以太网

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以太网(Ethernet)

目录

以太网的概述[1]

  以太网最初出现于20世纪60年代末,其早期的核心设计思想是多个设备共享传输通道。以太网这个概念被正式提出还是在1973年,它源于该技术的研制人之一Metcalfe所写的一篇备忘录,其中有一句话是“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”。以太网的最初传输速率被定为2.94Mbps。1980年,由DEC公司Intel公司和Xerox公司i方组成的企业联盟(DIX)共同研究起草制定了以太网规范。后来它被作为IEEE802.3标准,并为电气电子T程师学会(IEEE)所采纳,成为国际上公认的标准

以太网的特点[2]

  以太网的优点主要表现在四个方面:廉价的适配器卡、容易安装、广泛使用、速率高。缺点主要表现在两个方面:重负荷下性能恶劣、很难跟踪错误。

以太网的分类[2]

  传统以太网

  1.10Base5

  粗缆以太网10Base5使用直径为10ram的粗同轴电缆(粗缆)为传输介质,电缆两端需要一个500的终端电阻,允许每个网段连接100个节点。10Base5使用总线型拓扑结构,所有的节点都要通过一粗缆进行连接,一条电缆的最大长度为500m。10Base5网络的最大直径为2500m,即可以由4个中继器连接5段500m长的网线。有无法实现交换和全双工通信、维护困难、故障排除不方便等缺点。

  2.10Base2

  细缆以太网10Base2允许每段连接30个节点,最大长度为185m。由4个中继器连接5段网线,网络的最大直径为925m。细缆以太网是一种总线型网络结构。总线上任何一个节点出现故障,均会影响整个网段的正常工作;故障的排除较困难,无法实现交换和全双工通信。

  3.10Base—T

  双绞线以太网10Base—T双绞线以太网使用两对非屏蔽双绞线(3类或3类以上),其中一对用来发送数据,另一对用来接收数据。10Base—T也使用4个中继器连接5段100m网线,从而使网络最大范围达到500m。

  4.10Base—F

  光纤以太网10Base。F光纤以太网使用两根光纤进行通信,其中一根光纤用来传送数据,另一根光纤用来接收数据。一条线最大长度为2000m。

  非传统以太网

  5.快速以太网

  1992年传输速度为100Mbit/s的快速以太网问世。100Base—T是IEEE正式接受的100Mbit/s以太网规范,它采用非屏蔽双绞线(trrP)或屏蔽双绞线(sTP)作为网络介质,被IEEE作为802.3规范的补充标准802.3u公布。100Base.T沿用了IEEE802.3规范所采用的CSMA/CD技术。

  100Base—T还提供了10Mbit/s和100Mbit/s两种网络传输速率的自适应功能,实现了10Base—T和100Base—T两种不同网络环境的共存和平滑过渡。

  5.1.100Base.TX5类UTP快速以太网100Base.

  TX快速以太网使用两对非屏蔽双绞线(5类或5类以上)作为传输介质,一对用来发送数据,一对用来接收数据。100Base—TX快速以太网采用4B/5B编码算法,其工作频率为125MHz。与10Base-T一样,使用8针的RJ-45连接器,为从10Base—T升级到100Base—TX提供了便利条件。

  5.2.100Base.FX光纤快速以太网

  100Base—FX光纤快速以太网使用多模光纤或单模光纤作为传输介质,使用ST或SC连接器连接网卡集线器、交换机。光纤连接的最大长度为使用多模光纤可达2000m,单模光纤可达10km。使用4B/5B编码算法。

  5.3.100Base—T4UTP快速以太网

  100Base-T4使用4对3类或3类以上的非屏蔽双绞线作为传输介质。其中,3对线用来同时传送数据,第4对线则用做冲突检测时的接收信道。没有单独专用的发送和接收线,所以不可能实现全双工通信。

  5.4.100Base—T2UTP快速以太网

  使用两对3类或3类以上的UTP,一对线用于发送数据,另一对线用于接收数据,使全双工通信成为可能。与100Base—T2相关的接口电路的设计非常复杂,在局域网中很少使用。

  5.5.100VG—AnyLAN标准

  100VG—AnyLAN的标准是100Mbit/s令牌环网和采用对uTP作为网络介质的以太网的技术规范。可提供100Mbit/s的数据传输速率,能够实现语音级的通信,既有传统以太网的特点,又有令牌网的特点。

  6. 千兆以太网

  1998年6月推出的802.3Z中规定了使用光纤作为传输介质的标准1000Base.SX和1000Base.LX,使用双绞线的标准1000Base—TX和使用同轴电缆的标准1000Base.CX。目前,1000Mbit/s以太网主要用于交换机到服务器的升级、交换机到交换机的升级、交换式快速以太网主干网部分的升级和高性能工作站的升级四个方面。千兆以太网最大的优点在于它对现有以太网的兼容性。由于千兆以太网是传统以太网技术的扩展和延伸,因此成为当前局域网和城域网建设中的骨干网络的首选技术。

  7. 10G以太网

  IEEE在1999年成立了专门的工作小组,负责10Gbit/s以太网标准的制定工作。10Gbit/s以太网采用IEEE802.3以太网介质访问控制(MAC)协议、帧格式和帧长度,无论在技术上还是应用上都保持了高度的兼容性。10Gbit/s以太网与全双工快速以太网和千兆以太网一样,是以全双工模式工作的。由于万兆以太网仍是以太网;只是在网络速度上进行了大幅度的提升,因此原来的以太网用户对现有的网络结构不需调整就可以实现10Gbit/s的连接速度。

以太网的工作原理[2]

  以太网的工作原理以太网中采用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)机制来避免可能发生的冲突。当某工作站发送数据时,首先会检查目前传输媒体上是否有其他工作站正在发送数据;若发现信道空闲,则立即发送数据;并再检查是否有其他工作站也要发送数据,若有其他工作站也要发送数据,则会造成冲突;若没有,则继续发送并检测有无冲突,直至发送完成。当发送数据产生冲突时,则立即停止发送,而要接收数据的工作站,会放弃此笔数据,各要发送数据的工作站会等待一段随机时间后,再准备重新发送数据。在使用CSMA/CD的网络中,吞吐量随着通信流量的增长而降低。

  以太网经历了三个不同的技术时代:

  以太网/IEEE802.3:传统以太网采用同轴电缆作为网络媒体,传输速率达到10Mbit/s。

  100Mbit/s以太网(快速以太网):采用双绞线作为网络介质,传输速率达到100Mbit/s。

  1000Mbit/s以太网(千兆以太网):采用光缆或双绞线作为网络介质,传输速率达到1Gbit/s。

  随着以太网技术的发展,下一代以太网的目标将是万兆以太网。

参考文献

  1. 刘晶璘.计算机网络概论.高等教育出版社,2008.10.
  2. 2.0 2.1 2.2 新夫,范晓静,任利军.网络编辑实用教程:助理网络编辑师.海洋出版社,2008.10.
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