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以太网是什么?看完明白了【史上最详细介绍】

更新时间:2020年05月11日15时11分 来源:传智播客 浏览次数:

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。

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1、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。

2、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。

① 100 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。

② 100 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。

③ 100Base-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。

3、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。

4、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。

① 兼容8023标准中定义的最小和最大以太网帧长度。

②仅支持全双工方式。

③使用点对点链路和结构化布线组建星状局域网。

④在 MAC/PLS服务接口上实现10Gbs的速度。

⑤定义两种物理层规范,即局域网PHY和广域网PHY。

⑥定义将 MAC/PLS的数据传输速率对应到广域网PHY数据传输速率的适配机制。

⑦定义支持特定物理介质相关接口(PMD)的物理层规范,包括多模光纤和单模光纤以及相应传输距离;支持ISO/C11801第二版中定义的光纤介质类型等。

⑧通过WAN界面子层,10Gbi/s也能被调整为较低的传输速率。

此外,10Gbis不再使用铜线,只使用光纤作为传输媒介;不再使用 CSMA/CD协议。千兆以太网仍可使用已有的光纤通道技术,但10GE使用新开发的物理层。10GE常用的物理层规范如下。

①10G Base-SR:SR表示" Short Reach"(短距离),10GBae-SR仅用于短距离连接,该规范支持编码方式为64B/66B的短波(850mm)多模光纤,有效传输距离为2m~300m。

② 10G Base-LR:LR表示“Long Reach”(长距离),10 G Base-LR主要用于长距离连接,该规范支持编码方式为64B/66B的长波(1310mm)单模光纤,有效传输距离为2m~10km,最高可达25km。

④ 10 G Base-ER:ER表示“ Extended Reach”(超长距离,10G Base-ER支持超长波(1550nm)单模光纤,有效传输距离为2m~40km。

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