以太網(wǎng)

歷史

以太網(wǎng)技術(shù)的最初進(jìn)展來(lái)自于施樂(lè)帕洛阿爾托研究中心的許多先鋒技術(shù)項(xiàng)目中的一個(gè)。人們通常認(rèn)為以太網(wǎng)發(fā)明于1973年，當(dāng)年羅伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)給他PARC的老板寫了一篇有關(guān)以太網(wǎng)潛力的備忘錄。但是梅特卡夫本人認(rèn)為以太網(wǎng)是之后幾年才出現(xiàn)的。在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs發(fā)表了一篇名為《以太網(wǎng)：局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式包交換技術(shù)》的文章。

1979年，梅特卡夫?yàn)榱碎_(kāi)發(fā)個(gè)人電腦和局域網(wǎng)離開(kāi)了施樂(lè)，成立了3Com公司。3com對(duì)迪吉多, 英特爾, 和施樂(lè)進(jìn)行游說(shuō)，希望與他們一起將以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。這個(gè)通用的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于1980年9月30日出臺(tái)。當(dāng)時(shí)業(yè)界有兩個(gè)流行的非公有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)令牌環(huán)網(wǎng)和ARCNET，在以太網(wǎng)大潮的沖擊下他們很快萎縮并被取代。而在此過(guò)程中，3Com也成了一個(gè)國(guó)際化的大公司。

梅特卡夫曾經(jīng)開(kāi)玩笑說(shuō)，Jerry Saltzer為3Com的成功作出了貢獻(xiàn)。Saltzer在一篇與他人合著的很有影響力的論文中指出，在理論上令牌環(huán)網(wǎng)要比以太網(wǎng)優(yōu)越。受到此結(jié)論的影響，很多電腦廠商或猶豫不決或決定不把以太網(wǎng)接口做為機(jī)器的標(biāo)準(zhǔn)配置，這樣3Com才有機(jī)會(huì)從銷售以太網(wǎng)網(wǎng)卡大賺。這種情況也導(dǎo)致了另一種說(shuō)法“以太網(wǎng)不適合在理論中研究，只適合在實(shí)際中應(yīng)用”。也許只是句玩笑話，但這說(shuō)明了這樣一個(gè)技術(shù)觀點(diǎn)：通常情況下，網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際的數(shù)據(jù)流特性與人們?cè)诰钟蚓W(wǎng)普及之前的估計(jì)不同，而正是因?yàn)橐蕴W(wǎng)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)才使局域網(wǎng)得以普及。梅特卡夫和Saltzer曾經(jīng)在麻省理工學(xué)院 MAC項(xiàng)目(Project MAC)的同一層樓里工作，當(dāng)時(shí)他正在做自己的哈佛大學(xué)畢業(yè)論文，在此期間奠定了以太網(wǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

它不是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，是一種技術(shù)規(guī)范。

該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)（LAN）中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法。以太網(wǎng)在互聯(lián)設(shè)備之間以10~100Mbps的速率傳送信息包，雙絞線電纜10 Base T以太網(wǎng)由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成為應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng)技術(shù)。直擴(kuò)的無(wú)線以太網(wǎng)可達(dá)11Mbps，許多制造供應(yīng)商提供的產(chǎn)品都能采用通用的軟件協(xié)議進(jìn)行通信，開(kāi)放性最好。

以太網(wǎng)的分類和發(fā)展

一、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)

開(kāi)始以太網(wǎng)只有10Mbps的吞吐量，使用的是帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA／CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的訪問(wèn)控制方法，這種早期的10Mbps以太網(wǎng)稱之為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)可以使用粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線和光纖等多種傳輸介質(zhì)進(jìn)行連接，并且在IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中，為不同的傳輸介質(zhì)制定了不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中前面的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps”，最后的一個(gè)數(shù)字表示單段網(wǎng)線長(zhǎng)度（基準(zhǔn)單位是100m），Base表示“基帶”的意思，Broad代表“帶寬”。

