以太网详解

以太网详解

1.以太网是什么?

以太网(Ethernet)最早是由Xerox(施乐)公司创建的局域网组网规范，1980年DEC、Intel和Xeox三家公司联合开发了初版Ethernet规范—DIX 1.0，1982年这三家公司又推出了修改版本DIX 2.0，并将其提交给EEE 802工作组，经IEEEE成员修改并通过后，成为IEEE的正式标准，并编号为IEEE 802.3。虽然Ethernet规范和IEEE 802.3规范并不完全相同，但一般认为Ethernet和正IEEE 802.3是兼容的。

以太网是应用最广泛的局域网技术。根据传输速率的不同，以太网分为标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbis)千兆以太网(1000Mbs)和万兆以太网(10Gbit/s)，这些以太网都符合IEEE 802.3是兼容的。

2、标准以太网

标准以太网是最早期的以太网，其传输速率为10Mbts，也称为传统以太网。此种以太网的组网方式非常灵活，既可以使用粗、细缆组成总线网络，也可以使用双绞线组成星状网络，还可以同时使用同轴电缆和双绞线组成混合网络。这些网络都符合EE8023标准，EEE8023中规定的一些传统以太网物理层标准如下。

①10 Base-2：使用细同轴电缆，最大网段长度为185m。

②10 Base-5：使用粗同轴电缆，最大网段长度为500m。

③10 Base-T：使用双纹线，最大网段长度为100m。

④10 Boad-36：使用同轴电缆，最大网段长度为3600m。

⑤10 Base-F：使用光纤，最大网段长度为2000m，传输速率为10Mb/s。

以土标准中首部的数字代表传输速率，单位为Mbis;末尾的数字代表单段网线长度(基准单位为100m);Base表示基带传输，Broad表示宽带传输。

3、快速以太网

随着网络的发展和各项网络技术的普及，标准以太网技术已难以满足人们对网络数据流量和速率的需求。1993年10月以前，人们只能选择价格昂贵、基于100Mbs光缆的FDD技术组建高标准网络，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FastSwitch10/100和百兆网络接口卡Fast NIC 100，快速以太网技术正式得到应用。

随后，Intel、3COM等公司也相继推出了自己的快速以太网设备，同时EEE802工作组对100Mbi/s以太网的各种标准进行了研究，并于1995年4月发布了IEEE 802.3u 100Base-T快速以太网标准，快速以太网时代到来。

IEEE 802.3U标准基本保持了标准局域网的规定，包括帧格式、接口、介质访问控制方法

( CSMA/CD)等，只是将数据传输速率从10Mbts提升到了100Mbit/s，又使用了一些新的物理层标准，具体如下所示。

①100 Base-1X：使用两对5类屏蔽或非屏蔽双绞线，一对用于发送数据，一对用于传输数据;使用RJ-45或DB9接口，节点与集线器的最大距离为100m，支持全双工。

②100 Base-T4：使用4对3类、4类或5类双绞线，3对用于发送数据，1对用于检测冲突信号;使用R-45连接器，最大网段长度为100m，不支持全双工。

③100Base-FX：使用一对单模或多模光纤，一路用于发送数据，一路用于接收数据;最大网段长度为200m(使用单模光纤时可达2000m)，支持全双工。此种网络主要用于搭建主千网，以提升主干网络传输速率。

4、千兆以太网

千兆以太网(GigabitEthernet)也称为吉比特以太网。1995年11月，IEEE 802.3工作组委任一个高速研究组，以研究将快速以太网速率增至1000Mbls的可行性和方法。1996年6月，IEEE标准委员会批准了千兆以太网方案授权申请，随后IEE 802.3工作组成立了EEE 802.3z工作委员会，该委员会建立了千兆以太网标准，该标准的主要规定如下：

①速率为1000Mbit/s的以太网在通信时的全双工/伴半双工操作。

②使用8023以太网帧格式、CSMA/CD技术。

③在一个冲突域中支持一个中继器。

④向下兼容10Base-T和100Base-TIEEE 802.3。

工作组为千兆以太网制定了一系列物理层标准，其中常用的标准如下。

(1)1000 Base-SX：使用芯径为50m及625m、工作波长为850m的多模光纤，采用8B/10B编码方式，传输距离分别为260m和525m。此标准主要应用于建筑物中同一层的短距离主于网。

(2)1000 Base-LX：使用芯径为50pm及625m、工作波长为850nm和芯径为5m、工作波长为1300nm的多模、单模光纤，传输距离分别为525m、550m 和3000m。此标准主要应用于校园主干网。

(3)1000 Base-CX：使用1500屏蔽双绞线，采用8B/10B编码方式，传输速率为1.25Gbis，传输距离为25m。此标准主要用于集群设备的连接，如一个交换机机房内的设备互联。

(4)1000 Base-T：使用4对5类非屏蔽双绞线，采用PAM5编码方式，传输距离为100m。

此标准主要用于同一层建筑的通信，从而可利用标准以太网或快速以太网已铺设的非屏蔽双绞线电缆。

千兆以太网采用光纤作为上行链路，用于楼宇间的连接，原本被作为一种交换技术设计，之后被广泛应用于服务器的连接和主干网中。如今，千兆以太网已成为主流的网络技术，无论是大型企业还是中小型企业，在组建网络时都会把千兆以太网作为首选高速网络技术。

5、万兆以太网

万兆以太网(10 Gigabit Ethernet，10GE)也称为10吉比特以太网，是继千兆以太网之后产生的高速以太网。在千兆以太网的IEEE 802.3Z规范通过后不久，IEEEE成立了高速研究组(High Speed Study Group，HssG)，该研究组主要致力于10GE的研究。

10GE并非简单地将千兆以太网的速率提升了10倍，2002年6月，IEEE 802.3ae 委员会制定了10GE的正式标准，该标准主要包括以下内容。