什么！你居然不知道什么是以太网？
| 2020-04-25 18:29:58 标签：
什么！你居然不知道什么是以太网？
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以太网是在 20 世纪 70 年代研制开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测( CSMA/CD )机制，数据传输速率达到 10MBPS 。但是如今以太网更多的被用来指各种采用 CSMA/CD 技术的局域网。以太网的帧格式与 IP 是一致的，特别适合于传输 IP 数据。以太网由于具有简单方便、价格低、速度高等。
以太网最初是由XEROX公司研制而成的，并且在1980年由数据设备公司DEC(DIGIAL EQUIPMENT CORPORATION)、INTEL公司和XEROX公司共同使之规范成形。后来它被作为802.3标准为电气与电子工程师协会(IEEE)所采纳。
以太网的基本特征是采用一种称为载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有的工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站在总线上进行传输，而其它工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。
以太网的分类和发展
一、标准以太网
开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)的访问控制方法，这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接，并且在IEEE 802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是100m)，Base表示“基带”的意思，Broad代表“宽带”。 ·10Base-5 使用直径为0.4英寸、阻抗为50Ω粗同轴电缆，也称粗缆以太网，最大网段长度为500m，基带传输方法，拓扑结构为总线型;10Base-5组网主要硬件设备有：粗同轴电缆、带有AUI插口的以太网卡、中继器、收发器、收发器电缆、终结器等。 ·10Base-2 使用直径为0.2英寸、阻抗为50Ω细同轴电缆，也称细缆以太网，最大网段长度为185m，基带传输方法，拓扑结构为总线型;10Base-2组网主要硬件设备有：细同轴电缆、带有BNC插口的以太网卡、中继器、T型连接器、终结器等。 ·10Base-T 使用双绞线电缆，最大网段长度为100m，拓扑结构为星型;10Base-T组网主要硬件设备有：3类或5类非屏蔽双绞线、带有RJ-45插口的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45插头等。 · 1Base-5 使用双绞线电缆，最大网段长度为500m，传输速度为1Mbps; ·10Broad-36 使用同轴电缆(RG-59/U CATV)，网络的最大跨度为3600m，网段长度最大为1800m，是一种宽带传输方式; ·10Base-F 使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps。
二、快速以太网
随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。在1993年10月以前，对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用，只有光纤分布式数据接口(FDDI)可供选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。随后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时，IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准，如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准(Fast Ethernet)，就这样开始了快速以太网的时代。 快速以太网与原来在100Mbps带宽下工作的FDDI相比它具有许多的优点，最主要体现在快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效的利用现有的设施。 快速以太网的不足其实也是以太网技术的不足，那就是快速以太网仍是基于CSMA/CD技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然这可以使用交换技术来弥补。 100Mbps快速以太网标准又分为：100BASE-TX 、100BASE-FX、100BASE-T4三个子类。 · 100BASE-TX：是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。 · 100BASE-FX：是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤(62.5和125um)。多模光纤连接的最大距离为550米。单模光纤连接的最大距离为3000米。在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz。它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。100BASE-FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。 · 100BASE-T4：是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。100Base-T4使用4对双绞线，其中的三对用于在33MHz的频率上传输数据，每一对均工作于半双工模式。第四对用于CSMA/CD冲突检测。在传输中使用8B/6T编码方式，信号频率为25MHz，符合EIA586结构化布线标准。它使用与10BASE-T相同的RJ-45连接器，最大网段长度为100米。
三、千兆以太网
千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案，这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的优点。 千兆技术仍然是以太技术，它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。升级到千兆以太网不必改变网络应用程序、网管部件和网络操作系统，能够最大程度地保护投资。此外，IEEE标准将支持最大距离为550米的多模光纤、最大距离为70千米的单模光纤和最大距离为100米的铜轴电缆。千兆以太网填补了802.3以太网/快速以太网标准的不足。 为了能够侦测到64Bytes资料框的碰撞，千兆以太网(Gigabit Ethernet)所支持的距离更短。Gigabit Ethernet 支持的网络类型，如下表所示： 传输介质 距离 1000Base-CX Copper STP 25m 1000Base-T Copper Cat 5 UTP 100m 1000Base-SX Multi-mode Fiber 500m 1000Base-LX Single-mode Fiber 3000m 千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准。IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。 1. IEEE802.3z IEEE802.3z工作组负责制定光纤(单模或多模)和同轴电缆的全双工链路标准。IEEE802.3z定义了基于光纤和短距离铜缆的1000Base-X，采用8B/10B编码技术，信道传输速度为1.25Gbit/s，去耦后实现1000Mbit/s传输速度。 IEEE802.3z具有下列千兆以太网标准： · 1000Base-SX 只支持多模光纤，可以采用直径为62.5um或50um的多模光纤，工作波长为770-860nm，传输距离为220-550m。 · 1000Base-LX 单模光纤：可以支持直径为9um或10um的单模光纤，工作波长范围为1270-1355nm，传输距离为5km左右。 · 1000Base-CX 采用150欧屏蔽双绞线(STP)，传输距离为25m。 2. IEEE802.3ab IEEE802.3ab工作组负责制定基于UTP的半双工链路的千兆以太网标准，产生IEEE802.3ab标准及协议。IEEE802.3ab定义基于5类UTP的1000Base-T标准，其目的是在5类UTP上以1000Mbit/s速率传输100m。 IEEE802.3ab标准的意义主要有两点： (1) 保护用户在5类UTP布线系统上的投资。 (2) 1000Base-T是100Base-T自然扩展，与10Base-T、100Base-T完全兼容。不过，在5类UTP上达到1000Mbit/s的传输速率需要解决5类UTP的串扰和衰减问题，因此，使IEEE802.3ab工作组的开发任务要比IEEE802.3z复杂些。
四、万兆以太网
万兆以太网规范包含在 IEEE 802.3 标准的补充标准 IEEE 802.3ae 中，它扩展了 IEEE 802.3 协议和 MAC 规范，使其支持 10Gb/s 的传输速率。除此之外，通过 WAN 界面子层(WIS：WAN interface sublayer)，10千兆位以太网也能被调整为较低的传输速率，如 9.584640 Gb/s (OC-192)，这就允许10千兆位以太网设备与同步光纤网络(SONET) STS -192c 传输格式相兼容。 · 10GBASE-SR 和 10GBASE-SW 主要支持短波(850 nm)多模光纤(MMF)，光纤距离为 2m 到 300 m 。 10GBASE-SR 主要支持“暗光纤”(dark fiber)，暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。 10GBASE-SW 主要用于连接 SONET 设备，它应用于远程数据通信。 · 10GBASE-LR 和 10GBASE-LW 主要支持长波(1310nm)单模光纤(SMF)，光纤距离为 2m 到 10km (约32808英尺)。 10GBASE-LW 主要用来连接 SONET 设备时， 10GBASE-LR 则用来支持“暗光纤”(dark fiber)。 · 10GBASE-ER 和 10GBASE-EW 主要支持超长波(1550nm)单模光纤(SMF)，光纤距离为 2m 到 40km (约131233英尺)。 10GBASE-EW 主要用来连接 SONET 设备， 10GBASE-ER 则用来支持“暗光纤”(dark fiber)。 · 10GBASE-LX4 采用波分复用技术，在单对光缆上以四倍光波长发送信号。系统运行在 1310nm 的多模或单模暗光纤方式下。该系统的设计目标是针对于 2m 到 300 m 的多模光纤模式或 2m 到 10km 的单模光纤模式。
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