10Base－5 使用直徑為0.4英寸、阻抗為50Ω粗同軸電纜，也稱粗纜以太網(wǎng)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為500m，基帶傳輸方法，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型；10Base－5組網(wǎng)主要硬件設(shè)備有：粗同軸電纜、帶有AUI插口的以太網(wǎng)卡、中繼器 、收發(fā)器、收發(fā)器電纜、終結(jié)器等。

10Base－2 使用直徑為0.2英寸、阻抗為50Ω細(xì)同軸電纜，也稱細(xì)纜以太網(wǎng)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為185m，基帶傳輸方法，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型；10Base－2組網(wǎng)主要硬件設(shè)備有：細(xì)同軸電纜、帶有BNC插口的以太網(wǎng)卡、中繼器、T型連接器 、終結(jié)器等。

10Base－T 使用雙絞線電纜，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100m，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型；10Base－T組網(wǎng)主要硬件設(shè)備有：3類或5類非屏蔽雙絞線、帶有RJ-45插口的以太網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、RJ-45插頭等。
 

1Base－5 使用雙絞線電纜，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為500m，傳輸速度為1Mbps；

10Broad－36 使用同軸電纜（RG－59／U CATV），網(wǎng)絡(luò)的最大跨度為3600m，網(wǎng)段長(zhǎng)度最大為1800m，是一種寬帶傳輸方式；

10Base－F 使用光纖傳輸介質(zhì)，傳輸速率為10Mbps；

二、快速以太網(wǎng)

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)已難以滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量速度需求。在1993年10月以前，對(duì)于要求10Mbps以上數(shù)據(jù)流量的LAN應(yīng)用，只有光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）可供選擇，但它是一種價(jià)格非常昂貴的、基于100Mpbs光纜的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一臺(tái)快速以太網(wǎng)集線器Fastch10／100和網(wǎng)絡(luò)接口卡FastNIC100，快速以太網(wǎng)技術(shù)正式得以應(yīng)用。隨后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相繼推出自己的快速以太網(wǎng)裝置。與此同時(shí)，IEEE802工程組亦對(duì)100Mbps以太網(wǎng)的各種標(biāo)準(zhǔn)，如100BASE－TX、100BASE－T4、MII、中繼器、全雙工等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE－T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（Fast Ethernet），就這樣開(kāi)始了快速以太網(wǎng)的時(shí)代。
 

快速以太網(wǎng)與原來(lái)在100Mbps帶寬下工作的FDDI相比它具有許多的優(yōu)點(diǎn)，最主要體現(xiàn)在快速以太網(wǎng)技術(shù)可以有效的保障用戶在布線基礎(chǔ)實(shí)施上的投資，它支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接，能有效的利用現(xiàn)有的設(shè)施。 快速以太網(wǎng)的不足其實(shí)也是以太網(wǎng)技術(shù)的不足，那就是快速以太網(wǎng)仍是基于CSMA／CD技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)，會(huì)造成效率的降低，當(dāng)然這可以使用交換技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)。 100Mbps快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)又分為：100BASE－TX 、100BASE－FX、100BASE－T4三個(gè)子類。

100BASE－TX：是一種使用5類數(shù)據(jù)級(jí)無(wú)屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用兩對(duì)雙絞線，一對(duì)用于發(fā)送，一對(duì)用于接收數(shù)據(jù)。在傳輸中使用4B／5B編碼方式，信號(hào)頻率為125MHz。符合EIA586的5類布線標(biāo)準(zhǔn)和IBM的SPT 1類布線標(biāo)準(zhǔn)。使用同10BASE－T相同的RJ－45連接器。它的最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100米。它支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。

