以太网及其发展

以太网及其发展

一、以太网的起源

以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，于1980年DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和

10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3。它不是一种具体的网络，是一种技术规范。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps 的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。

采用CSMA/CD（载波监听多路存取和冲突检测）介质访问控制方式的局域网技术，最初由Xerox公司于1975年研制成功，1979年7月～1982年间，由DEC、Intel和Xerox三家公司制定了以太网的技术规范DIX，以此为基础形成的IEEE802.3以太网标准在1989年正式成为国际标准。在20多年中以太网技术不断发展，成为迄今最广泛应用的局域网技术，产生了多种技术标准。

二、以太网发展及标准协议

2.1共享式以太网传输介质

在共享式以太网之时，使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将抽头接入。此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可能使电缆的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。

✧10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的字段长度是500米）

✧10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的字段长度是200米）

在共享式以太网中，所有的主机都以平等的地位连接到同轴电缆上，但如果以太网中主机数目较多，则存在以下严重问题，其中介质可靠性差是共享式以太网的主要问题。

介质可靠性差、冲突严重、广播泛滥、无任何安全性

2.2 标准以太网

标准以太网（10Mbit/s）通常只定位在网络的接入层，新一代多媒体、影像和数据库产品很容易将10Mbit/s运行的以太网的带宽吞没。10Mbit/s的以太网可以实现100m距离的连接。

模型分类网络定位

接入层最终用户和接入层交换机之间的连接

汇聚层通常不使用

核心层通常不使用

80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于：价格低廉；制作简单；收发使用不同的线缆；逻辑拓扑依旧是总线的，但物理拓扑变为星形；

IEEE802.3 线缆

名称电缆最大区间长度

10BASE-5 粗同轴电缆500m

10BASE-2 细同轴电缆200m

10BASE-T 双绞线100m

10BASE-F 光纤2000m

2.3 快速以太网

数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3u。

对目前已经建好的标准以太网进行升级的最佳方案就是将网络的速度从10Mbit/s增加到100Mbit/s，用户所需付出的升级费用极低，只需将原有的10M集线器或者以太网交换机升级成快速以太网交换机，用户更换一块100Mbit/s的网卡即可。

快速以太网的应用范围较广，可以直接用作接入层设备和汇聚层设备之间的连接链路，连接各个以太网段的数据流总和。快速以太网也可以用来提供汇聚层和核心层之间的连接，在这种应用当中，通常采用端口捆绑（Port aggregation）技术，提供更高的带宽。许多实际运行的网络均存在众多的客户机试图访问同一台服务器的情况，从而在服务器和以太网之间产生瓶颈，为了增强服务器的访问性能，可以通过快速以太网连接以保证快速的访问速度。

快速以太网标准是IEEE802.3u，可以使用现有的UTP或者光缆介质。但比之标准以太网，它的数据传输速率由10Mbit/s提高到100Mbit/s。同时，快速以太网也支持标准以太网10Mbit/s的工作方式，做到了良好的向下兼容性。

快速以太网（100Mbit/s）的网络定位

模型分类网络定位

接入层为高性能的PC机和工作站提供100Mbit/s的接入

汇聚层提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层的连接，提供高速服务器的连接

核心层提供交换设备间的连接

快速以太网传输距离

技术标准线缆类型传输距离

100BaseTX EIA/TIA 5类（UTP）非屏蔽双绞线2对100m

100BaseT4 EIA/TIA 3、4、5类（UTP）非屏蔽双绞线4

对

100m

100BaseFX

多模光纤（MMF）线缆550m-2km

单模光纤（SMF）线缆2km-15km

2.4 千兆以太网

千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1Gbps。标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）。

许多汇聚层的以太网交换机均提供千兆接口，用于连接其他的交换机，组成更大的网络，许多支持堆叠功能的以太网交换机也是采用千兆接口实现堆叠功能的。所谓堆叠，是指通过软硬件的支持，将一组交换机连接起来作为一个对象加以控制的方式，通常有菊花链模式和星型模式。其最大优点在于可实现简单的本地管理，但由于是一种非标准技术，通常不支持各个厂家交换机的混合堆叠。

某些高性能的UNIX或者视频点播服务器很容易具有上百兆的带宽需求，在这种情况下，采用千兆以太网进行连接是非常好的选择。对于高性能服务器比较集中的场合，通常也会需要使用千兆以太网交换机进行网络互连。