen, entsprechend den verschiedenen medientechnischen Zugängen für Multimodefaser, Monomodefaser, STP- und UTP-Kabel. Zwischen dem Übertragungsmedium und dem Physical Layer (PHY) befindet sich als Schnittstelle das Medium Dependent Interface (MDI), und zwischen den Sublayern des Physical Layer (PHY) und der Sicherungsschicht gibt es das Gigabit Media Independent Interface (GMII) in dem die Taktraten festgelegt werden. Das GMII-Interface kann sowohl Datenraten vom klassischen Ethernet mit 10 Mbit/s, als auch von Fast-Ethernet mit 100 Mbit/s verarbeiten.

Der Physical Layer besteht aus den drei Sublayern Physical Coding Sublayer (PCS), Physical Media Attachment (PMA), Physical Medium Dependent (PMD) und dem Autonegotiation Sublayer.