100BASE－FX：是一種使用光纜的快速以太網(wǎng)技術(shù)，可使用單模和多模光纖（62.5和125um） 多模光纖連接的最大距離為550米。單模光纖連接的最大距離為3000米。在傳輸中使用4B／5B編碼方式，信號(hào)頻率為125MHz。它使用MIC／FDDI連接器、ST連接器或SC連接器。它的最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為150m、412m、2000m或更長(zhǎng)至10公里，這與所使用的光纖類型和工作模式有關(guān)，它支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。100BASE－FX特別適合于有電氣干擾的環(huán)境、較大距離連接、或高保密環(huán)境等情況下的適用。

100BASE－T4：是一種可使用3、4、5類無(wú)屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。100Base-T4使用4對(duì)雙絞線，其中的三對(duì)用于在33MHz的頻率上傳輸數(shù)據(jù)，每一對(duì)均工作于半雙工模式。第四對(duì)用于CSMA/CD沖突檢測(cè)。在傳輸中使用8B／6T編碼方式，信號(hào)頻率為25MHz，符合EIA586結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)。它使用與10BASE－T相同的RJ－45連接器，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100米。
 

三、千兆以太網(wǎng)

千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為最新的高速以太網(wǎng)技術(shù)，給用戶帶來(lái)了提高核心網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案，這種解決方案的最大優(yōu)點(diǎn)是繼承了傳統(tǒng)以太技術(shù)價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。 千兆技術(shù)仍然是以太技術(shù)，它采用了與10M以太網(wǎng)相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)。由于該技術(shù)不改變傳統(tǒng)以太網(wǎng)的桌面應(yīng)用、操作系統(tǒng)，因此可與10M或100M的以太網(wǎng)很好地配合工作。升級(jí)到千兆以太網(wǎng)不必改變網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、網(wǎng)管部件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，能夠最大程度地投資保護(hù)。 為了能夠偵測(cè)到64Bytes資料框的碰撞，Gigabit Ethernet所支持的距離更短。Gigabit Ethernet 支持的網(wǎng)絡(luò)類型，如下表所示：

傳輸介質(zhì) 距離

1000Base－CX Copper STP 25m

1000Base－T Copper Cat 5 UTP 100m

1000Base－SX Multi-mode Fiber 500m

1000Base－LX Single-mode Fiber 3000m

千兆以太網(wǎng)技術(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纖和短程銅線連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.3ab制定了五類雙絞線上較長(zhǎng)距離連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。

1. IEEE802.3z

IEEE802.3z工作組負(fù)責(zé)制定光纖（單模或多模）和同軸電纜的全雙工鏈路標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.3z定義了基于光纖和短距離銅纜的1000Base-X，采用8B/10B編碼技術(shù)，信道傳輸速度為1.25Gbit/s，去耦后實(shí)現(xiàn)1000Mbit/s傳輸速度。 IEEE802.3z具有下列千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：

1000Base-SX 只支持多模光纖，可以采用直徑為62.5um或50um的多模光纖，工作波長(zhǎng)為770-860nm，傳輸距離為220-550m。

1000Base-LX 多模光纖：可以采用直徑為62.5um或50um的多模光纖，工作波長(zhǎng)范圍為1270-1355nm，傳輸距離為550m。

單模光纖：可以支持直徑為9um或10um的單模光纖，工作波長(zhǎng)范圍為1270-1355nm，傳輸距離為5km左右。

1000Base-CX 采用150歐屏蔽雙絞線（STP），傳輸距離為25m。

2. IEEE802.3ab

IEEE802.3ab工作組負(fù)責(zé)制定基于UTP的半雙工鏈路的千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生IEEE802.3ab標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議。IEEE802.3ab定義基于5類UTP的1000Base-T標(biāo)準(zhǔn)，其目的是在5類UTP上以1000Mbit/s速率傳輸100m。 IEEE802.3ab標(biāo)準(zhǔn)的意義主要有兩點(diǎn)：
 

(1) 保護(hù)用戶在5類UTP布線系統(tǒng)上的投資。

(2) 1000Base-T是100Base-T自然擴(kuò)展，與10Base-T、100Base-T完全兼容。不過(guò)，在5類UTP上達(dá)到1000Mbit/s的傳輸速率需要解決5類UTP的串?dāng)_和衰減問(wèn)題，因此，使IEEE802.3ab工作組的開(kāi)發(fā)任務(wù)要比IEEE802.3z復(fù)雜些。　　

四、萬(wàn)兆以太網(wǎng)

萬(wàn)兆以太網(wǎng)規(guī)范包含在 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3ae 中，它擴(kuò)展了 IEEE 802.3 協(xié)議和 MAC 規(guī)范使其支持 10Gb/s 的傳輸速率。除此之外，通過(guò) WAN 界面子層（WIS：WAN interface sublayer），10千兆位以太網(wǎng)也能被調(diào)整為較低的傳輸速率，如 9.584640 Gb/s （OC-192），這就允許10千兆位以太網(wǎng)設(shè)備與同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SONET） STS -192c 傳輸格式相兼容。

10GBASE-SR 和 10GBASE-SW 主要支持短波（850 nm）多模光纖（MMF），光纖距離為 2m 到 300 m 。

10GBASE-SR 主要支持“暗光纖”（dark fiber），暗光纖是指沒(méi)有光傳播并且不與任何設(shè)備連接的光纖。

10GBASE-SW 主要用于連接 SONET 設(shè)備，它應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。

10GBASE-LR 和 10GBASE-LW 主要支持長(zhǎng)波（1310nm）單模光纖（SMF），光纖距離為 2m 到 10km （約32808英尺）。

10GBASE-LW 主要用來(lái)連接 SONET 設(shè)備時(shí)，10GBASE-LR 則用來(lái)支持“暗光纖”（dark fiber）。

10GBASE-ER 和 10GBASE-EW 主要支持超長(zhǎng)波（1550nm）單模光纖（SMF），光纖距離為 2m 到 40km （約131233英尺）。

10GBASE-EW 主要用來(lái)連接 SONET 設(shè)備，10GBASE-ER 則用來(lái)支持“暗光纖”（dark fiber）。

10GBASE-LX4 采用波分復(fù)用技術(shù)，在單對(duì)光纜上以四倍光波長(zhǎng)發(fā)送信號(hào)。系統(tǒng)運(yùn)行在 1310nm 的多模或單模暗光纖方式下。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是針對(duì)于 2m 到 300 m 的多模光纖模式或 2m 到 10km 的單模光纖模式。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線型：所需的電纜較少、價(jià)格便宜、管理成本高，不易隔離故障點(diǎn)、采用共享的訪問(wèn)機(jī)制，易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。早期以太網(wǎng)多使用總線型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用同軸纜作為傳輸介質(zhì)，連接簡(jiǎn)單，通常在小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中不需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但由于它存在的固有缺陷，已經(jīng)逐漸被以集線器和交換機(jī)為核心的星型網(wǎng)絡(luò)所代替。
 

星型：管理方便、容易擴(kuò)展、需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)、需要更多的網(wǎng)線、對(duì)核心設(shè)備的可靠性要求高。采用專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如集線器或交換機(jī)）作為核心節(jié)點(diǎn)，通過(guò)雙絞線將局域網(wǎng)中的各臺(tái)主機(jī)連接到核心節(jié)點(diǎn)上，這就形成了星型結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)雖然需要的線纜比總線型多，但布線和連接器比總線型的要便宜。此外，星型拓?fù)淇梢酝ㄟ^(guò)級(jí)聯(lián)的方式很方便的將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到很大的規(guī)模，因此得到了廣泛的應(yīng)用，被絕大部分的以太網(wǎng)所采用。

傳輸介質(zhì)

以太網(wǎng)可以采用多種連接介質(zhì)，包括同軸纜、雙絞線和光纖等。其中雙絞線多用于從主機(jī)到集線器或交換機(jī)的連接，而光纖則主要用于交換機(jī)間的級(jí)聯(lián)和交換機(jī)到路由器間的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上。同軸纜作為早期的主要連接介質(zhì)已經(jīng)逐漸趨于淘汰。

注意區(qū)分雙絞線中的直通線和交叉線兩種連線方法.

以下連接應(yīng)使用直通電纜：

交換機(jī)到路由器以太網(wǎng)端口　　

計(jì)算機(jī)到集線器

交叉電纜用于直接連接 LAN 中的下列設(shè)備：

交換機(jī)到交換機(jī)

交換機(jī)到集線器

集線器到集線器

路由器到路由器的以太網(wǎng)端口連接

計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)到路由器的以太網(wǎng)端口

CSMA/CD共享介質(zhì)以太網(wǎng)

帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn) (CSMA/CD)技術(shù)規(guī)定了多臺(tái)電腦共享一個(gè)通道的方法。這項(xiàng)技術(shù)最早出現(xiàn)在1960年代由夏威夷大學(xué)開(kāi)發(fā)的ALOHAnet，它使用無(wú)線電波為載體。這個(gè)方法要比令牌環(huán)網(wǎng)或者主控制網(wǎng)要簡(jiǎn)單。當(dāng)某臺(tái)電腦要發(fā)送信息時(shí)，必須遵守以下規(guī)則:

開(kāi)始 - 如果線路空閑，則啟動(dòng)傳輸，否則轉(zhuǎn)到第4步 發(fā)送 - 如果檢測(cè)到?jīng)_突,繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直到達(dá)到最小報(bào)文時(shí)間 (保證所有其他轉(zhuǎn)發(fā)器和終端檢測(cè)到?jīng)_突)，再轉(zhuǎn)到第4步. 成功傳輸 - 向更高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)告發(fā)送成功，退出傳輸模式。 線路忙 - 等待，直到線路空閑 線路進(jìn)入空閑狀態(tài) - 等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間，轉(zhuǎn)到第1步，除非超過(guò)最大嘗試次數(shù) 超過(guò)最大嘗試傳輸次數(shù) - 向更高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)告發(fā)送失敗，退出傳輸模式 就像在沒(méi)有主持人的座談會(huì)中，所有的參加者都通過(guò)一個(gè)共同的媒介（空氣）來(lái)相互交談。每個(gè)參加者在講話前，都禮貌地等待別人把話講完。如果兩個(gè)客人同時(shí)開(kāi)始講話，那么他們都停下來(lái)，分別隨機(jī)等待一段時(shí)間再開(kāi)始講話。這時(shí)，如果兩個(gè)參加者等待的時(shí)間不同，沖突就不會(huì)出現(xiàn)。如果傳輸失敗超過(guò)一次，將采用退避指數(shù)增長(zhǎng)時(shí)間的方法（退避的時(shí)間通過(guò)截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法(truncated binary exponential backoff)來(lái)實(shí)現(xiàn)）。

最初的以太網(wǎng)是采用同軸電纜來(lái)連接各個(gè)設(shè)備的。電腦通過(guò)一個(gè)叫做附加單元接口（Attachment Unit Interface，AUI）的收發(fā)器連接到電纜上。一根簡(jiǎn)單網(wǎng)線對(duì)于一個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)還是很可靠的，對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，某處線路的故障或某個(gè)連接器的故障，都會(huì)造成以太網(wǎng)某個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段的不穩(wěn)定。

因?yàn)樗械耐ㄐ判盘?hào)都在共用線路上傳輸，即使信息只是發(fā)給其中的一個(gè)終端（destination），某臺(tái)電腦發(fā)送的消息都將被所有其他電腦接收。在正常情況下，網(wǎng)絡(luò)接口卡會(huì)濾掉不是發(fā)送給自己的信息，接收目標(biāo)地址是自己的信息時(shí)才會(huì)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，除非網(wǎng)卡處于混雜模式（Promiscuous mode）。這種“一個(gè)說(shuō)，大家聽(tīng)”的特質(zhì)是共享介質(zhì)以太網(wǎng)在安全上的弱點(diǎn)，因?yàn)橐蕴W(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以選擇是否監(jiān)聽(tīng)線路上傳輸?shù)乃行畔?。共享電纜也意味著共享帶寬，所以在某些情況下以太網(wǎng)的速度可能會(huì)非常慢，比如電源故障之后，當(dāng)所有的網(wǎng)絡(luò)終端都重新啟動(dòng)時(shí)。

接口的工作模式

以太網(wǎng)卡可以工作在兩種模式下：半雙工和全雙工。

半雙工：半雙工傳輸模式實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)沖突檢測(cè)。傳統(tǒng)的共享LAN是在半雙工下工作的，在同一時(shí)間只能傳輸單一方向的數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖突，這會(huì)降低以太網(wǎng)的效率。

全雙工：全雙工傳輸是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這種安排沒(méi)有沖突，因?yàn)樗鼈兪褂秒p絞線中兩個(gè)獨(dú)立的線路，這等于沒(méi)有安裝新的介質(zhì)就提高了帶寬。例如在上例的車站間又加了一條并行的鐵軌，同時(shí)可有兩列火車雙向通行。在雙全工模式下，沖突檢測(cè)電路不可用，因此每個(gè)雙全工連接只用一個(gè)端口，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的傳輸效率可達(dá)到50％～60％的帶寬，雙全工在兩個(gè)方向上都提供100％的效率。

以太網(wǎng)的工作原理

以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的載波幀聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）機(jī)制。以太網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)都可以看到在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的所有信息，因此，我們說(shuō)以太網(wǎng)是一種廣播網(wǎng)絡(luò)。

以太網(wǎng)的工作過(guò)程如下：

當(dāng)以太網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它將按如下步驟進(jìn)行：

1、監(jiān)聽(tīng)信道上收否有信號(hào)在傳輸。如果有的話，表明信道處于忙狀態(tài)，就繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到信道空閑為止。

2、若沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)到任何信號(hào)，就傳輸數(shù)據(jù)

3、傳輸?shù)臅r(shí)候繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，如發(fā)現(xiàn)沖突則執(zhí)行退避算法，隨機(jī)等待一段時(shí)間后，重新執(zhí)行步驟1（當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，涉及沖突的計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)送會(huì)返回到監(jiān)聽(tīng)信道狀態(tài)。

注意：每臺(tái)計(jì)算機(jī)一次只允許發(fā)送一個(gè)包，一個(gè)擁塞序列，以警告所有的節(jié)點(diǎn)）

4、若未發(fā)現(xiàn)沖突則發(fā)送成功，所有計(jì)算機(jī)在試圖再一次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須在最近一次發(fā)送后等待9.6微秒（以10Mbps運(yùn)行）。

幀結(jié)構(gòu)

以太網(wǎng)幀的概述：

以太網(wǎng)的幀是數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包被加上幀頭和幀尾成為可以被數(shù)據(jù)鏈路層識(shí)別的數(shù)據(jù)幀（成幀）。雖然幀頭和幀尾所用的字節(jié)數(shù)是固定不變的，但依被封裝的數(shù)據(jù)包大小的不同，以太網(wǎng)的長(zhǎng)度也在變化，其范圍是64～1518字節(jié)（不算8字節(jié)的前導(dǎo)字）。

小結(jié)：

當(dāng)今居于主導(dǎo)地位的局域網(wǎng)技術(shù)－以太網(wǎng)。以太網(wǎng)是建立在CSMA/CD機(jī)制上的廣播型網(wǎng)絡(luò)。沖突的產(chǎn)生是限制以太網(wǎng)性能的重要因素，早期的以太網(wǎng)設(shè)備如集線器是物理層設(shè)備，不能隔絕沖突擴(kuò)散，限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提高。而交換機(jī)（網(wǎng)橋）做為一種能隔絕沖突的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，極大的提高了以太網(wǎng)的性能。正逐漸替代集線器成為主流的以太網(wǎng)設(shè)備。然而交換機(jī)（網(wǎng)橋）對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的廣播數(shù)據(jù)流量則不做任何限制，這也影響了網(wǎng)絡(luò)的性能。通過(guò)在交換機(jī)上劃分VLAN和采用三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備－路由器解決了這一問(wèn)題。以太網(wǎng)做為一種原理簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)同時(shí)又價(jià)格低廉的局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的主流。而更高性能的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)更使其成為最有前途的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

為什么叫以太網(wǎng)？

以太網(wǎng)這個(gè)名字，起源于一個(gè)科學(xué)假設(shè)：聲音是通過(guò)空氣傳播的，那么光呢？在外太空沒(méi)有空氣光也可以傳播。于是，有人說(shuō)光是通過(guò)一種叫以太的物質(zhì)傳播。后來(lái)，愛(ài)因斯坦證明以太根本就不存在。

大家知道，聲音是通過(guò)空氣傳播的，那么光是通過(guò)什么傳播的呢？

在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中，物體的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。比如，地鐵車廂里面的人看見(jiàn)您在車廂里原地踏步走，而位于車廂外面的人卻看見(jiàn)你以120公里每小時(shí)的速度前進(jìn)。

但光的運(yùn)動(dòng)并不是這樣，您無(wú)論以什么物體作為參照物，它的運(yùn)動(dòng)速度始終都是299 792 458 米 / 秒。這個(gè)問(wèn)題困惑了很多科學(xué)家，難道牛頓定律失靈了？一個(gè)來(lái)自瑞士專利局的職員，名叫愛(ài)因斯坦的人在1905年發(fā)表了篇論文，文中提到，無(wú)論觀察者以何種速度運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于他們而言，光的速度是恒久不變的，相對(duì)論便由此誕生了。

這簡(jiǎn)單的理念有一些非凡的結(jié)論?？赡茏钪吣^(guò)于質(zhì)量和能量的等價(jià)，用愛(ài)因斯坦的方程來(lái)表達(dá)就是E＝mc＾2（E是能量，m是質(zhì)量，c是光速），以及沒(méi)有任何東西能運(yùn)動(dòng)得比光還快的定律。由于能量和質(zhì)量的等價(jià)，物體由于它的運(yùn)動(dòng)所具的能量應(yīng)該加到它的質(zhì)量上面去。換言之，要加速它將變得更為困難。這個(gè)效應(yīng)只有當(dāng)物體以接近于光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)才有實(shí)際的意義。例如，以10％光速運(yùn)動(dòng)的物體的質(zhì)量只比原先增加了0.5％，而以90％光速運(yùn)動(dòng)的物體，其質(zhì)量變得比正常質(zhì)量的2倍還多。當(dāng)一個(gè)物體接近光速時(shí)，它的質(zhì)量上升得越來(lái)越快，它需要越來(lái)越多的能量才能進(jìn)一步加速上去。實(shí)際上它永遠(yuǎn)不可能達(dá)到光速，因?yàn)槟菚r(shí)質(zhì)量會(huì)變成無(wú)限大，而由質(zhì)量能量等價(jià)原理，這就需要無(wú)限大的能量才能做到。

由此我們可以看出，世界上根本就不存在以太這種物質(zhì)，因?yàn)楣馑偈怯肋h(yuǎn)恒定不變的，為其找個(gè)運(yùn)動(dòng)參照物是個(gè)笑話。有鑒于此，以太網(wǎng)的命名也就是一個(gè)笑話。但以太網(wǎng)并不會(huì)消失，它正隨著人們追求高速度而不斷的進(jìn)行蛻變。以前，只要數(shù)據(jù)鏈路層遵從CSMA/CD協(xié)議通信，那么它就可以被稱為以太網(wǎng)，但隨著接入共享網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增加，沖突會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率越來(lái)越低。后來(lái)，交換機(jī)的出現(xiàn)使全雙工以太網(wǎng)得到了更好的實(shí)現(xiàn)。未來(lái)，以太網(wǎng)會(huì)披上光的外衣，飛的更快。